《Clinical and Translational Discovery》：Roles of long non-coding RNAs in gestational diabetes mellitus: Mechanisms and biomarker potential
长链非编码RNA（lncRNAs）是基因表达的关键调控因子，越来越多的证据表明其表达失调与妊娠期糖尿病（GDM）的发病机制密切相关。GDM是一种常见的代谢紊乱疾病，威胁母婴健康。本综述探讨了lncRNAs在GDM中的参与机制。研究人员在PubMed数据库中进行了全面的文献检索，使用"lncRNA"、"long non-coding RNA"、"gestational diabetes mellitus"和"GDM"等关键词组合进行检索，筛选相关英文原创文献，并排除不相关研究。在GDM中，包括MALAT1、MEG8和SOX2OT在内的多种lncRNAs表达上调，而HCG27、GAS5和PAX-AS1则表达下调。这些失调的lncRNAs在调控滋养层细胞增殖、胰岛素信号传导、新生儿及子代健康以及其他GDM相关并发症中发挥机制性作用。这些改变与IGF-1、PI3K/Akt、MAPK、miRNAs及其他信号通路的失调相关。lncRNAs调控GDM中胰岛素抵抗、胎盘功能障碍和炎症的关键通路。失调的lncRNAs是有前景的生物标志物和治疗靶点。未来需要多中心和机制研究以实现GDM的精准医疗。
1 引言
妊娠期糖尿病（GDM）是一种发生于妊娠期的代谢紊乱疾病，以葡萄糖不耐受和血糖升高为特征。该疾病常见于既往无糖尿病史的女性，在妊娠24至28周之间诊断。尽管GDM常在产后缓解，但显著增加了子痫前期、死产和新生儿低血糖等妊娠相关并发症的风险。此外，有GDM病史的女性日后发生2型糖尿病及其他代谢性疾病的风险升高。尽管GDM具有重要的临床意义，但其确切病因和相关分子机制仍未完全阐明。早期诊断对于有效干预至关重要，然而目前筛查方法主要基于葡萄糖耐量试验，可能缺乏敏感性且无法检测早期分子变化，这凸显了对新型分子生物标志物的迫切需求。近期研究日益强调长链非编码RNA（lncRNAs）在基因调控中的作用及其在包括GDM在内的多种人类疾病中的参与。
2 文献检索策略
研究人员在PubMed数据库中使用"lncRNA"、"long non-coding RNA"、"gestational diabetes mellitus"和"GDM"等关键词组合进行了全面的文献检索。纳入考虑的是与lncRNAs在GDM发病机制、诊断或治疗潜力中作用相关的英文发表文章。筛选了原创研究论文，排除了与GDM无关或不聚焦lncRNAs的研究。
3 lncRNAs的分子生物学
lncRNAs是长度超过200个核苷酸的不编码蛋白质的RNA转录本。它们主要由RNA聚合酶II转录，与mRNAs共享结构特征，如5'端的7-甲基鸟苷（m
7G）帽和3'端的聚腺苷酸（poly-A）序列。然而，部分lncRNAs由RNA聚合酶I或III转录，可能源自内含子或重复基因组区域。虽然lncRNAs不编码蛋白质，但它们是基因表达的重要调控因子。根据其与蛋白质编码基因的基因组位置关系，lncRNAs被分为正义链、反义链、内含子、基因间和双向型。lncRNAs通过多种机制调控基因表达：可作为分子诱饵隔离转录因子或microRNAs（miRNAs）；作为支架组装蛋白质复合物；引导染色质修饰复合物至特定基因组位点；作为竞争性内源RNA（ceRNAs）海绵吸附miRNAs以解除对靶mRNAs的抑制；甚至通过染色质环化发挥增强子作用。lncRNAs与miRNAs之间的调控相互作用在GDM等疾病的后转录基因调控中发挥关键作用。
4 GDM患者lncRNAs的临床证据和功能意义
