环状rna在心血管疾病中的研究进展

・96・中华老年心脑血管病杂志2020年1月第22卷第1期Chin J Geriatr Heart Brain Vessel Dis.Jan2020,Vol22.No.1
•综述•环状RNA在心血管疾病中的研究进展
李奇.杨俊.杨简
关键词：微RNAs；动脉粥样硬化；高血压；心肌梗死；心力衰竭
环状RNA(circRNA)是新近发现的一类特殊非编码RNA(ncRNA)分子，可在机体不同组织内大量且特异性表达，深人研究发现-circRNA具有重要的生物功能，并可参与各种疾病如神经系统疾病、心血管疾病(CVD)以及癌症的发生或出现异常表达：灯。

本研究就circRNA的形成机制、生物学功能以及circRNA在CVD中的研究进展予以综述。

1circRNA概述
1.1circRNA的来源与结构早在20世纪70年代就已经在植物感染的病毒中发现circRNA的存在3〕。

Danan等⑵2012年发现.circRNA大量存在于古生菌中.且具有一定的生物学功能•才使得circRNA成为继微小RNA(miRNA)和长链ncRNA后ncRNA分子研究领域中的新热点。

不同于典型线性RNA的5'端帽子与3'端多聚A尾结构,circRNA由前体RNA以共价键首尾相连形成闭合环状结构，因此不易被核糖核酸酶降解.与线性RNA相比，具有更髙的稳定性。

circRNA存在于基因组的任何位点、且长度各异，其具有内含子circRNA、外显子circRNA和外显子-内含子circRNA以及转运RNA内含子(tRNA imtromic circu-lar)3〕。

其中大多数的circRNA来源于外显子circRNA,其形成包括2种方式：(1)套索驱动环化，由外显子跳跃介导跨域区域形成circRNA中间体.最终经过套索剪接形成了circRNA分子；(2)内含子配对驱动环化，由内含子区域配对介导反向剪接从而形成circRNA分子迄今为止.已发现＞100000种类型的circRNA,其序列高度保守，并存在组织特异性以及发育阶段特异性表达°®。

1.2circRNA的生物功能从原理上分析.circRNA主要以2种方式表现其功能性.首先circRNA在形成过程中.如转录与剪接时可具有生物学功能；其次.circRNA-旦形成，可作为反式作用分子发挥功能询。

目前.已发现的circRNA 功能主要有4种类型：调控基因转录.miRNA海绵作用.蛋白翻译作用和蛋白调控作用[7'8].
2circRNA与CVD
随着circRNA的更多功能被发现.circRNA与CVD之间的潜在关系逐渐被揭示。

circRNA在动脉粥样硬化(AS)、
DOI：10.3969/j.issn.1009-0126.2020.01.026
基金项目：国家自然科学基金(81670333)；湖北省科技支撑计划项目(2015BKA340),三峡大学硕士学位论文培优基金
(2O19SSPY1OO)
作者单位：443003宜昌，三峡大学第一临床医学院心内科
通信作者：杨俊.Email:yangjun@ 高血压、心肌梗死(MI)、心力衰竭(HF)等CVD发展过程中扮演重要角色，其作为生物标志物和治疗靶点在疾病的预测以及临床治疗中具有潜在的价值。

2.1circRNA与AS AS是最常见的血管病变之一，同时也是CVD的病理基础。

既往研究认为，circRNA在AS中的作用与INK4/ARF基因簇反义ncRNA(ANRIL)联系密切，长链ncRNA ANRIL的环状拼接可形成环状ANR1L (circANRIL),circANRIL通过与雌激素受体共调节因子抗体同源体1结合介导核糖体的生成，导致核仁应激和P53基因激活，从而促进凋亡并抑制增殖•对AS发挥保护作用⑼。

糖尿病作为CVD的独立危险因素•高水平血糖可引发血管平滑肌细胞(VSMC)的过度增殖和迁移，可加速AS和血管狭窄的病理过程。

在体外实验中，Chen等〔⑷采用高糖诱导VSMC增殖和迁移，共发现983个circRNA出现差异性表达，其中458个表达上调.525个表达下调，并确定了一种上调的circRNA-circWDR77(CircBaselD：hsa_circ_0013509),抑制其表达可以显著抑制VSMC的过度增殖和迁移。

