微小RNA和长链非编码RNA在男性生殖系统疾病中的作用研究进展

高丽云，聂林坤，李 潇，汪 涛，秦海霞，张 丽，陈玉明，郑 志，吴卫东，曹 佳

(1.新乡医学院公共卫生学院毒理学教研室，河南 新乡 453003；2.郑州人民医院口腔科，河南 郑州 451000；3.九江学院江西省系统生物重点实验室，江西 九江 332000；4.新乡医学院第一附属医院妇产科，河南 卫辉 453100)

非编码RNA是一类不编码蛋白质的RNA，包含rRNA、tRNA、小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)、Piwi蛋白相互作用的RNA(piwi-interacting RNA，piRNA)、微小RNA(microRNA，miRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)等。研究表明，miRNA和lncRNA对男性精子的形成过程产生重要影响[1]。另外，男性不育即将成为继癌症和心血管疾病之后威胁人类健康的第3大疾病，也将成为生殖健康医学领域研究的热点问题[2]。miRNA与lncRNA在男性生殖系统疾病中的作用尚不清楚，因此，本研究对miRNA和lncRNA 在男性生殖系统疾病中的作用及机制进行综述，以期为预防和治疗男性不育等生殖系统疾病提供参考。

1 miRNA在男性生殖系统疾病中的作用

miRNA是在真核生物中广泛存在，长度约为20～24个核糖核苷酸的内源性非编码单链RNA，其对基因调控具有非特异性，且调控网络十分复杂，但miRNA的表达具有时序性和组织特异性，可通过降解和抑制mRNA实现对基因的调控。

miRNA是转录和转录后基因沉默的关键调节器，参与多种生物的发育过程，在哺乳动物精子发育过程中起重要作用。研究表明，miR-34c在精母细胞和圆形精细胞中均表达，在初级精母细胞中敲除miR-34c或者在生精细胞中过表达miR-34c均会触发细胞凋亡，原因在于miR-34c可直接靶向凋亡相关基因乙醇乙酰转移酶Ⅰ(alcohol acetyltransferase I，ATF I)的3′非翻译区(3′-untranslated region，3′-UTR)[1]。有研究发现，在精子细胞发育的整个过程中，miR-17-92在精子胚胎干细胞、原始精子细胞以及精原细胞中高表达，用Dicer敲除小鼠的miR-17-92基因后发现，原始精子细胞和精原细胞增殖减少，在原始精子细胞中反转录转座子活性受到抑制，但精原细胞中反转录转座子活性未受影响，因此，miR-17-92对原始精子细胞与精原细胞发育的作用大于其在精子细胞发育过程中对反转录转座子活性的抑制作用。另外，有学者发现，miR-146在未分化的精原细胞中的表达量比分化后的精原细胞高180倍[3-4]；视黄酸(retinoic acid，RA)诱导精原干细胞分化时下调miR-146表达，且miR-146参与RA诱导精原干细胞的分化[3]。miRNA不仅能调控靶基因，还可以通过与其他miRNA协同作用调控基因。例如，敲除特异表达在未分化精原干细胞的miR-17-92后，特异表达在未分化精原干细胞的miR-106b-25显著增加，2个miRNA相互作用，使睾丸内生精小管细小和精子数量减少[1]。

有研究应用miRNA芯片技术筛查男性不育患者和健康男性精液发现，有52个差异表达的miRNA，其中不育患者中有21个miRNA高表达，31个miRNA低表达[5]。用同样技术在正常睾丸组织及非梗阻性无精症患者中发现，有173种miRNA在不育患者中的表达发生了改变，其中19种miRNA表达上调，154种miRNA表达下调，在下调的miRNA中多数有原癌基因性质，这与肿瘤的发生相关联，此外，miRNA作为内源性基因调控因子影响蛋白质的稳定性，参与精子DNA的损伤应答机制[6]。

