柯買春綜述，王小中審校

(1.九江市婦幼保健院，江西 九江 332000；2.南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院，江西 南昌330006)

在胎兒出生前通過(guò)B超影像學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等技術(shù)對(duì)胎兒進(jìn)行診斷，防止先天性疾病、嚴(yán)重遺傳性疾病和各種智力障礙性疾病患兒的出生，即為產(chǎn)前診斷，也稱為宮內(nèi)診斷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)每年出生的新生兒中，先天殘疾兒童占有4%～6%，其中染色體異常引起的先天性遺傳病，占新生兒活嬰的5‰～10‰[1]，此類染色體病往往表現(xiàn)為智力障礙和嚴(yán)重的器官組織畸形，目前尚無(wú)有效的治療措施，所以對(duì)胎兒進(jìn)行宮內(nèi)診斷尤為重要。目前宮內(nèi)診斷技術(shù)主要為B超影像技術(shù)、細(xì)胞染色體核型分析和常規(guī)分子診斷技術(shù)，但都有其局限性，尚不能完全滿足臨床產(chǎn)前診斷的需求。為此，尋求一種早期、快速、自動(dòng)化和量化性的技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。

外泌體由多種活細(xì)胞分泌，存在于外周血液、唾液、尿液、腦脊液及羊水等人體各種體液中[2，3]，外泌體miRNA通過(guò)細(xì)胞間通訊傳遞生物信息調(diào)節(jié)機(jī)體多種生理病理過(guò)程，如腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育、炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答反應(yīng)、凝血功能以及治療受損細(xì)胞等[4，5]。故外泌體miRNA在疾病的診斷、治療及疾病預(yù)防中發(fā)揮著極其重要的作用。近年來(lái)，研究學(xué)者更加關(guān)注外泌體miRNA在產(chǎn)前診斷中的應(yīng)用，也取得了一定的研究成果。本文主要就外泌體miRNA及其在產(chǎn)前診斷中的研究進(jìn)展概以綜述。

1 外泌體和miRNA的生物學(xué)特征

外泌體是細(xì)胞分泌的一種膜性小多囊泡體，含有蛋白質(zhì)，mRNA和miRNA等多種生物活性分子。外泌體通過(guò)細(xì)胞內(nèi)溶酶體內(nèi)陷形成內(nèi)涵體并釋放到細(xì)胞外。外泌體膜為脂質(zhì)雙分子層胞膜，可穩(wěn)定存在于血液、唾液、尿液、乳液及羊水等多種體液中，防止蛋白質(zhì)、mRNA和miRNA等生物活性分子被核糖核苷酸酶或其他化學(xué)物質(zhì)的降解。

外泌體miRNA是一類內(nèi)生的、長(zhǎng)度約為22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈小分子RNA，在細(xì)胞核中通過(guò)基因轉(zhuǎn)錄、內(nèi)切核糖核酸酶加工成前體miRNA，然后再在內(nèi)切核糖核酸酶Dicer酶酶切后成為成熟的miRNA[6]。miRNA廣泛存在于真核細(xì)胞中，可通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后基因沉默、開(kāi)放靶mRNA閱讀框區(qū)域調(diào)節(jié)蛋白合成和降解等作用而參與細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育、細(xì)胞轉(zhuǎn)移、免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)、凋亡及疾病發(fā)生發(fā)展等生理病理過(guò)程[7]。胞外外泌體脂質(zhì)雙分子層膜和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)蛋白，可以保護(hù)外泌體中的miRNA免受核糖核酸酶、化學(xué)物質(zhì)等的降解并穩(wěn)定存在于各種體液中。

