环状RNA与感染性疾病的研究进展

陈曦（综述），吴登龙（审校）

同济大学附属同济医院泌尿外科，上海200065

目前发现环状RNA（circRNA）与包括神经系统疾病、肿瘤及糖尿病等多种疾病的发生存在关联。CircRNA与许多感染性疾病的发生存在关系。

1 CircRNA的结构及功能

CircRNA是一种闭合环状RNA。由于circRNA没有5′端的帽状结构和3′端的多聚腺苷酸尾，使其不易被核糖核酸外切酶（RNaseR）分解［1］。大多数circRNA是由外显子转录而来，但还有一部分circRNA来自于内含子圆环。与其他RNA相似，circRNA也起源于细胞核，然后通过核孔复合体转运到细胞质中［2］。在细胞质中，circRNA的表达量大约是线性RNA的10倍［3］。这些特性使circRNA可以与许多分子相互作用并发挥功能。CircRNA主要包括以下功能。（1）成为微小RNA（miRNA）的“海绵”，吸附miRNA。CircRNA可以与miRNA结合成为microRNA，使miRNA失去原有的功能并进一步发挥生物学效应。（2）调节转录及剪切功能。CircRNA能和RNA聚合酶Ⅱ结合并促进基因的转录，另外，其还可以通过影响基因的剪切进而调节生物功能［4］。（3）和RNA结合 蛋 白（RNA binding proteins，RBP）相作用并影响基因的表达［5］。RBP能通过转录后的调控，如RNA选择性剪接、转运和翻译等发挥其生物学功能并参与各种细胞活动。（4）翻译产生蛋白质。目前已有研究发现，circRNA可直接进行转录并形成蛋白质［6］。

2 CircRNA可作为疾病诊断的生物标志物

由于circRNA的特殊结构，使得circRNA不易被外切酶及去分支酶水解并能稳定存在于人体各组织器官中。虽然circRNA起源于细胞核并转运至细胞质中，但circRNA在细胞核与细胞质内的表达存在明显差异。而且，circRNA在哺乳动物细胞质、血浆、血清及体液中大量存在［7］。另外，与传统的线性RNA在很短的时间内极易被降解不同，circRNA具有更高的稳定性，可在人体血清等多种体液中有更高的表达水平［8］。因此，相对而言，在人体体液及血清标本中，circRNA的上调及下调更易被发现。这些特征使circRNA可以成为诊断疾病乃至判断预后的有效生物标志物。

3 CircRNA与感染性疾病的关系

感染性疾病是指细菌、病毒、真菌、寄生虫等侵入人体，在体内生长、繁殖，导致机体的正常代谢功能受损、组织结构破坏，引起局部组织发生损伤性病变和全身性炎症反应的疾病。感染性疾病的发生与许多因素存在关系。目前发现circRNA可作为许多感染性疾病的诊断参考指标［9］。

3.1 结核

结核是一种严重威胁人类健康的疾病，是由结核分枝杆菌入侵人体引发的感染性疾病。WHO的数据显示，2016年，全球共有1 040万人新感染结核，180万人因结核死亡。我国的结核患者数排名全球第三，是全球结核高负担国家之一［10］。预防、早期诊断及早期治疗是控制结核病的三个重要环节。早期诊断并及时治疗对于改善结核患者预后及防止结核传播有着重要意义。目前，胸部X线及抗酸染色是常用的诊断方法。但胸部X线对于非典型结核诊断效果不佳，抗酸染色检测周期长，阳性率较低。这些因素导致它们对结核的早期诊断价值有限。研究发现，在结核病患者中共有37种circRNA同正常人表达存在差异。其中13种circRNA表达上调，24种circRNA表达下调。表达上 调 的RNA有has-circRNA-001937、has-circ-0000414、has-circ-0000681、hsa-circ-0002113、hascirc-0002362等。表达下调的circRNA有hsa-circ-102101、hsa-circ-104964、hsa-circ-003416、hsacirc-002971、hsa-circ-007378等［11-12］。目 前 认 为circRNA导致结核发病的机制是，当机体受到结核杆菌的感染之后，circRNA的调节功能受损，并导致趋化因子信号通路、神经营养素信号通路、细胞因子与细胞因子受体的相互作用等许多调节通路受损并最终导致结核的发生［13-14］。