同时还有研究结果证实，miR-124和成纤维细胞生长因子2(fi­broblast growth factor2,FGF-2)均是circWDR77的下游靶点，circWDR77Z通过海绵作用靶向调控miR-124/FGF-2来介导VSMC的增殖和迁移，从而影响AS的发展。

2.2circRNA与MI MI具有较高的病死率和致残率。

Lin等:山发现.高达1670个circRNA存在差异性表达，同时又对其调控机制进行富集分析研究.结果显示.circRNA可能与miRNA竞争性结合形成互作网络.调节相关信号通路来介导MI的病理生理过程。

Geng等在小鼠MI模型中发现，心肌组织中Cdrlas与miR-7a的表达水平与MI面积呈正相关.miRNA-7a可以通过抑制多聚二磷酸腺昔核糖聚合酶(PARP)与转录因子待异性蛋白l(SPl)的表达，来改善心肌细胞凋亡，而Cdrlas的过表达可以抑制miRNA-7a的作用，从而导致PARP与SP1的表达上调，最终加重MI的发展。

Cai等何研究发现,circ-Ttc3的表达在缺血心肌组织和缺氧心肌细胞中明显上调.而circ-Ttc3过表达又可改善心肌细胞缺氧诱导的ATP分解以及凋亡反应。

与此同时，在大鼠MI模型中，抑制circ-Ttc3的表达，明显加重Ml后心脏功能障碍.其作用机制可能是，circ-Ttc3可与mir-15b-5p结合抑制其活性.导致arl2表达增加.从而调控心肌细胞活性。

Huang等〔⑷发现一种可被超级增强子调控，并在人类、大鼠和小鼠的成年心脏中大量表达的circRNA-circNfix,研究证实.下调circNfix表达.可促进心肌细胞增殖以及血管
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生成.并抑制MI后心肌细胞凋亡，减轻心功能不全.改善预后。

这可能与circNfix通过海绵作用调控miR-214活性以及促进人核酸酶-敏感元件结合蛋白KYbxl）与E3泛素连接酶神经前体细胞表达发育下调样基因4的相互作用有关.并通过泛素化诱导Ybxl降解，抑制人类细胞周期蛋白（eye-lin a与cyclin bl）的表达.从而促进MI后心肌组织损伤修复以及功能恢复。

因此.circRNA也可能是改善MI预后的有效治疗策略。

2.3circRNA与高血压研究表明.circRNA与高血压存在一定联系.但其具体作用尚不清楚。

Wu等皿】等的研究采用circRNA基因芯片分析，在高血压患者血浆中发现.有59个circRNA存在差异性表达，其中46个表达上调，13个表达下调。

Cheng和Joe[16]对常用于高血压研究的4种大鼠品系-自发性高血压大鼠（SHR）、Dahl盐敏感性（S）大鼠、Dahl盐抵抗型（R）大鼠、正常血压大鼠（WKY）进行cir­cRNA全基因组关联分析发现.与正常血压的R大鼠相比，髙血压S大鼠中有207个和111个circRNA分别表达上调和下调，而与WKY相比.SHR中有44个和66个circRNA 分别表达上调和下调。

其中结果显示，与正常血压的R大鼠相比.髙血压S大鼠中rno_circRNA_006016的表达降低约30倍，同时又根据功能富集分析推测，rno_circRNA_ 006016可能是通过circRNA-miRNA相互作用.同时调控多个靶基因.从而控制血压变化。

尽管上述表达变化仅发现在肾脏组织.但也为circRNA在高血压及肾病的研究奠定了基础。

Ba。

等〔皿通过对48例原发性高血压患者的血浆分析发现,Hsa_circ_0037909的表达显著升高，而hsa-miR-637的表达明显降低.同时经ROC曲线分析发现,Hsa_circ_ 0037909与血清肌軒以及LDL呈正相关。

