HOXA10及相關(guān)微小RNA在子宮內(nèi)膜異位癥中的研究進(jìn)展

李崑瑜，湯小晗，盧美松

子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis，EMs）好發(fā)于育齡期女性，是指子宮內(nèi)膜組織（腺體和間質(zhì)）出現(xiàn)在子宮體以外的部位繼而引起盆腔疼痛（包括慢性盆腔痛、痛經(jīng)和性交痛等）、月經(jīng)異常及不孕等癥狀的婦科疾病，由于其臨床表現(xiàn)復(fù)雜多變且復(fù)發(fā)率高，給女性的身心健康帶來了極大的挑戰(zhàn)[1]。自1860 年病理學(xué)家Rokiramsky 首次描述該疾病至今，先后提出了多種病因?qū)W說，包括最先提出的經(jīng)血逆流學(xué)說、上皮化生學(xué)說、在位內(nèi)膜學(xué)說，以及近年在EMs 中引起重視的表觀遺傳學(xué)等。表觀遺傳學(xué)在不改變DNA序列的基礎(chǔ)上，通過DNA 甲基化、組蛋白修飾和微小RNA（microRNA，miRNA）調(diào)控等機(jī)制來調(diào)節(jié)基因，致基因表達(dá)水平發(fā)生變化[2]。同源盒基因A10（HOXA10）是DNA 甲基化靶向調(diào)控的基因之一，其是同源盒基因（homeobox gene，HOX）中的一員，在正常子宮內(nèi)膜的腺體和基質(zhì)中均有表達(dá)，并且其表達(dá)與子宮內(nèi)膜周期性變化有關(guān)，同時(shí)在雌性生殖系統(tǒng)發(fā)育以及成年后發(fā)揮功能中起著關(guān)鍵作用，已有研究表明HOXA10 參與EMs 的發(fā)生發(fā)展及EMs相關(guān)性不孕[3]。近年研究發(fā)現(xiàn)HOXA10 與miRNA之間存在相關(guān)性，本文主要對(duì)EMs 中HOXA10 及相關(guān)miRNA 在EMs 中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 HOX 及HOXA10

人體內(nèi)有一種按照胚胎發(fā)育期的前-后軸（anterior-posterior axis），即A-P 方式排列表達(dá)的基因稱為HOX，其是HOX 家族中的一員。HOX 家族龐大，他們具有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即均含有一段約180個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的保守序列，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)錄翻譯等過程形成具有轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)中具有螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋這種空間結(jié)構(gòu)的多肽區(qū)域，稱為同源結(jié)構(gòu)域（homeodomain，HD），可以識(shí)別特異序列的DNA 并與之結(jié)合，從而發(fā)揮作用。目前發(fā)現(xiàn)的39個(gè)HOX 基因在人體內(nèi)成簇排列，分為A、B、C 和D 4個(gè)基因簇，不同基因簇之間的基因具有功能補(bǔ)償性，故在突變或缺失的情況下避免發(fā)生劇烈的變化[3]。

HOXA10 是HOXA 簇中的一員，不僅在雌性生殖系統(tǒng)的發(fā)育中發(fā)揮著重要作用，成年后HOXA10的持續(xù)表達(dá)還參與卵泡成熟、調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性、胚胎著床、胎盤植入、子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞的蛻膜化和調(diào)節(jié)母體的免疫耐受等，以保證成功妊娠[3]。

Taylor 等[4]通過RNA 印跡分析（Northern blotting）、原位雜交和細(xì)胞培養(yǎng)等發(fā)現(xiàn)HOXA10 的表達(dá)雖然在月經(jīng)周期中的各個(gè)階段均有表達(dá)，但在與著床時(shí)間相對(duì)應(yīng)的分泌中期表達(dá)顯著增加，而且其表達(dá)受雌孕激素調(diào)控，提示HOXA10 可能在胚胎著床和調(diào)節(jié)月經(jīng)周期子宮內(nèi)膜發(fā)育中具有重要作用。小鼠中Hoxa10 基因的缺失表現(xiàn)為子宮向輸卵管的同源性轉(zhuǎn)化，即子宮體近端部分轉(zhuǎn)變成類似于輸卵管的管狀狹窄結(jié)構(gòu)[3]。靶向破壞小鼠體內(nèi)的Hoxa10 基因?qū)?huì)導(dǎo)致子宮性的不孕，即Hoxa10 缺陷的小鼠可正常排卵，但形成的胚胎在子宮內(nèi)無法存活，只能在正常野生型小鼠子宮內(nèi)著床發(fā)育，提示Hoxa10 在賦予子宮內(nèi)膜容受性方面是必不可少的，其缺失可能導(dǎo)致著床失敗[3-5]。以上研究證實(shí)了HOXA10 在雌性生殖系統(tǒng)中的重要性，其在EMs 中也發(fā)揮著舉足輕重的作用。

