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背景与目的多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是一种常见的生殖内分泌及代谢紊乱性疾病,其临床表现具有异质性,典型的特征有月经稀发或闭经、排卵障碍、卵巢多囊样改变、高雄激素血症等,同时还可能合并不孕症、肥胖、胰岛素抵抗和脂代谢异常。有研究表明PCOS女性早期妊娠丢失、妊娠期高血压疾病、妊娠期糖尿病、早产等不良妊娠结局的发生风险升高。不良妊娠结局和子宫内膜功能异常息息相关。作为一种处于高度动态变化的组织,子宫内膜组织的生长和分化受到雌激素和孕激素为主的多种激素和因子的调控。PCOS女性体内存在的雄激素过多和胰岛素抵抗等异常内分泌状态可以影响内膜的微环境和容受性,阻碍妊娠的正常建立。近年来众多研究聚焦于非编码RNAs(noncoding RNAs,ncRNAs)在各种生物学过程中的作用,与内膜容受性相关的非编码RNA的研究也越来越多。ncRNAs不仅可以参与子宫内膜的生理过程,还在多种病理变化中起到重要作用。长链非编码RNAs(long noncoding RNAs,lncRNAs)和微小RNAs(micro RNAs,miRNAs)是可以调节基因表达的两类非编码RNAs。lncRNAs长度大于200nt,可以在转录、转录后等多水平调节基因的表达,研究显示lncRNAs可以通过调节性激素相关的信号通路来调控子宫内膜容受性。miRNAs是一类长约22nt的小分子RNA,它能和信使RNA(messenger RNA,mRNA)以碱基互补配对的方式结合,从而抑制转录本的翻译或者降解靶基因。有研究显示miRNAs可以调节经典的内膜标志物如LIF和胞饮突的表达。目前已有研究对PCOS内膜转录本进行了检测分析,但据我们所知尚未有关于PCOS着床期内膜非编码RNA表达谱的研究报道。本实验利用雄激素构建PCOS小鼠模型并获取着床窗口期子宫内膜组织,应用RNA-seq技术获得其RNA表达谱,并筛选出差异性表达的mRNAs、lncRNAs和miRNAs,通过生物信息学分析挖掘可能与内膜容受性相关的关键分子,为探索lncRNAs和miRNAs在PCOS的内膜容受性改变和胚胎着床中的调控机制提供一定的研究基础。材料和方法1.采用脱氢表雄酮(Dehydroepiandrosterone,DHEA)皮下注射的方法构建PCOS小鼠模型,通过阴道涂片监测发情周期、计算小鼠体重改变情况、测定血清睾酮水平、显微镜下观察卵巢组织形态改变等方法来鉴定模型构建的效果。2.性成熟的雄鼠(2月龄大)输精管结扎术后半月左右确认雄鼠不育,将其与PCOS组和对照组雌鼠合笼,选取见栓鼠于见栓第4.5天获取子宫内膜组织(n=4),提取总RNA后进行转录组测序。3.对PCOS小鼠内膜组织的mRNAs、lncRNAs和miRNAs的测序数据进行分析,筛选出差异表达的mRNAs、lncRNAs和miRNAs,之后利用R语言及Cytoscape软件对差异基因和非编码RNAs的靶基因预测分别进行Gene Ontology(GO)及KEGG pathway富集分析,并构建内源性竞争RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)网络。结果1.PCOS小鼠发情阶段持续处于发情期,其卵巢有更多囊性扩张的卵泡并伴有颗粒细胞疏松且层数减少;与对照组相比,PCOS小鼠体重增长的速度更快(P<0.05),血清睾酮水平更高(P<0.05)。2.通过转录本分析共筛选出差异表达基因399个,其中差异上调174个,下调225个,主要富集在脂肪细胞分化、脂肪酸代谢、生殖过程、激素代谢过程等GO条目上;KEGG富集结果包括JAK-STAT信号通路和PPAR信号转导通路;与PCOS代谢相关的差异表达关键基因有Adipoq和Lep。3.共筛选出差异表达的lncRNAs 401个,其中差异上调220个,下调181个;预测cis作用的靶基因有3025个,主要富集在JAK-STAT信号通路和NK细胞介导的细胞毒性作用等通路;lncRNA-mRNA共表达对有18对。4.共筛选出差异表达miRNAs 16个,上下调各8个,共预测靶基因1385个,主要富集在钙离子信号通路、cAMP信号通路、Wnt信号通路、胰岛素分泌途径等通路上;miR-107-3p、miR-331-3p、miR-466d-5p和miR-1941-5p可预测存在靶向作用的lncRNAs 62个,其中26个未检测到在内膜组织中表达,另外36个表达无差异;miR-466d-5p、miR-331-3p和miR-3069-5p这三个差异表达miRNAs预测到的靶基因中有23个在内膜组织中差异表达。5.以差异表达的miR-466d-5p和miR-331-3p为中心构建了ceRNA调控网络,其中mRNAs节点23个,lncRNAs节点24个。结论1.PCOS小鼠容受期子宫内膜mRNA、lncRNA和miRNA表达谱发生改变。2.脂肪酸代谢过程、NK细胞毒性作用、胰岛素分泌、JAK-STAT和PPAR信号通路可能参与调控PCOS内膜容受性的改变。