王榕峰，葉志榮，繆輝來

(廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，廣東湛江524023)

肝臟是人體新陳代謝的主要器官，持續(xù)或嚴(yán)重的肝損傷最終會引發(fā)肝功能衰竭。肝損傷發(fā)生過程及肝損傷后的修復(fù)機(jī)制是肝臟疾病的研究熱點(diǎn)。環(huán)狀RNA(circRNA)是由線性前體以非經(jīng)典的基因剪接方式所形成的一類內(nèi)源性非編碼RNA，其生物學(xué)特性包括：①表達(dá)廣泛性：circRNA在哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)中含量豐富；②進(jìn)化保守性：circRNA在基因表達(dá)譜上具有相對較高的保守性，大部分來源于外顯子成分[1]；③較高穩(wěn)定性：circRNA是由3′末端與5′末端通過共價(jià)結(jié)合的方式而相互連接形成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，與線性RNA分子相比穩(wěn)定性更高[2]；④時(shí)空特異性：circRNA在特定組織細(xì)胞來源及不同發(fā)育階段過程中具有相對的時(shí)空特異性特點(diǎn)[3]。研究認(rèn)為，circRNA可能在某些疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，可用于相關(guān)疾病的預(yù)測分析、輔助診斷、治療和預(yù)后評估等[4，5]?，F(xiàn)將circRNA的生物學(xué)功能及其在肝損傷和肝再生修復(fù)過程中的作用綜述如下。

1 circRNA的生物學(xué)功能

1.1 競爭性內(nèi)源性RNA 作為競爭性內(nèi)源性RNA的circRNA與同種miRNA有一種或多種類型的結(jié)合位點(diǎn)。circRNA通過堿基互補(bǔ)作用，像海綿一樣競爭性地與miRNA結(jié)合，這種作用形式被稱為“miRNA海綿作用”。circRNA通過這種作用吸附于miRNA的結(jié)合位點(diǎn)，競爭性地結(jié)合同種miRNA并調(diào)控靶基因表達(dá)，從而影響細(xì)胞的相關(guān)生物學(xué)功能。

1.2 與RNA結(jié)合蛋白(RBP)相互作用 circRNA通過存貯和轉(zhuǎn)運(yùn)RBP的模式，與RBP的底物結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行競爭性結(jié)合，進(jìn)而調(diào)節(jié)RBP活性[6]。circRNA與RBP相互作用，circRNA可調(diào)節(jié)RBP的功能活性，RBP又能促進(jìn)circRNA的生物合成。

1.3 調(diào)控相關(guān)基因表達(dá) circRNA能夠與蛋白質(zhì)共同作用，影響基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的相關(guān)位置，進(jìn)而影響其調(diào)控轉(zhuǎn)錄過程，從而調(diào)控親本基因的表達(dá)[7]。Ashwal-Fluss等[6]報(bào)道，前體mRNA通過與拼接因子MBL上的第2個(gè)外顯子相互競爭結(jié)合而形成circMBL，其結(jié)構(gòu)中包含能與MBL蛋白特異性結(jié)合的相關(guān)區(qū)域；通過調(diào)節(jié)MBL表達(dá)可能影響circMBL的生物學(xué)合成。Zhang等[8]報(bào)道，錨蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu)域52(circAnkrd52)大部分位于細(xì)胞核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)周圍，屬于內(nèi)含子來源的circRNA對RNA聚合酶Ⅱ所依賴的基因轉(zhuǎn)錄具有促進(jìn)作用；敲低circAnkrd52表達(dá)可下調(diào)參與circAnkrd52基因轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶Ⅱ表達(dá)，進(jìn)而影響親本基因的轉(zhuǎn)錄。

1.4 參與蛋白質(zhì)翻譯 目前關(guān)于circRNA參與蛋白質(zhì)翻譯的研究較少。Guo等[9]報(bào)道，人骨肉瘤細(xì)胞U20S內(nèi)的circRNA具有效率較低的蛋白質(zhì)翻譯功能。Legnini等[10]報(bào)道，circRNA能夠參與蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄翻譯過程，circ-ZNF609在蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄翻譯過程中與多聚核糖體結(jié)合，通過以不依賴5′端帽結(jié)構(gòu)的方式和剪接依賴這兩種形式參與蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄翻譯。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，某些重組后的circRNA可通過結(jié)合內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(IRES)的方式參與編碼蛋白質(zhì)的翻譯，而缺乏IRES的circRNA則無法通過以上結(jié)合方式參與蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄翻譯過程[11]。