过去十年中，越来越多的证据强调了lncRNAs在GDM发病机制中的失调。许多临床研究报道了GDM患者母体血液、胎盘或脐带血中特定lncRNAs的表达改变，提示其作为生物标志物或疾病进展介质的潜力。Tang等通过胎盘组织高通量测序鉴定出172个失调的lncRNAs（86个上调和86个下调），强调了lncRNA调控在GDM相关代谢通路中的广泛影响。Lu等在GDM患者外周血中发现197个上调的lncRNAs，其中五个候选分子（XLOC_014172、RP11-230G5.2、PCBP1-AS1、LOC149086和RP11-160H22.5）被提出作为巨大儿风险的预测标志物。SNHG17表达水平降低与GDM发生率增加和不良围产期结局密切相关，功能实验显示SNHG17在高糖条件下调节β细胞活力和胰岛素分泌。外泌体lncRNAs如GAS5的改变与神经肽相关蛋白相互作用有关，提示lncRNAs可能通过细胞外通讯和调控网络 contribute to GDM发病机制。
MALAT1因在多项研究中持续过表达而备受关注。其升高与血脂异常以及与其他lncRNAs如lincRNA-p21和H19的协同调控相关，提示驱动GDM代谢功能障碍的复杂非编码RNA网络。回顾性病例对照研究显示，GDM患者中MALAT1表达显著升高，且与甘油三酯和总胆固醇呈正相关，支持其作为早期检测生物标志物的作用。
近期转录组分析鉴定出GDM样本中ERMP1、TSPAN32和MRPL38表达增加；这些lncRNAs与色氨酸代谢相关基因TPH1形成共表达网络，指向GDM发展的新代谢机制。纳入九项研究的荟萃分析证实，lncRNAs的异常表达与GDM患者的不良妊娠结局强烈相关，汇总风险比显示新生儿不良结局风险显著增加（RR: 1.68），母体不良结局风险亦显著增加（RR: 4.14）。
4.1 参与胰岛素抵抗和血糖调控的lncRNAs
妊娠期间，妊娠期胰岛素抵抗和胰腺β细胞功能障碍是GDM发展的关键病理生理特征。胰岛素抵抗可使胰岛素敏感性比正常妊娠降低高达50%。近期转录组研究鉴定了众多可能通过调控胰岛素信号、葡萄糖转运和脂质代谢影响代谢稳态的失调lncRNAs。
SNHG14在GDM患者中显著上调，而其相互作用的miRNA miR-493-5p下调。SNHG14和miR-493-5p的联合表达谱提高了GDM的诊断准确性，并与空腹及餐后血糖水平强烈相关。XIST是GDM中上调的lncRNA，与空腹血糖水平正相关；其作为ceRNA海绵吸附miR-497-5p，从而增加胰岛素信号关键转录因子FOXO1的表达，该XIST/miR-497-5p/FOXO1轴在患者样本和高糖处理的滋养层细胞中均有助于胰岛素抵抗。UCA1作为另一上调的lncRNA，抑制miR-138，该UCA1/miR-138轴与母体血糖指标和新生儿窒息等结局相关。HOTAIR和HCG18同样在GDM中上调，与血糖水平正相关，HOTAIR表达还与母体体重指数相关。
相反，DANCR和Pax8-AS1在GDM中显著下调，与血糖水平呈负相关。DANCR表达与血糖负相关，参与涉及miR-33a-5p和ABCA1的调控轴。Pax8-AS1在外周血白细胞中与2小时血糖呈负相关，可能发挥保护性代谢作用。HCP5在早期妊娠即显著上调，其升高血浆水平可预测GDM发生；功能实验显示HCP5过表达抑制胰岛素分泌并降低高糖条件下的细胞活力。MEG8作为β细胞活力和胰岛素分泌的功能调节因子，其/miR-296-3p轴调节GDM中的胰腺β细胞功能和血糖控制。NONHSAT054669.2在妊娠中期显著升高，与1小时口服葡萄糖耐量试验值正相关，提示其作为早期诊断生物标志物的潜力。
4.2 母体GDM相关lncRNAs对新生儿及子代健康的影响
新兴证据表明，GDM中母体lncRNA失调对新生儿和长期子代健康有显著影响。UCA1在GDM中显著上调，与母体血糖指标正相关，其增加还与新生儿窒息相关。SNHG14除代谢相关性外，还与巨大儿和新生儿黄疸等不良新生儿结局相关。HCG27在GDM胎盘和人脐静脉内皮细胞中失调，可能贡献于子代长期心血管和代谢风险。SOX2OT在GDM中上调，与多种不良妊娠结局相关。RP11-290L1.3在GDM妊娠中显著升高，与新生儿脂肪量和出生体重正相关。这些发现表明，失调的lncRNAs不仅影响母体葡萄糖稳态和血管功能，还影响胎盘发育、胎儿健康和子代长期心脏代谢结局。
4.3 GDM中lncRNAs介导的滋养层功能调控
