環狀RNA在心血管疾病診治中的作用進展

趙艷華，邵榮姿

中國人民解放軍聯勤保障部隊第九六〇醫院，濟南 250031

環狀RNA（circRNAs）在人類細胞中廣泛表達，具有較高穩定性，并在進化過程中高度保守［1］。目前為止，已經在人類中鑒定出超過30 000種不同的circRNAs，它們在不同疾病狀態下具有不同的表達特征，并影響疾病的發生和發展［2］。心血管疾病（CVD）是全世界人類疾病相關死亡的主要原因之一，雖然近年在診斷治療方面取得了巨大進步，但仍面臨著嚴峻挑戰。近期文獻［3-4］報道，circRNAs在CVD發生發展中起重要調節功能。研究［5］通過細胞培養系統發現10個circRNAs表達與CVD病理過程相關，但只有3個circRNAs在CVD動物模型或人類患者全基因組關聯研究模型中起決定性作用。到目前為止，盡管發現大量circRNAs在CVD中異常表達，但只有少數circRNAs的功能得以闡明。現就circRNAs在CVD診治中的作用進展情況綜述如下。

1 circRNA在CVD診斷中的作用

CVD是全球范圍內最重要的死因之一。最近研究表明，多種CVD與circRNAs相關。對心臟組織的深度測序工作，可揭示circRNAs在心臟中的表達豐度。circRNAs在健康和患病的人類心臟中差異表達提示其在CVD疾病發展中起著重要的作用。

circRNAs可能作為CVD的潛在生物標志物，具有以下優勢：①circRNAs的環狀3'-和5'-末端不會被外切核糖核酸酶降解，因此它們在細胞外液中更穩定和豐富，半衰期更長，易于檢測。②深度RNA測序已經在人和小鼠中鑒定了數百至數千種細胞和（或）組織特異性circRNAs。③circRNAs可存在于全血，血漿和細胞外囊泡（如外泌體）中，表明血液的大多數成分可用于生物標志物研究。最近一項關于人血小板的研究表明，circRNAs在用外切核糖核酸酶處理的血小板中大量富集。circRNAs在外泌體或微泡中也十分豐富，它們通過細胞分泌到細胞外液中，外泌體中circRNAs的豐度與其細胞表達正相關。許多研究已經報道，circRNAs可作為癌癥的生物標志物，例如circ_0000190在惡性黑色素瘤中下調，而CDR1-AS可作為肝細胞癌微血管侵犯的危險因素［6］。circRNAs亦可以作為其他疾病的生物標志物，例如circ_103636在人類神經系統疾病中下調，circ_0005402和circ_0035560多發性硬化癥中下調［7-8］。

近年多項研究［9］顯示，circRNAs作為CVD潛在生物標志物的潛力。WANG等［10］發現，circ_0124644在冠狀動脈疾病患者的血液中上調，并提出circ_0124644作為冠狀動脈疾病潛在臨床生物標志物。此外，circ_MICRA可作為急性心肌梗死后左心室功能障礙的預測因子。急性心肌梗死患者血液中MICRA水平低于健康人，低circ_MICRA水平的患者被認為具有左心室功能障礙的高風險。BAZAN等［11］認為，circ_284可能作為頸動脈斑塊破裂的生物標志物的作用，circ_284是miR-221和miR-222的抑制劑，血液中circ_284水平升高和miR-221和miR-222水平降低可用作頸動脈斑塊破裂的預測。盡管關于circRNAs作為CVD的潛在生物標志物的報道不多，但是與其他非編碼RNA相比，circRNAs作為CVD生物標志物的效用將顯著提高。

2 circRNA在CVD治療中的作用

2.1 心肌梗死 心肌梗死發生期間，長時間的心肌缺血會導致心肌細胞丟失。由于心肌細胞屬于終末分化細胞，因此阻止心肌細胞的凋亡對修復心肌梗死損傷后心肌細胞的丟失非常重要。WU等［12］使用微陣列分析發現，63種circRNAs的候選物，包括CDR1-AS在正常小鼠的心肌組織與心肌梗死小鼠的心肌組織中存在差異表達，同時發現CDR1在心肌梗死中的作用機制，表現為心肌梗死誘導CDR1-AS的上調，CDR1-AS通過充當心臟保護性miR-7a海綿來促進心肌細胞凋亡。心臟細胞中大量的線粒體可為其正常功能的維持提供足夠的能量。研究表明，部分心肌梗死是由線粒體裂變功能障礙引起的。MTP18是一種核編碼的線粒體膜蛋白，它的存在有助于哺乳動物細胞中的線粒體裂變。WANG等［13］發現，circ_MFACR直接隔離細胞質中的miR-652-3p并抑制其活性，進而通過抑制MTP18的翻譯來阻止線粒體分裂和心肌細胞死亡。MFACR/miR-652-3p/MTP18信號通路作為心臟凋亡的調節劑，可成為治療CVD的潛在治療靶標。