因此.Hsa_circ_ 0037909可能在原发性高血压发病机制中发挥重要作用，其具体作用机制仍有待深入研究。

2.4circRNA与HF circRNA在HF的病理生理过程中起着重要作用・Wu等在经MI小鼠模型发展成HF后的心肌组织中.检测出大量circRNA表达失调.其中29个表达上调.34个表达下调•并推测・m mu_circRNA_010567可能是Ml发展为HF过程中的重要调节因子。

为了进一步证实circRNA在HF中的作用及机制.研究发现,miRNA-223作为心肌肥厚与HF的内源性调控因子，可以通过抑制其下游靶点含胱天蛋白酶富集功能域凋亡抑制因子（ARC）的表达.来促进心肌肥大的发生•从而诱导HF的发生，其中ARC是心脏特异性抗凋亡蛋白•可调控凋亡级联反应•来改善心脏功能。

Wang等小」研究发现，一类与心脏相关的circRNA可以作为miRNA海绵与miR-223相互作用，从而导致ARC 的表达增加，并证实.circRNA与miR-223以及ARC组成新的调节途径为HF的治疗提供了有吸引力的靶点。

2.5circRNA与心肌纤维化心肌纤维化与AS、高血压、心肌肥厚、HF等多种心脏疾病紧密联系，是心源性猝死的独立危险因素。

一般认为.糖尿病患者患糖尿病心肌纤维化的风险较高.而心肌纤维化更是糖尿病心肌病的主要病理表现之一。

Tang等3在糖尿病心肌病小鼠模型中发现.cir-cRNA-000203的表达上调.并证实,circRNA_000203可以作为抗纤维化因子miR-26b-5p的海绵与其相互作用.从而促进纤维化相关基因.如结缔组织生长因子的表达，导致心肌纤维化的发生。

同样在糖尿病小鼠心肌组织中，另一项平行研究分析了circRNA与心肌纤维化之间的关系，Zhou和Yu[21]的研究分析表明.circRNA-010567可以直接结合并负性调控miRNA-141.而miRNA-141可以靶向抑制转化生长因子PJTGF-p,）介导纤维蛋白I型胶原、II型胶原以及a 平滑肌肌动蛋白（a-SMA）的形成。

因此.circRNA-010567可以通过miR-141/TGF-p,途径，来介导I型胶原和fl型胶原以及a-SMA的表达.从而促进心肌纤维化。

3circRNA与CVD的诊断
circRNA稳定且广泛存在于机体各个组织以及血液、唾液中.因此.其还可以作为各种疾病的生物标志物为疾病的诊断提供新的靶点.例如hsa_circ_0000190在胃癌中表达下调、circ_0005402和circ_OO35560在多发性硬化症中表达下调宓旳。

在CVD中，有多种circRNA表达失调.所以血清circRNA表达水平的分析也已成为CVD诊断的新方法。

Zheng等:通过对89例健康对照者与89例确诊为髙血斥的患者共178份血液样本进行分析发现.hsa-circ-0014243在高血压患者的血液中明显上调，并且其与年龄、HDL以及血糖水平均显著相关。

因此.目前的结果表明.hsa-circ-0014243对高血压具有一定的诊断能力。

Vausort等:旳对642例MI患者外周血中的circRNA表达进行分析.确定了一种由锌指蛋白609基因的外显子1形成的MI相关的cir-cRNA（MICRA）,结果显示.MI患者血液中的MICRA水平明显低于健康人，而且MICRA水平相对较低的Ml患者.其左心室功能障碍的风险更高，所以circRNA也可以作为MI 的生物标志物•对患者的预后进行有效预测。

此外，Zhao 等:知研究显示，hsa_circ_0124644在冠状动脉疾病患者血液中的上调，由此合理推测.hsa_circ_0124644是否可作为冠状动脉疾病的诊断标志物，促使其诊断的敏感性与特异性均显著增加。

