袁近松，石蓓

(遵義醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院，貴州遵義563000)

環(huán)狀RNA(circRNAs)是一類新型的非編碼RNA，最初在真核細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)[1]。隨著生物信息學(xué)分析和高通量測(cè)序技術(shù)的迅速發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)circRNAs在真核生物細(xì)胞中高度表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)了其新特性。近年來circRNAs已成為非編碼RNA研究鄰域的熱點(diǎn)。研究[2～4]發(fā)現(xiàn)，circRNAs與腫瘤、阿爾茨海默病、肺纖維化及類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等多種疾病有關(guān)。circRNAs可作為多種疾病潛在的生物標(biāo)志物，為疾病的診斷和治療提供新思路，改善疾病的遠(yuǎn)期預(yù)后。circRNAs在心血管疾病的臨床應(yīng)用為心血管疾病領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。現(xiàn)就circRNAs與心血管疾病關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 circRNAs

和傳統(tǒng)線性RNA不同，circRNAs是通過前體RNA反向地首尾剪接形成。circRNAs包括外顯子circRNAs(ecircRNAs)、內(nèi)含子circRNAs(ciRNAs)、外顯子-內(nèi)含子circRNAs(EIciRNAs)和基因間circRNAs等[5]。Jeck等[6]研究發(fā)現(xiàn)ecircRNAs的形成機(jī)制有兩種：套索驅(qū)動(dòng)的環(huán)化和內(nèi)含子配對(duì)驅(qū)動(dòng)的環(huán)化。套索驅(qū)動(dòng)的環(huán)化與外顯子跳躍有關(guān)，由其中一個(gè)或多個(gè)外顯子轉(zhuǎn)錄物發(fā)生跳躍形成。套索本身通過剪切體結(jié)合形成外顯子環(huán)狀結(jié)構(gòu)。內(nèi)含子配對(duì)驅(qū)動(dòng)的環(huán)化最主要與內(nèi)含子之間的堿基配對(duì)有關(guān)。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子之間的堿基互補(bǔ)配對(duì)可誘導(dǎo)環(huán)化形成circRNAs。EIciRNAs的形成機(jī)制和ecircRNA形成相似，但保留著結(jié)構(gòu)中的內(nèi)含子[6,7]。ciRNAs來源于內(nèi)含子5′端剪切位點(diǎn)富含的7nt GU和3，端剪切位點(diǎn)富含的11nt C，兩者共同作用使得內(nèi)含子首尾相連，形成ciRNAs[8]?；蜷gcircRNAs包含有GT-AC剪接信號(hào)側(cè)翼片段的兩個(gè)ciRNAs，其由片段的受體和供體首尾結(jié)合形成[9]。研究發(fā)現(xiàn)circRNAs可來自于內(nèi)含子，但大多數(shù)circRNAs來源于蛋白編碼基因的外顯子，其通過下游的5′端剪切位點(diǎn)和上游的3′端剪切位點(diǎn)反向結(jié)合形成。

研究發(fā)現(xiàn)大部分circRNAs可作為miRNAs海綿，從而發(fā)揮生物學(xué)作用。circRNAs是一類競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNAs，可以與miRNAs結(jié)合，影響miRNAs的活性，導(dǎo)致miRNAs靶基因表達(dá)水平發(fā)生改變[10]。同時(shí)circRNAs通過多種途徑參與調(diào)節(jié)基因的剪切和轉(zhuǎn)錄。circRNAs形成參與基因的轉(zhuǎn)錄與剪切，部分線性RNA翻譯起始點(diǎn)包含有circRNAs序列。circRNAs形成后，線性RNA因?yàn)槿鄙俜g起始點(diǎn)而無法進(jìn)行翻譯。另外circRNA可以調(diào)節(jié)親代基因表達(dá)而發(fā)揮作用。部分circRNAs大量存在于細(xì)胞核并與RNA聚合酶Ⅱ相互作用，調(diào)節(jié)宿主基因轉(zhuǎn)錄活性。ecircRNAs在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮調(diào)節(jié)功能，而保留ciRNAs在細(xì)胞核內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)發(fā)揮有效的作用。