3.2 肝炎

病毒性肝炎是病毒感染肝脏引发免疫反应并最终出现肝脏功能受损的疾病。目前认为共有甲、乙、丙、丁、戊5种病毒可导致肝炎的发生。其中以乙型肝炎及丙型肝炎最为常见。不仅如此，这两种病毒感染后易转变为慢性肝炎并导致肝硬化甚至肝癌的发生。Cui等［15］研究发现24种circRNA在肝炎患者中存在异常表达的现象，其中有23种表达下调，1种表达上调。其中表达下调最为显著的5种circRNA分别是has-circRNA-104351、has-circRNA-102814、has-circRNA-103489、has-circRNA-102109

和has-circRNA-100381［16］。虽 然 目 前 没 有 对circRNA引发肝炎机制的研究，但从这一现象可以认为circRNA对肝炎的产生起着重要的作用。

3.3 单纯疱疹

单纯疱疹由单纯疱疹病毒感染（HSV）引起，常表现为皮肤及黏膜的损伤。人是单纯疱疹病毒的唯一天然宿主。单纯疱疹病毒分为两个亚型，即HSV-1和HSV-2。单纯疱疹感染人体可引起疱疹性皮炎、生殖器疱疹、口腔疱疹和多形红斑等。潜伏性感染及定期复发是单纯疱疹病毒的致病特点。HSV-1感染人体后常引起疱疹性牙龈炎。另外，HSV-1复发感染会引发神经系统疾病如面神经炎［17］。最新的研究发现circRNA在HSV-1早期感染人体后便会发生异常表达。该研究发现在HSV-1感染的患者中，共有536中circRNA存在异常表达，其中188表达上调，348中表达下调。CircRNA1450、circRNA13804、circRNA13855、circRNA13896和circRNA13902五种circRNA异常表达最为明显［18］。

3.4 艾滋病

艾滋病（AIDS）是由人类免疫缺陷病毒（HIV）感染所导致的以机体CD+T淋巴细胞为主的免疫细胞逐渐减少为特征的免疫功能缺陷综合征。有研究表明截止到2018年底，我国大约有报告的艾滋病患者100余万人，且已有大约26万人发生死亡。另外，每年新增人数大约在8万人左右［19］。目前随着抗病毒药物的进步，HIV病毒的血液载量可抑制到无法检测出的程度，但目前艾滋病仍无法治愈。近期有一项研究通过基因芯片分析了33名艾滋病早期感染者与10名健康对照人群血液中circRNA的表达情况。该研究发现有1 365中circRNA在两组人群中表达存在差异，其中在艾滋病患者中有912中circRNA表达上调，另有453中circRNA表达下调。不仅如此，他们通过基因富集分析发现这些circRNA可能是通过调节miR-27b-3p、miR-542-3p、miR-101-3p、let-7c-5p和miR-548ah-3p最终导致了艾滋病的发生［20］。

3.5 社区获得性肺炎

社区获得性肺炎是指在医院外因各种病原体感染而引发的感染性肺炎。细菌、病毒、支原体及衣原体等均能导致社区获得性肺炎的发生。社区获得性肺炎严重威胁着患者的健康。尤其是在存在许多疾病疾病的老年人中其有着极高的发病率与致死率［21］。Liu等［22］学者通过对6名社区获得性肺炎患者及6名健康人进行基因芯片分析发现了8 296种差异表达的circRNA，其中有3 904种circRNA在患者表达上调，4 392种circRNA在患者中表达下调。随后，他们扩大样本量至60人（30名患者，30名健康人）进行实时定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）实 验，发 现4种circRNA（hsa_circ_0018429、hsa_circ_0026579、hsa_circ_0125357以及hsa_circ_0099188）在两组人群中的表达存在统计学差异。最后他们进一步分析了这4种circRNA对社区获得性肺炎获得性肺炎的诊断价值并发现circRNA0026579对于病毒导致的肺炎有着较好的诊断价值（AUC=0.863，95%CI 0.637～0.974）。

4 总结与展望

作为一种新发现的RNA，越来越多的研究表明circRNA与肿瘤、神经系统疾病和心血管疾病等多种疾病的发生存在关系且对疾病的发生发展起着重要的作用。感染性疾病作为常见病及多发病，是由于病原微生物入侵人体引发。目前很多研究都表明circRNA在多种感染性疾病患者中存在明显异常表达的现象。因此，circRNA可作为这些疾病诊断的分子标志物。随着技术的发展，相信circRNA功能会得到更好的研究并成为更多疾病诊断的生物标志物。