4结语与展望
circRNA分子髙度保守、表达丰富、结构稳定并具有组织特异性以及发育阶段特异性表达。

随着circRNA与CVD 的关系不断被揭示.越来越多的研究者已认识到,circRNA 在分子水平上以不同的作用方式对CVD的发生发展产生重大影响。

尽管circRNA作为CVD生物标志物与治疗靶点，在血管组织和心肌组织中显示出巨大希望.但由于诊断的局限性和脱靶效应，将其应用于临床仍任重而道远。

因此，需要进一步验证circRNA的功能.并将其整合到临床实践中.例如，（1）寻找circRNA的起源组织以及其是否会被其他组织吸收产生继发效应；（2）需要制定检测体液以及组织中circRNA水平的标准化方法；（3）进一步分析circRNA检测的最佳血液成分，有利于研发适用临床的circRNA诊断；（4）需要尽快统一circRNA的命名，建立规范的命名系统。

总之.circRNA及其调控靶点在CVD中的作用机制不断明确.将为CVD的诊断和治疗提供新的理论依据及分析思路。

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参考文献
[1]Lei K,Bai H,Wei Z,et al.The mechanism and function of cir­
cular RNAs in human diseases]」].Exp Cell Res»2018,368
(2):147-158.DOI：10.1016/j.yexcr.201&05.002.
[2]Danan M.Schwartz S,Edelheit S,et al.Transcriptome-wide
discovery of circular RNAs in archaea[J].Nucleic Acids Res,
2012,40(7):3131-3142.DOI：10.1093/nar/gkrl009. [3]Jeck WR.Sorrentino J A,Wang K・et al.Circular RNAs are
abundant»conserved»and associated with ALU repeats[J
RNA.2013,19(2)：141-157.DOI：10.1261/rna.035667.
112.
[4]Lu Z,Filonov GS,Noto JJ,et al.Metazoan tRNA introns gen­
erate stable circular RNAs in vivo[J].RNA,2015,21(9)：
1554-1565.DOI：10.1261/rna.052944.115.
[5]Conn SJ.Pillman KA*Toubia J,et al.The RNA binding pro­
tein quaking regulates formation of circRNAs[J].Cell,2015,
160(6):1125-1134.DOI：10.1016/j.cell.2015.02.014. [6]Holdt LM,Kohlmaier A,Teupser D.Molecular roles and
function of circular RNAs in eukaryotic cells[J].Cell Mol Life
Sci,2018,75(6)：1071-109&DOI：10.1007/s00018-017-
2688-5.
[7]Hansen TB.Jensen TI,Clausen BH,et al.Natural RNA cir­
cles function as efficient microRNA sponges[J].Nature,
2013,495(7441):384-388.DOI：10.1038/naturel1993. [8]Jeck WR.Sharpless NE.Detecting and characterizing circular
RNAs[J].Nat Biotechnol,2014,32(5)：453-461.DOI:10.
1038/nbt.2890.
[9]Holdt LM,Stahringer A,Sass K,et al.Circular non-coding
RNA ANRIL modulates ribosomal RNA maturation and ath­
erosclerosis in humans[J].Nat Commun,2016,7：12429.
DOI：10.1038/ncommsl2429.
[10]Chen J,Cui L,Yuan J,et al.Circular RNA WDR77target
FGF-2to regulate vascular smooth muscle cells proliferation
and migration by sponging miR-124[J].BiochemBiophys Res
Commun,2017,494(1-2)：126-132.DOI:10.1016/j.bbrc.
2017.10.06&
[11]Lin F,Zhao GA.Chen ZG»et work correlation of cir-
cRNA-miRNA and the possible regulatory mechanism in
acute myocardial infarction C J].Zhonghua Yi Xue Za Zhi,
2018,98(11):851-854.DOI：10.3760/cma.j.issn.0376-
2491.2018.11.012.
[12]Geng HH,Li R.Su YM.et al.The circular RNA Cdrlas pro­
motes myocardial infarction by mediating the regulation of
miR-7a on its target genes expression]」].PLoS One,2016,11
(3):el51753.DOI：10.1371/journal.pone.0151753. [13]Cai L.Qi B,Wu X,et al.Circular RNA Ttc3regulates cardiac
function after myocardial infarction by sponging miR-15b[J].