2 HOXA10 與EMs

HOXA10 參與調(diào)節(jié)苗勒管向生殖器官結(jié)構(gòu)分化，主要表達(dá)于子宮，Browne 等[6]發(fā)現(xiàn)HOXA10 不僅在在位及異位內(nèi)膜中表達(dá)，而且在EMs 患者的肺實(shí)質(zhì)和卵巢子宮內(nèi)膜異位囊腫中也有低水平表達(dá)，進(jìn)一步提出HOXA10 可能是子宮內(nèi)膜在子宮內(nèi)外重新發(fā)育的必要條件，HOXA10 的表達(dá)相繼在人的腹膜、卵巢、直腸乙狀結(jié)腸EMs 以及小鼠的遠(yuǎn)端小腸EMs 組織中的發(fā)現(xiàn)為該理論提供了支持。

早在1999 年Taylor 等[5]通過比較經(jīng)子宮內(nèi)膜活檢證實(shí)的EMs 患者及正常月經(jīng)周期女性的子宮內(nèi)膜組織發(fā)現(xiàn)HOXA10 在EMs 患者分泌期中晚期的表達(dá)水平顯著低于對(duì)照組（P＜0.01），但是EMs 患者HOXA10 基因表達(dá)水平下調(diào)的機(jī)制尚不明確。2005年Wu 等[7]首先采用實(shí)時(shí)逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RTPCR）對(duì)通過腹腔鏡確診的EMs 組及非EMs 組中HOXA10 的表達(dá)水平進(jìn)行檢測(cè)，隨后對(duì)HOXA10 基因2 個(gè)區(qū)域的3 個(gè)片段進(jìn)行甲基化特異性PCR 和亞硫酸氫鹽測(cè)序，檢測(cè)甲基化模式的差異，首次發(fā)現(xiàn)HOXA10 基因的異常甲基化可能是EMs 患者子宮內(nèi)膜中HOXA10 基因表達(dá)異常的原因。這一發(fā)現(xiàn)在后來的研究中得以證實(shí)，Lee 等[8]利用小鼠構(gòu)建了EMs 動(dòng)物模型，證實(shí)了EMs 中HOXA10 基因的下調(diào)和高甲基化。另有研究發(fā)現(xiàn)了DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase，DNMT）在EMs 中異常表達(dá)，為EMs 可能是一種表觀遺傳學(xué)疾病再次提供了有力的證據(jù)[9]。5-氮雜-2′-脫氧胞苷（5-aza-2′-deoxycytidine，AZA）是一種DNMT 抑制劑，研究發(fā)現(xiàn)AZA 通過抑制啟動(dòng)子甲基化上調(diào)HOXA10 的表達(dá)，繼而提高子宮內(nèi)膜容受性[10]。這些研究提示異常甲基化可能參與了EMs 患者HOXA10 基因表達(dá)水平下調(diào)。

HOXA10 的表達(dá)水平在伴有不孕癥的EMs 患者中顯著下調(diào)，結(jié)合HOXA10 的表達(dá)高峰出現(xiàn)在著床窗口，提示其可能與子宮內(nèi)膜容受性有關(guān)，因此該基因表達(dá)降低可能與子宮內(nèi)膜相關(guān)不孕有直接或間接的關(guān)系[11]。此外，HOXA10 基因具有激活或者抑制下游的某些基因的能力，如Wnt 家族基因、空通氣孔同源框2（empty spiracles homeobox 2，EMX2）、調(diào)節(jié)整合素β3、胰島素生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白和前列腺素受體等，而這些基因在EMs 相關(guān)性不孕中發(fā)揮了重要的作用。因此HOXA10 不僅參與EMs 的發(fā)生發(fā)展，也與EMs 患者的不孕有關(guān)。

3 EMs 中與HOXA10 相關(guān)的miRNA

miRNA 是一類參與調(diào)控基因的高度保守的小分子RNA，通過沉默靶基因的表達(dá)，參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控基因表達(dá)[12]。近年隨著二代測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)miRNA 在EMs 患者的內(nèi)膜組織、血清、卵泡液及腹腔液中存在差異表達(dá)[13-15]，同時(shí)miRNA在EMs 中的作用也逐漸引起關(guān)注。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為黏附-侵襲-血管形成是EMs 發(fā)生發(fā)展的病理生理過程，miRNA 在其中均發(fā)揮重要的作用[16-18]，同時(shí)miRNA 能夠促進(jìn)細(xì)胞增殖和抑制凋亡，繼而促進(jìn)EMs 的發(fā)展[19-20]。此外，miRNA 在卵子成熟、卵泡發(fā)育、黃體形成、胚胎植入以及早期胚胎發(fā)育等生殖領(lǐng)域也具有調(diào)控作用[21]。越來越多的研究表明HOXA10在EMs 患者中的異常表達(dá)與miRNA 有關(guān)。