2 circRNA與肝損傷

2.1 circRNA與肝臟脂肪變性 Guo等[12]研究發(fā)現(xiàn)，circRNA_0046367是miR-34a的內(nèi)源性調(diào)節(jié)劑，能夠改變肝臟脂肪變性的進(jìn)程；circRNA_0046367可通過阻斷miRNA/mRNA與miRNA應(yīng)答元件之間的作用，消除miR-34a對過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)的抑制作用，從而防止與脂肪變性相關(guān)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。Jin等[13]通過基因微陣列分析法篩選非酒精性脂肪性肝炎患者的肝臟circRNA和mRNA譜，預(yù)測出作為circRNA的下游靶標(biāo)和mRNA的上游調(diào)節(jié)因子的miRNA，然后再通過qRT-PCR驗(yàn)證，使用GO和KEGG途徑的分析方法構(gòu)建出四種circRNA-miRNA-mRNA途徑，包括circRNA_002581-miR-122-Slc1a5、circRNA_002581-miR-122-Plp2、circRNA_002581-miR-122-Cpeb1和circRNA_007585-miR-326-UCP2。Ou等[14]通過制作非酒精性脂肪性肝炎小鼠模型，采用circRNA微陣列分析研究其肝臟circRNA譜，發(fā)現(xiàn)circRNA_29981為顯著差異性表達(dá)的circRNA；進(jìn)一步通過circRNA-miRNA途徑相互作用分析，結(jié)果顯示circRNA_29981是肝星狀細(xì)胞活化的潛在調(diào)節(jié)物。Guo等[15]在體外采用高脂肪刺激誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞發(fā)生脂肪變性，觀察其circRNA表達(dá)譜，篩選出具有差異性表達(dá)的circRNA_021412；通過生物學(xué)信息分析鑒定circRNA_021412/miR1972/LPIN1的信號傳導(dǎo)級聯(lián)關(guān)系，認(rèn)為circRNA_021412可能是參與肝臟脂肪變性的重要調(diào)節(jié)因子之一。

2.2 circRNA與肝損傷后纖維化 在肝損傷過程中，肝臟組織內(nèi)的微環(huán)境發(fā)生改變，肝星狀細(xì)胞在接收到相鄰損傷的肝細(xì)胞或免疫反應(yīng)細(xì)胞所傳遞的分子信號后，其基因表達(dá)和細(xì)胞表型結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)下的肌成纖維樣細(xì)胞[16]。Zhu等[17]在體外培養(yǎng)肝星狀細(xì)胞，通過轉(zhuǎn)染胸腺素β4(Tβ4)特異性siRNA敲低肝星狀細(xì)胞中的Tβ4水平，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中circRNA-0067835表達(dá)較正常對照組升高；敲除circRNA-0067835后，細(xì)胞出現(xiàn)G1期阻滯，細(xì)胞凋亡增加，細(xì)胞增殖受到抑制；經(jīng)過生物信息學(xué)分析預(yù)測，認(rèn)為circRNA-0067835充當(dāng)miR-155海綿而起到調(diào)節(jié)FOXO3a表達(dá)的作用，進(jìn)而參與肝損傷后纖維化的發(fā)生發(fā)展。

肝損傷過程是一個(gè)極其復(fù)雜的病理生理過程，肝星狀細(xì)胞的活化是引起肝纖維化發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一[16]。Zhou等[18]通過建立體內(nèi)和體外肝星狀細(xì)胞激活模型，檢測circRNA表達(dá)，篩選出具有差異性表達(dá)的mmu_circ_34116；利用生物信息學(xué)分析方法預(yù)測得出mmu_circ_34116/miR-22-3P/BMP7的信號傳導(dǎo)軸可能參與肝星狀細(xì)胞的活化過程，mmu_circ_34116可能在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過程中起到一定的調(diào)節(jié)作用。

2.3 circRNA與慢性肝炎 Zhou等[19]對慢性乙型肝炎患者和正常對照組的肝組織進(jìn)行RNA測序分析，篩選出具有差異性表達(dá)的hsa_circ_0000650；然后再通過生物信息學(xué)方法分析預(yù)測出與慢性乙型肝炎發(fā)生發(fā)展過程中相關(guān)的circRNA-miRNA-mRNA通路，其中在hsa_circ_0000650-miR-6873-3p-TGFB2這一通路中，通過基因表達(dá)的相關(guān)性分析顯示，hsa_circ_0000650與重組人轉(zhuǎn)化生長因子β2(TGF-β2)呈顯著正相關(guān)，而TGF-β2對IL-2依賴性T細(xì)胞生長具有抑制作用，在慢性乙型肝炎中顯著下調(diào)，提示差異性表達(dá)的circRNA有可能通過circRNA-miRNA-mRNA通路參與影響慢性乙型肝炎的發(fā)生發(fā)展過程。