胎盘滋养细胞功能障碍（包括增殖、迁移和侵袭能力受损）是GDM中日益被认识的关键病理特征。lncRNAs通过与miRNAs、信号通路和表观遗传修饰因子相互作用，作为这些过程的重要分子调控因子。
4.3.1 促凋亡lncRNAs
GDM中上调并负面影响滋养层细胞存活的lncRNAs可导致胎盘功能不全。MEG3在GDM患者母体血浆和胎盘组织中显著升高，通过海绵吸附miR-345-3p降低滋养层活力、损害迁移并促进凋亡。XIST在高糖条件下表达增加，通过miR-497-5p/FOXO1轴抑制滋养层细胞存活；沉默XIST可恢复增殖和迁移并减少凋亡，且METTL14介导的m
6A甲基化可表观遗传抑制XIST。
4.3.2 促存活lncRNAs
具有保护作用的lncRNAs在GDM中常被抑制，减少对滋养层稳态的贡献。PVT1在GDM胎盘中下调，通过PI3K/AKT通路和下游靶点促进滋养层增殖、迁移和侵袭。OIP5-AS1在GDM胎盘中降低，通过海绵吸附miR-137-3p上调EZH2发挥促存活效应。SNX17通过下调miR-517a和上调IGF-1增强滋养层增殖和侵袭，但在GDM中可加剧胎盘增生和巨大儿。
4.4 与GDM其他并发症相关的lncRNAs
除胰岛素抵抗和胎盘功能障碍外，若干lncRNAs还参与GDM的全身并发症，包括肾脏损伤和血脂异常。MEG8在GDM患者血清和胎盘组织中显著上调，与早期肾损伤标志物如白蛋白尿和血清肌酐升高相关，可能通过调节炎症细胞因子和肾纤维化相关基因的表观遗传调控发挥作用。MALAT1在GDM患者血浆中显著升高，与血脂代谢失调强烈相关，并与lincRNA-p21和H19等lncRNAs正相关，提示更广泛的非编码RNA网络参与代谢失调。
5 GDM动物模型中的功能洞见：lncRNAs的作用
GDM动物模型显著推进了对lncRNAs在GDM发病机制及其对母婴结局影响的理解。
5.1 XIST和miR-181b-5p/NDRG2轴
在GDM小鼠中，XIST及其下游效应子NDRG2显著上调，而miR-181b-5p下调。沉默XIST可逆转这些改变，降低空腹血糖、HOMA-IR指数和促炎细胞因子，增加胰岛素水平和抗氧化防御标志物，减轻胰岛细胞凋亡和胰腺组织损伤。在GDM大鼠模型中，XIST沉默改善了葡萄糖耐受并减轻了胎儿发育异常。
5.2 MEG3与子代编程
MEG3在GDM小鼠F1代后代肝脏中表观遗传学上调，主要见于雄性，由于启动子低甲基化所致。功能干扰MEG3可改善葡萄糖耐受和胰岛素敏感性，减少肝脏糖异生。
5.3 TUG1/miR-328-3p/SREBP-2/ERK通路
在GDM小鼠胰腺胰岛中，TUG1显著下调而miR-328-3p上调。TUG1作为miR-328-3p的海绵，维持SREBP-2表达，通过防止ERK通路激活和增强胰岛素敏感性发挥有益效应。
5.4 HOTTIP/miR-423-5p/WNT7A调控环路
HOTTIP在GDM小鼠中显著下调，伴随WNT7A降低和miR-423-5p升高。恢复HOTTIP或抑制miR-423-5p可改善葡萄糖稳态，增强GLUT2表达和胰岛素敏感性，减少肝脏糖异生酶表达，减轻胰腺损伤和凋亡。
5.5 IUGR小鼠模型中FTX在胰岛功能和葡萄糖代谢中的作用
近期研究检查了lncRNA FTX在宫内生长受限（IUGR）诱导小鼠妊娠期间调控胰岛功能的作用。F1 IUGR孕鼠表现胰岛素分泌受损、胰岛素阳性区域增加较小和胰岛素相关基因表达降低。FTX通过PTEN/PI3K/AKT通路调控胰腺β细胞增殖、凋亡和胰岛素相关转录因子；作为ceRNA海绵吸附miR-22-3p，靶向PTEN并调节胰岛细胞功能。
5.6 GDM模型中的全基因组lncRNA分析
Huang等通过转录组方法在GDM小鼠胎盘组织中鉴定出52个差异表达lncRNAs，性腺脂肪组织中120个，指向影响胎儿发育和母体代谢组织的系统性lncRNA失调。
6 lncRNAs作为GDM诊断和并发症预测的生物标志物
GDM通常在妊娠24至28周通过OGTT诊断，但这一相对较晚的诊断窗口限制了早期干预潜力。lncRNAs因其在体液中的稳定性、母血浆中的可及性以及在代谢通路中的调控作用，已成为有前景的候选标志物。