3.1 與HOXA10 相關(guān)的miR-135miR-135 的表達(dá)與子宮內(nèi)膜容受性及著床有關(guān)，同時(shí)該表達(dá)還與某些基因的表達(dá)有關(guān)，如HOXA10。miR-135 包括miR-135a 和miR-135b 兩種亞型，在正常子宮內(nèi)膜和EMs 女性的月經(jīng)周期中，miR-135 表達(dá)譜存在顯著差異。Petracco 等[22]發(fā)現(xiàn)與未發(fā)生EMs 的女性相比，EMs 患者增殖期子宮內(nèi)膜中miR-135a 表達(dá)顯著升高，miR-135b 在增殖期和分泌期都有較高表達(dá)且變化較小。該研究還發(fā)現(xiàn)HOXA10 基因在EMs 患者內(nèi)膜組織中的表達(dá)受到抑制，提示miR-135 與HOXA10 之間存在相關(guān)性。轉(zhuǎn)染miR-135 抑制劑后發(fā)現(xiàn)HOXA10 mRNA 和蛋白的表達(dá)水平升高，隨后通過熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)證實(shí)miR-135 可以通過與HOXA10 DNA 3′非編碼區(qū)結(jié)合，抑制HOXA10 mRNA 及蛋白的表達(dá)，從而進(jìn)一步完成調(diào)控，揭示了miR-135 在EMs 女性子宮內(nèi)膜中異常調(diào)控HOXA10。但是Cho 等[23]比較EMs 患者與非EMs 患者血清樣本，發(fā)現(xiàn)EMs 患者循環(huán)中miR-135a 表達(dá)明顯降低。關(guān)于miR-135 在EMs 患者組織和血清中水平之間的差異尚未有明確的解釋，可能是由于在不同的環(huán)境和組織類型中，miR-135 的表達(dá)水平不同并且具有不同的功能。

有研究表明子宮內(nèi)膜缺陷導(dǎo)致著床失敗與增殖期和分泌期的缺陷均有關(guān)[24]。EMs 患者在月經(jīng)增殖期miR-135a 表達(dá)水平較高，同時(shí)能夠下調(diào)其靶基因HOXA10 的表達(dá)，這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了EMs 患者在增殖階段存在缺陷，并提示了可能的表觀遺傳機(jī)制[25]。另有研究發(fā)現(xiàn)EMs 患者在種植窗期，miR-135b 與HOXA10 的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)（r=-0.607，P=0.021），這可能是EMs 患者不孕癥發(fā)病率高的原因[26]。因此，miR-135a 和miR-135b 可能都調(diào)節(jié)了EMs 患者增殖期HOXA10 表達(dá)的減少，而miR-135b 則在分泌期特異性地改變了該基因的表達(dá)。