2.4 circRNA與肝臟缺血再灌注損傷(IR) Ye等[20]利用生物信息學(xué)分析方法篩選出肝臟IR模型小鼠肝臟組織中2個(gè)上調(diào)的和3個(gè)下調(diào)的circRNA，進(jìn)一步通過GO分析得出這些circRNA主要在細(xì)胞成分和分子功能中發(fā)揮作用，同時(shí)通過KEGG方法篩選分析得出Hippo信號傳導(dǎo)通路是引起IR模型小鼠肝臟組織中circRNA出現(xiàn)顯著差異性表達(dá)的關(guān)鍵信號傳導(dǎo)通路，提示差異性表達(dá)的circRNA有可能通過受到特定的信號傳導(dǎo)通路的控制，進(jìn)一步影響肝臟IR的發(fā)生發(fā)展過程。

3 circRNA與肝再生修復(fù)

3.1 circRNA與肝細(xì)胞再生 目前大部分肝再生修復(fù)的機(jī)制研究主要集中在研究肝損傷后肝細(xì)胞本身的再生過程，即肝細(xì)胞通過自身再生增殖或肝細(xì)胞代償性增生的方式進(jìn)行肝臟組織的再生修復(fù)過程。李莉菲[21]收集大鼠肝切除術(shù)后0、2、6 h三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的肝組織，采用高通量測序技術(shù)篩選出具有顯著差異性表達(dá)的circ137,進(jìn)一步通過基因干預(yù)技術(shù)和細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)分析得出circ137過表達(dá)能夠促進(jìn)大鼠肝細(xì)胞BRL-3A細(xì)胞增殖。提示circ137可能通過促進(jìn)大鼠肝細(xì)胞BRL-3A細(xì)胞增殖，進(jìn)而參與肝損傷后肝再生修復(fù)的調(diào)節(jié)作用。

3.2 circRNA與肝切除術(shù)后肝再生 肝切除術(shù)的術(shù)后肝再生過程可分為啟動(dòng)階段、增殖階段和終止階段。術(shù)后約4 h內(nèi)稱為啟動(dòng)階段，肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞開始再生，各種細(xì)胞因子(如TNF-α、IL-6等)參與其中，大多數(shù)靜止的肝細(xì)胞從G0期迅速進(jìn)入G1期；在增殖階段，在各種生長因子和代謝信號傳導(dǎo)作用的刺激下，肝細(xì)胞從G1期向S期轉(zhuǎn)變，開始細(xì)胞的有絲分裂過程；當(dāng)殘余肝組織通過再生修復(fù)達(dá)到術(shù)前的質(zhì)量和體積時(shí)，肝細(xì)胞會停止增殖并維持在最佳的狀態(tài)，進(jìn)入終止階段。Li等[22]報(bào)道，對大鼠行2/3肝切除術(shù)后0、2、6 h，分別對術(shù)后殘余肝組織進(jìn)行高通量測序分析技術(shù)檢測，篩選出159個(gè)具有差異性表達(dá)的circRNA，其中15個(gè)在術(shù)后2、6 h顯著下調(diào)、28個(gè)顯著上調(diào)；通過GO和KEGG通路分析方法對差異性表達(dá)的circRNA及其宿主基因進(jìn)行生物學(xué)功能分析預(yù)測，認(rèn)為差異性表達(dá)的circRNA可能參與了瞬時(shí)受體電位通道中的類固醇激素生物合成和炎癥介質(zhì)調(diào)節(jié)的生物學(xué)過程。提示這些差異性表達(dá)的circRNA參與了肝損傷后的再生修復(fù)過程。

肝損傷和肝再生修復(fù)是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，雖然目前對circRNA與肝損傷及肝再生修復(fù)的關(guān)系的研究有所深入，但是對于circRNA具體的形成機(jī)制、生物學(xué)功能及其在肝損傷肝再生修復(fù)的作用機(jī)理仍不十分清楚。深入了解circRNA在肝損傷肝再生修復(fù)過程中的作用，可為肝臟疾病提供治療靶點(diǎn)，進(jìn)一步提高肝臟疾病的治療效果。