2 circRNAs與心血管疾病

2.1 心力衰竭 心力衰竭是全世界人類死亡的主要原因之一，心臟肥厚的終末期階段會(huì)發(fā)展為心力衰竭，然而它的發(fā)病機(jī)制尚不明確。研究[11]發(fā)現(xiàn)，miRNA-233是一種可誘導(dǎo)心臟肥厚和心力衰竭的內(nèi)源性調(diào)節(jié)因子。CARD域的細(xì)胞凋亡抑制因子(ARC)是miRNA-223的下游靶基因，miRNA-223通過調(diào)節(jié)ARC發(fā)揮其作用。circRNAs可作為miRNAs海綿與miRNAs相互作用，從而影響miRNAs的表達(dá)水平。Wang等[12]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，心臟相關(guān)circRNAs(HRCR)可作為內(nèi)源性miRNA-223海綿，直接與miRNA-223結(jié)合，抑制其活性，導(dǎo)致ARC表達(dá)升高。因此，過表達(dá)HRCR能促進(jìn)ARC的表達(dá)，從而抑制心臟肥厚和心力衰竭的發(fā)生發(fā)展。

2.2 冠狀動(dòng)脈疾病(CAD) CAD是導(dǎo)致心血管疾病死亡的主要原因，目前已成為威脅人類健康的重要疾病之一。Pan等[13]通過基因芯片在CAD患者血漿中發(fā)現(xiàn)24個(gè)差異表達(dá)的circRNAs，其中有18個(gè)上調(diào)和6個(gè)下調(diào)，生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，hsa_circ_0089378、hsa_circ_0083357、hsa_circ_0082824、hsa_circ_0068942、hsa_circ_0057576、hsa_circ_0054537、hsa_circ_0051172、hsa_circ_0032970和hsa_circ_0006323可作為hsa-miR-130a-3p海綿調(diào)節(jié)其靶基因TRPM3表達(dá)。Zhao等[14]通過RNA芯片測(cè)序在CAD患者外周血中發(fā)現(xiàn)22個(gè)差異表達(dá)的circRNAs，通過定量PCR驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)CAD患者中circRNAs的表達(dá)水平明顯升高，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)circRNAs可作為CAD診斷的潛在生物標(biāo)志物。circRNAs可為CAD的診斷和治療提供新的思路。

2.3 心肌梗死 心肌梗死是導(dǎo)致全球高病死率和致殘率的主要原因之一，在心肌梗死的發(fā)病過程中，持續(xù)心肌缺血促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡和壞死。近來研究發(fā)現(xiàn)Cdr1as是circRNAs家族的成員之一，可作為miRNA-7海綿，抑制miRNA-7的活性。miRNA-7a/b在心肌細(xì)胞中通過負(fù)性調(diào)節(jié)聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶(PARP)和減少細(xì)胞凋亡而具有保護(hù)作用[15]。SP1和PARP是miRNA-7的靶基因，在缺氧微環(huán)境中可減少細(xì)胞凋亡，從而抑制miRNA-7a活性，但在心肌梗死的發(fā)展過程中具有促細(xì)胞凋亡的作用[16,17]。因此，Cdr1as可作為miRNA-7a海綿，通過抑制miRNA-7a的活性而上調(diào)miRNA-7a靶基因的表達(dá)，從而促進(jìn)心肌細(xì)胞損傷，這表明Cdr1as/miRNA-7a在心肌梗死后誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡中起關(guān)鍵性作用。

2.4 高血壓 高血壓是全球心血管疾病的主要危險(xiǎn)因素，大約占冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病的1/2和腦血管疾病的2/3[18]，給人類和醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。circRNAs在高血壓中的作用尚不清楚。Wu等[19]通過circRNAs基因芯片在高血壓患者血漿中發(fā)現(xiàn)59個(gè)差異表達(dá)的circRNAs，其中46個(gè)上調(diào)和13個(gè)下調(diào)，進(jìn)一步通過熒光實(shí)時(shí)定量PCR驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)hsa-circ-0005870在高血壓患者血漿中顯著下調(diào)。