2 外泌體miRNA在疾病診療中的作用

1983年，約翰斯通首次在綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了外泌體，并認(rèn)為它具有通道排泄功能，能夠排泄細(xì)胞廢物[4]。隨后研究又發(fā)現(xiàn)外泌體能通過(guò)B細(xì)胞刺激T細(xì)胞增殖分化具有免疫功能，此后外泌體逐漸成為研究熱點(diǎn)。隨著對(duì)外泌體的生物來(lái)源、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成成分、體液中的分布情況及其通訊運(yùn)輸功能等的深入研究，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)不僅人體多種細(xì)胞可分泌外泌體，各種培養(yǎng)細(xì)胞也可分泌外泌體，外泌體還存在于血漿、尿液、羊水、唾液等人體體液中[2]。此外，外泌體通過(guò)其生物活性分子蛋白質(zhì)和miRNA調(diào)節(jié)著機(jī)體生理功能并參與多種疾病的發(fā)展過(guò)程，如腫瘤的發(fā)生發(fā)展。許多研究發(fā)現(xiàn)，外泌體miRNA存在于腫瘤微環(huán)境中，可以促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、血管增生、腫瘤轉(zhuǎn)移和耐藥反應(yīng)等，從而影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展[7-12]。同時(shí)在一系列研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，正常人和患者中的外泌體miRNA存在差異，外泌體miRNA可以作為診斷疾病的生物標(biāo)志物。

2.1 外泌體miRNA與呼吸系統(tǒng)疾病 呼吸道支氣管細(xì)胞、肺細(xì)胞和免疫細(xì)胞可分泌外泌體，外泌體miRNA存在于呼吸系統(tǒng)及其體液中。外泌體通過(guò)B細(xì)胞可以刺激T細(xì)胞的增殖分化，介導(dǎo)免疫應(yīng)答；呼吸系統(tǒng)感染細(xì)胞可分泌外泌體攜帶致病菌抗原，抵抗組織器官的炎癥反應(yīng)[13]，通過(guò)PBMCs誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞活素類的產(chǎn)生，并促進(jìn)CXCL-8的釋放[14]；外泌體MiRNA通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤免疫和微環(huán)境，參與呼吸系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。此外，在肺癌、肺結(jié)核、慢性阻塞性肺疾病、特發(fā)性肺纖維化（IPF）等肺部疾病中均有發(fā)現(xiàn)外泌體miRNA的異常表達(dá)，如支氣管灌洗液中存在miRNAmiR-21、miR-26a和 miR-146a，IPF中抗纖維化 miRNAs miR-141含量減低而介導(dǎo)纖維化的miRNAs miR-7則表達(dá)升高[15]；不同的疾病外泌體miRNA表達(dá)不同，外泌體miRNA可以作為呼吸系統(tǒng)疾病的鑒別診斷，如通過(guò)檢測(cè)胸腔積液中外泌體miRNA鑒別診斷肺癌 （APE）、肺結(jié)核、（TPE）和其他肺部良性腫瘤（NPE）：9 種 miRNAs （miR-205-5p，miR-483-5p，miR-375，miR-200c-3p，miR-429，miR-200b-3p，miR-200a-3p，miR-203a-3p 和 miR-141-3p）在APE中含量明顯高于TPE或NPE，而3種miRNAs（miR-148a-3p，miR-451a，和 miR-150-5p）則可以鑒別TPE和NPE兩種疾病[16]。

2.2 外泌體miRNA與肝臟疾病 肝臟是人體消化系統(tǒng)最大的消化腺，具有去氧化、生物轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存肝糖和蛋白質(zhì)脂質(zhì)合成等功能，細(xì)菌、病毒及化學(xué)物質(zhì)等都可以引起肝臟的損傷，其中肝癌和病毒性肝炎是肝臟兩大危害疾病，嚴(yán)重影響人體健康和壽命。外泌體存在肝臟細(xì)胞中。當(dāng)人體肝細(xì)胞感染病毒時(shí)，外泌體含有感染病毒抗原，又可感染肝細(xì)胞[17-20]，并且外泌體感染性病毒抗原可中和抗體致使免疫逃逸。外泌體miRNA作為生物信息調(diào)節(jié)因子，在肝癌和病毒性肝炎發(fā)生發(fā)展及預(yù)后中發(fā)揮著重要作用，如外泌體miRNA miR-21，miR-192和miR-221從分泌細(xì)胞進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行信息傳遞，從而調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的基因表達(dá)[21]；當(dāng)肝細(xì)胞感染丙型病毒時(shí)，miR-122不僅可以增強(qiáng)病毒翻譯和基因的穩(wěn)定性，還可以調(diào)控病毒復(fù)制，在膽固醇和脂肪酸的合成及其氧化過(guò)程中發(fā)揮重要，而miR-155在細(xì)菌脂多糖誘導(dǎo)下發(fā)生增值，表達(dá)升高，研究表明miRNA可作為一種新的預(yù)測(cè)肝損傷的生物標(biāo)志物[22]。