2.2 心肌缺血再灌注損傷 中風會在心肌缺血再灌注的第1天顯著改變circRNA表達水平，這可能會對控制繼發性腦損傷和神經功能障礙產生功能性后果。因此，在中風以及其他急性中樞神經系統損傷后，對大腦的保護性治療措施中，circRNAs可能是非常理想的靶標。最近MEHTA等［14］一項circRNAs微陣列分析顯示，使小鼠進行短暫的大腦中動脈閉塞再灌注6、12、24 h可檢測出超過1 000個circRNAs的表達，這些circRNAs來自小鼠大腦皮質中的大多數基因的外顯子區域；其中283個circRNAs在至少1個再灌注時間點表達升高2倍，而16個circRNAs在3個再灌注時間點均有改變；同時生物信息學分析顯示，這16個circRNAs包含許多miRNAs的結合位點。最近研究發現，環狀DLGAP4（circ_DLGAP4）可以通過靶向調節miR-143來改善心肌缺血再灌注損傷中的心肌細胞凋亡。

2.3 心肌病 心臟肥大的發生顯著增加心力衰竭的發生風險，通常心臟肥大最終都發展成為心力衰竭。迄今為止，已在心肌肥大過程中鑒定出許多信號級聯反應，其均可作為治療CVD的潛在靶標，如環狀HRCR（circ_HRCR）通過靶向miR-223和ARC抑制心臟肥大和心力衰竭。WANG等［15］報道，HRCR對小鼠心肌肥厚和心力衰竭具有保護作用。當小鼠注入異丙腎上腺素并經受橫向主動脈收縮時，HRCR表達下調。生物信息學分析、免疫共沉淀和AGO2免疫沉淀分析證明，circ_HRCR與miR-223直接相互作用，并抑制miR-223的促肥大活性。通過對來自肥厚性和擴張性心肌病患者的心臟樣本進行RNA測序分析，發現了800多個剪接位點，并確認環狀camk2d（circ_camk2d）和titin與心肌病相關。circ_camk2d在肥厚性和擴張性心肌病患者中均表達下調，而titin僅在擴張性心肌病中下調。最近一項定性和驗證研究還發現，575種circRNAs可能在成年鼠心肌病中發揮重要作用。

2.4 心肌纖維化 心臟纖維化的特征在于心臟成纖維細胞的活化，導致正常的心肌被不能搏動的纖維組織所替代。據報道，circRNAs參與了心臟纖維化的發生發展。LI等［16］發現，小鼠myo9a基因剪接的環狀000203（circ_000203）與心臟纖維化有關。糖尿病小鼠心肌和血管緊張素Ⅱ誘導的心臟成纖維細胞中circ_000203上調。該研究還發現，抗纖維化miR-26b-5p是circ_000203的直接靶標，miR-26b-5p被circ_000203吸附后，通過激活Ⅰ型膠原蛋白a2和結締組織生長因子來增強心臟成纖維細胞的增殖。circ_acta2被報道通過吸附miR-548f-5p調節α平滑肌肌動蛋白的表達和功能。

2.5 心臟衰老 由于成年心肌細胞的終端分化特性，其周轉率非常低，不足以克服心臟損傷。心肌細胞也經歷心臟衰老的病理性過程。DU等［17］報道外顯子circ_Foxo3可誘導心臟衰老，亦可加重阿霉素誘導的心肌病，而敲低circ_Foxo3可部分反轉Foxo3對心臟衰老的誘導作用。該研究還發現，circ_Foxo3通過與分化抑制因子1、轉錄因子E2F1、粘著斑激酶和缺氧誘導因子1α結合來誘導心臟應激和促進心臟衰老。

2.6 動脈粥樣硬化 動脈粥樣硬化源于血管內皮損傷，導致膽固醇的積累并最終阻塞血管。目前已經報道了anRIL的幾個環形轉錄本，并顯示它們的表達與動脈粥樣硬化風險相關。環狀anRIL（circ_anRIL）通過與核糖體60 S裝配因子PES1結合而抑制核糖體的成熟，導致核應激和p53活化，并最終導致平滑肌細胞和巨噬細胞的失活，同時誘導細胞凋亡。因此，circ_anRIL具有預防動脈粥樣硬化的功能。ZHANG等［18］發現7種circRNAs（circ-18038，-18298、-15993、-17934、-17879、-18036、-14389）與動脈粥樣硬化有關，這些circRNA在細胞黏附、細胞活化和免疫反應中起作用，可用于預防或治療動脈粥樣硬化。

綜上可見，目前已經在CVD中檢測出了數百至數千種細胞和（或）組織特異性circRNAs，它們在CVD診治中的發揮重要作用。然而在完全了解circRNAs在CVD發展中的生物學作用機制之前，circRNAs表達水平與其相應的mRNA之間的聯系、不同細胞類型和組織circRNAs的表達與線性轉錄物的表達關系、circRNAs的降解途徑、調控機制等都值得研究。在未來，隨著新技術的發展和開發，在CVD中會發現更多的circRNAs并賦予其新的功能。