2.5 心肌病 circRNAs參與心肌病的發(fā)生發(fā)展，可作為心肌病研究的分子標(biāo)志物。但心肌病的發(fā)病機(jī)制目前仍不清楚。研究[20]發(fā)現(xiàn)，異丙腎上腺素誘導(dǎo)及主動(dòng)脈狹窄手術(shù)誘導(dǎo)的心肌病小鼠模型心臟組織中HRCR表達(dá)顯著下調(diào)。Khan等[21]發(fā)現(xiàn)心肌病中有異常表達(dá)的circRNAs剪接。通過RNA基因芯片發(fā)現(xiàn)肥厚型心肌病和擴(kuò)張型心肌病患者心臟組織中可檢測(cè)到反向剪切結(jié)合點(diǎn)，進(jìn)一步行實(shí)時(shí)熒光定量PCR驗(yàn)證CAMK2D和Titin基因中有10個(gè)circRNAs與心肌病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。在肥厚型心肌病和擴(kuò)張型心肌病中CAMK2D基因circRNAs表達(dá)減少，而在擴(kuò)張型心肌病中Titin基因circRNAs表達(dá)明顯減少。研究[22]發(fā)現(xiàn)，RNA結(jié)合模體蛋白20(RBM20)參與Titin基因的調(diào)控過程，敲除RBM20可導(dǎo)致Titin基因突變。RBM20是心臟相關(guān)剪切基因所必需的，Titin基因和RBM20基因突變可引起擴(kuò)張型心肌病。RBM20在心肌病的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。

糖尿病也可引起糖尿病心肌病，其中心肌纖維化是糖尿病心肌病最嚴(yán)重的病理表現(xiàn)之一。小鼠myo9a基因轉(zhuǎn)染circRNA_000203與心肌纖維化有關(guān)[23]。糖尿病心肌病小鼠中circRNA_000203表達(dá)上調(diào)。circRNA_000203與抗纖維化的miR-26b-5p相互作用促進(jìn)Col1a2和CTGF基因的表達(dá)，同時(shí)具有促進(jìn)心肌纖維化的作用。circRNAs通過調(diào)節(jié)心肌纖維化參與心肌病的發(fā)生發(fā)展。

2.6 動(dòng)脈粥樣硬化 動(dòng)脈粥樣硬化是心肌梗死和其他冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病的主要原因。多基因組分析發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈粥樣硬化與人類染色體9p21靠近INK4/ARF結(jié)合位點(diǎn)有關(guān)，可轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的腫瘤抑制因子和反義非編碼RNA(ANRIL)。ANRIL基因的環(huán)狀轉(zhuǎn)錄物表達(dá)水平與動(dòng)脈粥樣硬化風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[24]。環(huán)狀A(yù)NRIL通過結(jié)合雌激素受體共調(diào)節(jié)因子抗體同源體1影響核糖體的生成，導(dǎo)致核仁壓力并激活p53基因，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡并抑制細(xì)胞增殖，這些與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

2.7 心臟衰老 心肌損傷可促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡和早衰，而哺乳動(dòng)物分化成熟的心肌細(xì)胞壽命與個(gè)體的壽命大致相等。因此抗心肌細(xì)胞衰老對(duì)延長(zhǎng)人類壽命具有重要意義。circ-Foxo3是一種來自叉形頭轉(zhuǎn)錄因子家族成員(Foxo3)的circRNA，在老年患者和小鼠心臟組織細(xì)胞質(zhì)中高表達(dá)。circ-Foxo3的表達(dá)可以促進(jìn)心肌細(xì)胞衰老[25]。外源性circ-Foxo3促進(jìn)心肌細(xì)胞衰老和阿霉素誘導(dǎo)心肌病，而內(nèi)源性circ-Foxo3沉默可抑制心肌細(xì)胞衰老和凋亡。研究[25]表明，高表達(dá)的circ-Foxo3與處于G1期而不能進(jìn)入S期的細(xì)胞同時(shí)存在。Du等[26]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)的circ-Foxo3抑制細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期進(jìn)程。細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子ID-1、E2F1、FAK和HIF1α有抗衰老作用，但circ-Foxo3通過阻止轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)染細(xì)胞核而促進(jìn)細(xì)胞衰老。

綜上所述，circRNAs具有多種生物學(xué)功能，主要作為miRNAs海綿，通過與miRNAs結(jié)合相互作用，從而與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs與心血管疾病的病理生理機(jī)制密切相關(guān)。隨著高通量測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)分析的發(fā)展，越來越多的HRCR被發(fā)現(xiàn)，其與心血管疾病的發(fā)病機(jī)制有待進(jìn)一步研究。circRNAs在心血管疾病應(yīng)用和靶向干預(yù)有廣泛的研究前景，將為心血管疾病的診斷和治療提供新的思路。

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