3.2 與HOXA10 相關(guān)的miR-196b位于HOX 基因簇中的miR-196 家族在胚胎發(fā)生過程中發(fā)揮作用，并在多種疾病中異常表達(dá)，包括EMs、卵巢癌和骨肉瘤等。MiR-196 家族已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3 個(gè)miR-196基因，包括miR-196a-1、miR-196a-2 和miR-196b[27]。miR-196b 參與了許多生物學(xué)過程，有研究發(fā)現(xiàn)在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植中miR-196b 可能負(fù)性調(diào)節(jié)HOXA10，HOXA10 進(jìn)一步作用于血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、白血病抑制因子（LIF）等子宮內(nèi)膜容受性相關(guān)蛋白，從而在一定程度上治療大鼠薄型子宮內(nèi)膜[28]。Guo 等[29]發(fā)現(xiàn)miR-196b 通過抑制其轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)促分裂原激活的蛋白激酶1（mitogen-activated protein kinase kinase kinase 1，MAP3K1）而抑制人絨癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲等，但關(guān)于miR-196b 具體作用機(jī)制尚未有系統(tǒng)的闡述。有學(xué)者通過基因芯片分析了miRNA 在異位和在位子宮內(nèi)膜組織中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)了22 個(gè)差異表達(dá)的miRNA，miR-196b 是異位子宮內(nèi)膜組織中8 個(gè)下調(diào)的miRNA 之一[30]。Abe等[31]通過miRNA 微陣列分析發(fā)現(xiàn)EMs 患者子宮內(nèi)膜異位囊腫基質(zhì)細(xì)胞（endometriotic cyst stromal cell，ECSC）中miR-196b 表達(dá)下調(diào)，過表達(dá)miR-196b 后發(fā)現(xiàn)ECSC 中c-myc 和B 淋巴細(xì)胞瘤2（Bcl-2）mRNA的表達(dá)下調(diào)，提示miR-196b 能夠靶向調(diào)控c-myc和Bcl-2 的表達(dá)，抑制ECSC 的增殖并誘導(dǎo)其凋亡，為EMs 的治療提供了新思路。同時(shí)該研究表明miR-196b 與HOXA10 表達(dá)之間存在顯著相關(guān)性，結(jié)合miR-196b 基因位于人類染色體第7 號(hào)染色體（7p15.2）中HOXA9 和HOXA10 基因高度進(jìn)化保守的區(qū)域，提示這兩個(gè)分子在ECSC 中的轉(zhuǎn)錄可能受到類似的調(diào)控機(jī)制的控制，隨后通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miR-196b 和HOXA10 在ECSC 中被高甲基化，DNA 去甲基化劑的處理恢復(fù)了二者在ECSC 中的表達(dá)。這些研究表明，異常的miR-196b 表達(dá)作為表觀遺傳機(jī)制的一部分參與了EMs 的發(fā)生發(fā)展。

3.3 其他與HOXA10 相關(guān)的miRNAMoga 等[32]基于既往發(fā)表的相關(guān)英文綜述研究EMs 中血清miRNA 的失調(diào)情況，提出miR-200、miR-143、miR-20a、miR-199a 和miR-145 是EMs 中最常見的失調(diào)的miRNA。國(guó)內(nèi)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)miR-143 和HOXA10 在ECSC 中的表達(dá)顯著降低，進(jìn)一步用miR-143 轉(zhuǎn)染后可顯著上調(diào)HOXA10 蛋白的表達(dá)，提示miR-143通過促進(jìn)HOXA10 表達(dá)抑制EMs 的發(fā)生[33]。Rekker等[34]發(fā)現(xiàn)miR-139-5p 在子宮內(nèi)膜異位細(xì)胞中上調(diào)且過表達(dá)miR-139-5p 能夠抑制HOXA9 和HOXA10的表達(dá)。Zhou 等[35]鑒定了EMs 相關(guān)不孕婦女的在位子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞和未發(fā)生EMs 的可育婦女的正常子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞中分離的外泌體，發(fā)現(xiàn)了49 個(gè)表達(dá)顯著差異的miRNA，其中有12 個(gè)上調(diào)的miRNA被預(yù)測(cè)靶向HOXA10 和（或）LIF-3′UTR，如hsa-miR-494-3p、hsa-miR-10b-3p 和hsa-125b-2-3p，表明這些外泌體miRNA 可能參與了來自EMs 相關(guān)不孕癥患者的在位子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞中HOXA10 和LIF 表達(dá)的下調(diào)，影響了EMs 相關(guān)不孕婦女的子宮內(nèi)膜容受性。以上研究表明miRNA 可以靶向調(diào)控HOXA10，進(jìn)而影響EMs 的發(fā)生發(fā)展及EMs 相關(guān)性不孕，未來有望通過靶向干擾miRNA 來調(diào)節(jié)HOXA10 的表達(dá)，從而達(dá)到治療疾病的目的。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

EMs 自發(fā)現(xiàn)以來由于尚未闡明的發(fā)病機(jī)制、多樣化的臨床表現(xiàn)以及較高的復(fù)發(fā)率等情況一直困擾著廣大患者及醫(yī)務(wù)工作者，臨床上尚未找到有效的治療手段，近年來隨著二代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展以及表觀遺傳學(xué)的順利開展，使得miRNA 與HOXA10 在EMs 中的作用成為研究熱點(diǎn)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)miRNA、HOXA10 在EMs 中差異表達(dá)同時(shí)在其發(fā)生發(fā)展中均發(fā)揮著重要作用，與此同時(shí)miRNA 可以靶向調(diào)控HOXA10 的表達(dá)而影響EMs 的發(fā)生。今后可以將miRNA 在EMs 中的調(diào)控以及表觀遺傳抑制劑的應(yīng)用作為研究方向，從而為及時(shí)的診斷及恰當(dāng)?shù)膫€(gè)體化治療提供新途徑。