2.3 外泌體miRNA與其他疾病 外泌體miRNA不僅在呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)疾病中發(fā)揮著重要生物學(xué)作用，在心血管及血液等疾病中外泌體miRNA的作用也不可小覷。心血管疾病中，Claudio等人發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞等釋放的外泌體miRNA參與血管炎癥反應(yīng)、細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致心肌細(xì)胞、心肌纖維巨細(xì)胞的肥大，細(xì)胞重塑發(fā)生紊亂，改變心臟功能[23-26]：如心臟疾病中促進(jìn)細(xì)胞增生的miR-21高度表達(dá)；16K PRL可促進(jìn)心臟上皮細(xì)胞釋放miRNA-146a，16K PR為血管增生因子，心臟疾病中，miR-146a表達(dá)下降；miR-146b-5p在急性心肌梗塞表達(dá)異常等；miR-126和miR-210在ECs與CPCs的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能。此外，田淼等人研究發(fā)現(xiàn)外泌體 miR-155-5p、miR-335-5p、miR-4、xxx-m0038-5p在急性髓系白血病患者血漿中的含量明顯升高，其中xxx-m0038-5p是新發(fā)現(xiàn)miRNA。在女性乳腺癌中，Eichelser等發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者血清miR-101，miR-372含量增高，而miR-373則可以作為鑒別診斷乳腺癌類型；Zhou等人在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)患乳腺癌動(dòng)物miR-105明顯高于對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)表明miR-105可能與乳腺癌發(fā)展機(jī)制有關(guān)，或許可作為乳腺癌早期診斷生物標(biāo)志物[27]。還有研究發(fā)現(xiàn)外泌體miRNA通過(guò)影響血管炎癥反應(yīng)、介導(dǎo)轉(zhuǎn)移和調(diào)節(jié)肌肉蛋白合成與降解等參與肌肉萎縮癥惡病質(zhì)的發(fā)生發(fā)展[28]：如miR-206和miR-213通過(guò)結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子YY1和翻譯因子抑制肌肉增生并促使肌肉萎縮；hsa-let-7d-3p，hsa-miR-345-5p，hsa-miR-423-5p，hsa-miR-532-5p，hsa-miR-1296-5p，hsa-miR-3184-3p，hsa-miR-423-3p 和hsa-miR-199a-3p通過(guò)調(diào)節(jié)肌肉代謝、肌肉增生和血管增生參與惡病質(zhì)的發(fā)展過(guò)程。

3 外泌體miRNA在產(chǎn)前診斷中的作用

研究表明，外泌體miRNA在人體多種疾病中發(fā)揮生物學(xué)作用：呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、心血管、血液等，涉及腫瘤發(fā)生發(fā)展、炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答和血管增生等多個(gè)領(lǐng)域。外泌體miRNA可作為這些疾病診斷、鑒別診斷及預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志物。但外泌體miRNA在產(chǎn)前診斷這一領(lǐng)域的作用，目前研究的還比較少，需要更多的實(shí)驗(yàn)研究更多的發(fā)現(xiàn)。