J Mol Cell Cardiol,2019,130：10-22.DOI：10.1016/j.yjm-
cc.2019.03.007.
[14]Huang S.Li X»Zheng H,et al.Loss of super-enhancer-regula­
ted circRNA Nfix induces cardiac regeneration after myocar­
dial infarction in adult mice[J].Circulation*2019,139(25)：
2857-2876.DOI：10.1161/CIRCULATIONAHA.118.038
361.
[15]Wu N,Jin L,Cai J.Profiling and bioinformatics analyses re­
veal differential circular RNA expression in hypertensive pa-
tients[J].Clin Exp Hypertens»2017,39(5)：454-459.DOI：
10.1080/10641963.2016.1273944.
[16]Cheng X,Joe B.Circular RNAs in rat models of cardiovascu­
lar and renal diseases[J].Physiol Genomics,2017,49(9)：
484-490.DOI：10.1152/physiolgenomics.00064.2017. [17]Bao X,He X.Zheng S,et al.Up-regulation of circular RNA
hsa_circ_0037909promotes essential hypertension]」].J Clin
Lab Anal,2019,33(4)：e22853.DOI：10.1002/jcla.22853.
[18]Wu HJ.Zhang CY»Zhang S»et al.Microarray expression pro­
file of circular RNAs in heart tissue of mice with myocardial
infarction-induced heart failure[J].Cell Physiol Biochem,
2016,39(1):205-216.DOI：10.1159/000445617.
[19]Wang K,Long B,Liu F,et al.A circular RNA protects the
heart from pathological hypertrophy and heart failure by tar­
geting miR-223[J].Eur Heart J.2016,37(33):2602-2611.
DOI:10.1093/eurheartj/ehv713.
[20]Tang CM,Zhang M,Huang L,et al.CircRNA_000203en­
hances the expression of fibrosis-associated genes by dere­
pressing targets of miR-26b-5p,Colla2and CTGF,in cardiac
fibroblasts]J].Sci Rep,2017,7；40342.DOI：10.1038/
srep40342.
[21]Zhou B,Yu JW.A novel identified circular RNA»circRNA_
010567,promotes myocardial fibrosis via suppressing miR-
141by targeting TGF-betal[J].Biochem Biophys Res Com-
mun,2017,487(4)：769-775.DOI：10.1016/j.bbrc.2017.
04.044.
[22]Chen S»Li T,Zhao Q・et ing circular RNA hsa_circ_
0000190as a new biomarker in the diagnosis of gastric cancer
[J].Clin Chim Acta,2017,466：167-171.DOI：10.1016/j.
cca.2017.01.025.
[23]Iparraguirre L,Munoz-Culla M.Prada-Luengo I»et al.Circu­
lar RNA profiling reveals that circular RNAs from ANXA2
can be used as new biomarkers for multiple sclerosis[J].Hum
Mol Genet,2017,26(18)：3564-3572.DOI：10.1093/hmg/
ddx243.
[24]Zheng S»Gu T,Bao X,et al.Circular RNA hsa_circ_0014243
may serve as a diagnostic biomarker for essential hyperten-
sionCJ].Exp Ther Med,2019,17(3)：1728-1736.DOI：10.
3892/etm.2018.7107.
[25]Vausort M,Salgado-Somoza A,Zhang L»et al.Myocardial in­
farction-associated circular RNA predicting left ventricular
dysfunction[J].J Am Coll Cardiol,2016,68(11)：1247-124&
DOI:10.1016/j.jacc.2016.06.040.
[26]Zhao Z,Li X,Gao C,et al.Peripheral blood circular RNA hsa_
circ_0124644can be used as a diagnostic biomarker of coro­
nary artery disease[J].Sci Rep,2017,7：3991&DOI：10.
1038/srep39918.
(收稿日期:2019-07-16)
(本文编辑：银燕)。