环状RNA在心血管疾病诊治中的作用进展

赵艳华，邵荣姿

中国人民解放军联勤保障部队第九六〇医院，济南 250031

环状RNA（circRNAs）在人类细胞中广泛表达，具有较高稳定性，并在进化过程中高度保守［1］。目前为止，已经在人类中鉴定出超过30 000种不同的circRNAs，它们在不同疾病状态下具有不同的表达特征，并影响疾病的发生和发展［2］。心血管疾病（CVD）是全世界人类疾病相关死亡的主要原因之一，虽然近年在诊断治疗方面取得了巨大进步，但仍面临着严峻挑战。近期文献［3-4］报道，circRNAs在CVD发生发展中起重要调节功能。研究［5］通过细胞培养系统发现10个circRNAs表达与CVD病理过程相关，但只有3个circRNAs在CVD动物模型或人类患者全基因组关联研究模型中起决定性作用。到目前为止，尽管发现大量circRNAs在CVD中异常表达，但只有少数circRNAs的功能得以阐明。现就circRNAs在CVD诊治中的作用进展情况综述如下。

1 circRNA在CVD诊断中的作用

CVD是全球范围内最重要的死因之一。最近研究表明，多种CVD与circRNAs相关。对心脏组织的深度测序工作，可揭示circRNAs在心脏中的表达丰度。circRNAs在健康和患病的人类心脏中差异表达提示其在CVD疾病发展中起着重要的作用。

circRNAs可能作为CVD的潜在生物标志物，具有以下优势：①circRNAs的环状3'-和5'-末端不会被外切核糖核酸酶降解，因此它们在细胞外液中更稳定和丰富，半衰期更长，易于检测。②深度RNA测序已经在人和小鼠中鉴定了数百至数千种细胞和（或）组织特异性circRNAs。③circRNAs可存在于全血，血浆和细胞外囊泡（如外泌体）中，表明血液的大多数成分可用于生物标志物研究。最近一项关于人血小板的研究表明，circRNAs在用外切核糖核酸酶处理的血小板中大量富集。circRNAs在外泌体或微泡中也十分丰富，它们通过细胞分泌到细胞外液中，外泌体中circRNAs的丰度与其细胞表达正相关。许多研究已经报道，circRNAs可作为癌症的生物标志物，例如circ_0000190在恶性黑色素瘤中下调，而CDR1-AS可作为肝细胞癌微血管侵犯的危险因素［6］。circRNAs亦可以作为其他疾病的生物标志物，例如circ_103636在人类神经系统疾病中下调，circ_0005402和circ_0035560多发性硬化症中下调［7-8］。

近年多项研究［9］显示，circRNAs作为CVD潜在生物标志物的潜力。WANG等［10］发现，circ_0124644在冠状动脉疾病患者的血液中上调，并提出circ_0124644作为冠状动脉疾病潜在临床生物标志物。此外，circ_MICRA可作为急性心肌梗死后左心室功能障碍的预测因子。急性心肌梗死患者血液中MICRA水平低于健康人，低circ_MICRA水平的患者被认为具有左心室功能障碍的高风险。BAZAN等［11］认为，circ_284可能作为颈动脉斑块破裂的生物标志物的作用，circ_284是miR-221和miR-222的抑制剂，血液中circ_284水平升高和miR-221和miR-222水平降低可用作颈动脉斑块破裂的预测。尽管关于circRNAs作为CVD的潜在生物标志物的报道不多，但是与其他非编码RNA相比，circRNAs作为CVD生物标志物的效用将显著提高。

2 circRNA在CVD治疗中的作用

2.1 心肌梗死 心肌梗死发生期间，长时间的心肌缺血会导致心肌细胞丢失。由于心肌细胞属于终末分化细胞，因此阻止心肌细胞的凋亡对修复心肌梗死损伤后心肌细胞的丢失非常重要。WU等［12］使用微阵列分析发现，63种circRNAs的候选物，包括CDR1-AS在正常小鼠的心肌组织与心肌梗死小鼠的心肌组织中存在差异表达，同时发现CDR1在心肌梗死中的作用机制，表现为心肌梗死诱导CDR1-AS的上调，CDR1-AS通过充当心脏保护性miR-7a海绵来促进心肌细胞凋亡。心脏细胞中大量的线粒体可为其正常功能的维持提供足够的能量。研究表明，部分心肌梗死是由线粒体裂变功能障碍引起的。MTP18是一种核编码的线粒体膜蛋白，它的存在有助于哺乳动物细胞中的线粒体裂变。WANG等［13］发现，circ_MFACR直接隔离细胞质中的miR-652-3p并抑制其活性，进而通过抑制MTP18的翻译来阻止线粒体分裂和心肌细胞死亡。MFACR/miR-652-3p/MTP18信号通路作为心脏凋亡的调节剂，可成为治疗CVD的潜在治疗靶标。