2 lncRNA在男性生殖系统疾病中的作用

lncRNA是一类长度超过200个核糖核苷酸的非编码RNA，其缺乏开放阅读框且无编码蛋白功能。最初的研究认为，lncRNA是RNA聚合酶Ⅱ转录的副产物，不具有生物学功能；但近年来的研究表明，lncRNA可以在多种层面上如表观遗传调控、转录调控及转录后调控等对基因表达进行调控[7-8]。有研究表明，lncRNA表达量在睾丸细胞减数分裂时期可以达到高峰[9]；其次，lncRNA有严格的时空表达特性，特别是在精母细胞和精子细胞分化阶段最为常见[10]；另外，lncRNA序列不具有高度保守性，因而有更多更复杂的功能。

SUN等[11]利用微阵列技术对幼年小鼠和成年小鼠的睾丸组织进行转录组检测，发现3 025种lncRNA存在明显的差异表达，其中1 062种lncRNA表达下调，1 963种lncRNA表达上调。BAO等[12]在研究lncRNA与精子生成的关系时选取雄性胚胎及出生后的6个关键时间点(胚胎第12.5天、胚胎第15.5天、新生第7天、新生第14天、新生第21天以及成年)，通过对原始生殖细胞、精原细胞、粗线期精母细胞、圆形精子细胞及精子进行基因芯片技术分析发现，有31 423种lncRNA存在差异表达，最终得出lncRNA的调节作用在精子生成过程中的单倍体时期与减数分裂晚期比其他时期更为多样化，并且lncRNA与mRNA的相互作用发生在精子生成过程中。例如，lncRNA可与精子生成过程密切相关的编码蛋白基因Mrhl、HongrES2、Dmr、Tbca16、Tsx及NLC1-C等相互作用，共同调控精子生成过程[13-14]。

李建波等[15]研究表明，在少精子症的男性不育患者中，lncRNA H19控制区域的DNA甲基化丢失明显。另有研究发现，DNA甲基化通过影响基因表达来介导男性生殖器官发育、精子生成以及男性性行为[16]，表明lncRNA与男性不育密切相关。有研究发现，lncRNA可以与染色体上较大范围的区域结合，发生染色质重构[17]，从而影响与男性不育有关基因的表达。DOWDLE等[18]提出，在精子生成过程中，染色质成分可能会发生转录水平上的改变。有学者利用大鼠附睾cDNA文库，发现了1个附睾特异的lncRNA-HongrES2，并且lncRNA-HongrES2可通过借助mil-HongrES2下调CES7编码的蛋白表达，进而影响精子获能[19]。精子获能是精子获得穿透卵子透明带能力的生理过程，在精子受精前，必须进行精子获能，由此再次验证lncRNAs与男性不育关系密切。

3 展望

miRNA种类具有多样性，并且在雄性配子发生发育及功能上具有重要作用，因此，越来越多的学者开始关注miRNA在男性不育等生殖疾病中的诊断和治疗价值，但是，miRNA作用位点具有多重性和不确定性，因此，其临床应用仍有一定的挑战；另外，在生殖方面，对miRNA的研究停留在miRNA宏观的整体分析上，而其精细、微观方向的研究仍有待进一步探索。随着高通量基因筛选技术的成熟，lncRNA有望在男性不育甚至男性生殖疾病的诊断与治疗中成为新的生物标志物或者治疗靶点。综上所述，关于miRNA和lncRNA在男性生殖系统疾病中的作用仍有很大的研究空间，其在精子生长发育过程中的作用机制仍不清楚，其在男性不育方面的作用机制如何，更是一个值得探索的问题。此外，目前评估男性生育能力的主要方法是精液分析，但是，传统的精液分析对男性生育能力的评价不够准确，就意味着需要开发一种准确、非创伤性的评估方法来诊断男性不育症，因此，研究miRNA和lncRNA在男性不育症中的作用显得非常有必要。