3.1 外泌體miRNA與妊娠期胎兒 外泌體存在于羊水、胎盤和乳汁中[29，30]，并將外泌體miRNA從分泌細(xì)胞傳遞到受體細(xì)胞。外泌體miRNA可以通過(guò)胎盤進(jìn)入母體血液和乳汁，也可以通過(guò)胎盤從母體進(jìn)入羊水中，并且在妊娠過(guò)程中，外泌體miRNA的組成和含量也有所變化，不同的妊娠狀態(tài)，外泌體miRNA不同；羊水外泌體miRNA參與受精卵著床、子宮內(nèi)膜收納受精卵和胎盤功能等過(guò)程，但羊水外泌體miRNA組成及其對(duì)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的作用還未知，目前還局限于部分研究學(xué)者在動(dòng)物模型中的研究：羊水外泌體miRNA可能通過(guò)突觸、突觸體、細(xì)胞黏附和染色質(zhì)激活蛋白酶途經(jīng)等與神經(jīng)系統(tǒng)和其他器官的正常生長(zhǎng)有關(guān)[31，32]。此外，羊水外泌體miRNA可能參與了妊娠期胎兒染色質(zhì)重塑。

3.2 外泌體miRNA與先天性疾病 先天性疾病是指嬰兒出身前因環(huán)境、藥物及組成物質(zhì)缺乏等引起的一系列先天異常性疾病。隨著對(duì)外泌體及其生物活性分子miRNA作用于腎臟各種疾病的深入研究，外泌體miRNA能否作為診斷先天性疾病的生物標(biāo)志物引起了研究學(xué)者們的關(guān)注。Juntao Xie等發(fā)現(xiàn)外泌體miRNA在先天性障礙性腎病患者中表達(dá)有差異，先天性障礙性腎病患者血清hsa-miR-300和hsa-miR-299-5p含量降低，hsamiR-300 and hsa-miR-299-5p或許可以作為診斷先天性障礙性腎病腎纖維化的生物標(biāo)志物[33]。

3.3 外泌體miRNA與遺傳性疾病 染色體病是指染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)異常引起的一類疾病，臨床表現(xiàn)為智力障礙或其他器官組織的畸形，目前尚無(wú)有效的治療措施，是一類嚴(yán)重的細(xì)胞遺傳病，孕婦胎兒但凡具有產(chǎn)前診斷指征均需進(jìn)行胎兒宮內(nèi)診斷，以防止染色體異?；純撼錾?。雖然目前尚沒(méi)有研究發(fā)現(xiàn)羊水外泌體miRNA的組成及其對(duì)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的具體作用，但研究表明羊水、胎盤中存在外泌體miRNA，并且羊水外泌體miRNA在不同妊娠狀態(tài)中發(fā)生變化；外泌體miRNA由基因產(chǎn)生，并能通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄和翻譯而調(diào)節(jié)目的細(xì)胞，由此預(yù)測(cè)，羊水外泌體miRNA或許可以作為診斷染色體病的生物標(biāo)志物。Katerina Kotlabova等嘗試研究母體血清中胞外外泌體miRNA與21-三體綜合癥的關(guān)系，雖然研究發(fā)現(xiàn)母體血清中外泌體miRNA不能作為診斷21-三體綜合癥的生物標(biāo)志物，但研究提示妊娠本身可以促進(jìn)21號(hào)染色體源性miRNA的表達(dá)[34]，這點(diǎn)與以往研究一致。Emin Karaca等對(duì)懷有唐氏綜合征胎兒的孕婦的羊水外泌體miRNA進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)21號(hào)染色體相關(guān)性microRNA-125b-2，microRNA-155 和 microRNA-3156在懷有唐氏綜合征胎兒的孕婦羊水中明顯高于正常妊娠或未妊娠女性[35]。雖然標(biāo)本數(shù)量較少，至少為以后研究羊水外泌體miRNA與染色體異常的相關(guān)性提供了很好的新的切入點(diǎn)。

4 結(jié)論

外泌體miRNA存在羊水、胎盤中，但羊水外泌體miRNA在羊水中的組成模式和對(duì)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的影響及其作用機(jī)制尚不清楚，羊水外泌體miRNA能否作為產(chǎn)前診斷中診斷胎兒異常的生物標(biāo)志物還需更多的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入研究。