2.2 心肌缺血再灌注损伤 中风会在心肌缺血再灌注的第1天显著改变circRNA表达水平，这可能会对控制继发性脑损伤和神经功能障碍产生功能性后果。因此，在中风以及其他急性中枢神经系统损伤后，对大脑的保护性治疗措施中，circRNAs可能是非常理想的靶标。最近MEHTA等［14］一项circRNAs微阵列分析显示，使小鼠进行短暂的大脑中动脉闭塞再灌注6、12、24 h可检测出超过1 000个circRNAs的表达，这些circRNAs来自小鼠大脑皮质中的大多数基因的外显子区域；其中283个circRNAs在至少1个再灌注时间点表达升高2倍，而16个circRNAs在3个再灌注时间点均有改变；同时生物信息学分析显示，这16个circRNAs包含许多miRNAs的结合位点。最近研究发现，环状DLGAP4（circ_DLGAP4）可以通过靶向调节miR-143来改善心肌缺血再灌注损伤中的心肌细胞凋亡。

2.3 心肌病 心脏肥大的发生显著增加心力衰竭的发生风险，通常心脏肥大最终都发展成为心力衰竭。迄今为止，已在心肌肥大过程中鉴定出许多信号级联反应，其均可作为治疗CVD的潜在靶标，如环状HRCR（circ_HRCR）通过靶向miR-223和ARC抑制心脏肥大和心力衰竭。WANG等［15］报道，HRCR对小鼠心肌肥厚和心力衰竭具有保护作用。当小鼠注入异丙肾上腺素并经受横向主动脉收缩时，HRCR表达下调。生物信息学分析、免疫共沉淀和AGO2免疫沉淀分析证明，circ_HRCR与miR-223直接相互作用，并抑制miR-223的促肥大活性。通过对来自肥厚性和扩张性心肌病患者的心脏样本进行RNA测序分析，发现了800多个剪接位点，并确认环状camk2d（circ_camk2d）和titin与心肌病相关。circ_camk2d在肥厚性和扩张性心肌病患者中均表达下调，而titin仅在扩张性心肌病中下调。最近一项定性和验证研究还发现，575种circRNAs可能在成年鼠心肌病中发挥重要作用。

2.4 心肌纤维化 心脏纤维化的特征在于心脏成纤维细胞的活化，导致正常的心肌被不能搏动的纤维组织所替代。据报道，circRNAs参与了心脏纤维化的发生发展。LI等［16］发现，小鼠myo9a基因剪接的环状000203（circ_000203）与心脏纤维化有关。糖尿病小鼠心肌和血管紧张素Ⅱ诱导的心脏成纤维细胞中circ_000203上调。该研究还发现，抗纤维化miR-26b-5p是circ_000203的直接靶标，miR-26b-5p被circ_000203吸附后，通过激活Ⅰ型胶原蛋白a2和结缔组织生长因子来增强心脏成纤维细胞的增殖。circ_acta2被报道通过吸附miR-548f-5p调节α平滑肌肌动蛋白的表达和功能。

2.5 心脏衰老 由于成年心肌细胞的终端分化特性，其周转率非常低，不足以克服心脏损伤。心肌细胞也经历心脏衰老的病理性过程。DU等［17］报道外显子circ_Foxo3可诱导心脏衰老，亦可加重阿霉素诱导的心肌病，而敲低circ_Foxo3可部分反转Foxo3对心脏衰老的诱导作用。该研究还发现，circ_Foxo3通过与分化抑制因子1、转录因子E2F1、粘着斑激酶和缺氧诱导因子1α结合来诱导心脏应激和促进心脏衰老。

2.6 动脉粥样硬化 动脉粥样硬化源于血管内皮损伤，导致胆固醇的积累并最终阻塞血管。目前已经报道了anRIL的几个环形转录本，并显示它们的表达与动脉粥样硬化风险相关。环状anRIL（circ_anRIL）通过与核糖体60 S装配因子PES1结合而抑制核糖体的成熟，导致核应激和p53活化，并最终导致平滑肌细胞和巨噬细胞的失活，同时诱导细胞凋亡。因此，circ_anRIL具有预防动脉粥样硬化的功能。ZHANG等［18］发现7种circRNAs（circ-18038，-18298、-15993、-17934、-17879、-18036、-14389）与动脉粥样硬化有关，这些circRNA在细胞黏附、细胞活化和免疫反应中起作用，可用于预防或治疗动脉粥样硬化。

综上可见，目前已经在CVD中检测出了数百至数千种细胞和（或）组织特异性circRNAs，它们在CVD诊治中的发挥重要作用。然而在完全了解circRNAs在CVD发展中的生物学作用机制之前，circRNAs表达水平与其相应的mRNA之间的联系、不同细胞类型和组织circRNAs的表达与线性转录物的表达关系、circRNAs的降解途径、调控机制等都值得研究。在未来，随着新技术的发展和开发，在CVD中会发现更多的circRNAs并赋予其新的功能。