纳入11项研究（1060例GDM患者和1066例对照）的荟萃分析报道lncRNAs在GDM检测中具有高总体诊断价值，AUC为0.89，敏感性0.84，特异性0.81。个体lncRNAs如Pax8-AS1在妊娠中期白细胞中测量显示强诊断性能（AUC=0.902）。HOTAIR在外周血中AUC为0.906，UCA1的AUC为0.8196。MALAT1在妊娠晚期显著升高，HCG18的AUC为0.916。CCDC144NL-AS1、XIST、HCP5、SOX2OT以及NONHSAT054669.2/ENST00000525337等均显示显著诊断价值。
6.1 GDM中基于ROC的lncRNA生物标志物的关键考量
尽管多种lncRNAs展示了有前景的诊断性能，但这些发现的解释需要仔细考虑研究设计、队列规模和验证策略。许多早期生物标志物研究依赖相对较小的单中心队列，可能导致AUC估计值膨胀和跨独立人群的可重复性有限。此外，样本采集时的妊娠期、生物样本类型、人群种族和GDM诊断标准等方面存在显著异质性。
7 lncRNAs在GDM中的诊断和治疗潜力：迈向临床转化
GDM中的及时干预对减少母婴不良结局和减轻疾病长期负担至关重要。lncRNAs已成为代谢、发育和内分泌信号中的重要调控分子，越来越多证据支持其在葡萄糖稳态、胰岛素分泌、脂质代谢和胎盘功能中的作用。
从治疗角度，HCG27过表达可恢复MAPK1水平并改善葡萄糖摄取；MEG3通过改变表达和甲基化模式贡献于胎盘功能障碍和后代葡萄糖不耐受；MEG8通过靶向miR-296-3p调节胰腺β细胞功能；HOTTIP通过miR-423-5p/WNT7A轴调节胰岛素抵抗和肝脏糖异生。分子工具如反义寡核苷酸、小干扰RNAs、CRISPR干扰和CRISPR激活等可用于调节lncRNA表达和功能，腺相关病毒载体和脂质纳米颗粒可用于组织特异性递送。
8 结论与未来展望
lncRNAs已成为GDM发病机制中基因表达和细胞信号的重要调控因子。本综述强调了lncRNAs在GDM中的广泛分子和临床作用，涵盖其参与胰岛素抵抗和血糖调控、滋养层功能调节、新生儿及长期子代健康影响，以及其他妊娠相关并发症。功能研究包括体内动物研究，进一步验证了这些分子的病理和治疗相关性。
机制上，lncRNAs通过调节多个关键信号通路发挥功能：PI3K/Akt通路是胰岛素信号和葡萄糖代谢的核心，常通过lncRNA介导的ceRNA网络失调；AMPK通路（调控细胞能量稳态）和WNT/β-catenin信号级联（对滋养层增殖和分化至关重要）受lncRNAs精细调控。此外，许多lncRNAs影响NF-κB信号，从而促进GDM中胰岛素抵抗和胎盘功能障碍基础的慢性低度炎症。ERK和MAPK通路同样受特定lncRNA/miRNA相互作用调节。
从临床角度，UCA1、XIST、MEG3、TUG1、HOTTIP、SNX17等表达改变谱作为早期诊断、预后和GDM风险分层的有前景生物标志物。部分转录本还可作为治疗靶点，通过反义策略或相关miRNAs和下游效应子的调节。它们在胎盘、胰腺胰岛、肝脏和脂肪组织等多种组织中的调控能力突显了其系统性影响。
然而，若干挑战阻碍了lncRNA基础诊断和治疗的临床转化，包括大规模多种族队列研究稀缺、样本处理和定量方案不一致、对lncRNA稳定性及功能域理解有限。此外，许多lncRNAs的低丰度和细胞特异性表达模式需要开发高灵敏度检测方法和最小侵入性采样方法。
未来研究应优先开展长期和多中心研究以增强当前发现的临床相关性。生物信息学、单细胞转录组学和基于CRISPR的功能方法的进展将对阐明lncRNAs的机制性作用和定义其功能域至关重要。此外，研究lncRNAs与GDM代谢记忆的关系可能为代谢功能障碍的持久性和代际风险提供新见解。展望未来，GDM中lncRNA研究的临床转化可能依赖于将lncRNA表达谱整合到预测和治疗框架中，理想情况下在综合多组学平台内。将lncRNA特征与互补分子层和临床参数结合，可能实现更早的风险预测、精细的患者分层和靶向干预策略的开发，从而推动GDM的精准医疗并改善母婴结局。
