环状RNA在心血管疾病中的发病机制及临床应用

邓聪颖 曹海涛

非编码RNA（ncRNA）是一类由DNA 转录但不合成蛋白质的RNA，在不同生物学行为中起重要的调控功能。环状RNA（circRNA）是在真核细胞中发现的呈现共价闭合环状结构的特殊种类ncRNA[1]，具有稳定、保守、功能多样的特点，circRNA 的表达失调对心血管病发生发展发挥重要作用[2]。过去认为，circRNA 不参与转录及翻译蛋白质等生物学过程[3]，但近年发现circRNA 不仅可作为微小RNA（miRNA）和RNA 结合蛋白的海绵，调控上下游靶基因表达[4-5]，还可调节转录，干扰剪切过程[6-7]。

1 cicrRNA调控心血管疾病发病机制

1.1 影响血管炎性反应

血管炎性反应可激活动脉粥样硬化，核因子κB（NF-κB）可启动炎性反应通路，circRNA Sirt1 可以在细胞质和细胞核中与肿瘤坏死因子（TNF）-α、miR-132/212 结合，抑制NF-κB 活化，减少血管平滑肌细胞（VSCM）的炎性反应表型转换，抑制血管新内膜形成[8]。研究发现，低密度脂蛋白（ox-LDL）诱导炎性反应时，circ-RELL1 可通过miR-6873-3p/ MyD88 轴正反馈作用于NF-κB，介导单核巨噬细胞的粘附和迁移，加重内皮细胞炎性反应和粥样硬化程度[9]。在高糖环境中抑制内皮细胞中 Hsa_circ_0068087 的表达，可阻断Toll 样受体（TLR）4/NF-κB/NOD 样受体家族蛋白（NLRP3）炎性反应信号通路，抑制内皮细胞炎性反应，诱导血管的生成及分化。He 等[10]运用miRanda 软件预测到Hsa_circ_0105015 与miR-637 有结合位点，且两者负向相关，结合后介导炎性介质异常释放和表达，加剧内皮细胞氧化应激进程。

1.2 影响VSCM的功能

VSCM 的增殖和迁移可影响脂质聚集、斑块形成及破裂，改变血管的功能状态。脂蛋白受体Lrp6 与血管脂质病变进程有关，在血管中高表达，circ_Lrp6 由Lrp6 选择性剪接产生，可作为海绵与聚合酶Ⅱ相互作用，阻碍VSMC 迁移、增殖和分化[11]。Chen 等[12]发现在高糖环境下，低表达的circWDR77 可显著抑制VSMC 的过度增殖和迁移，影响下游靶点miR-124 和成纤维细胞生长因 子2(FGF-2)的表达。在缺氧条件下，主动脉瘤中高表达的Hsa_circ_000595 可与低表达的miR-19a 结 合，加 剧VSCM 凋 亡[13]。circANRIL 可 与Pescadillo 同系物1（PES1）结合影响核糖体RNA（rRNA）的成熟，导致核仁压力增高、p53 基因激活，干扰VSCM 增殖[13]。在VSMC 中上调circ_RUSC2，可以通过miR-661/脾脏氨酸激酶信号通路促进VSMC 的无序增殖，加重冠状动脉粥样硬化的严重程度[14]。

1.3 调控心肌肥厚

心肌肥厚是影响心血管疾病预后的重要因素，其病理改变受到多种基因的调控。研究发现，过表达miR-223 基因可加速心肌肥厚进程，而circHRCR 是抗病理性心脏肥大的关键因子，可作为竞争性内源RNA（ceRNA）抑制miR-233，使带有caspase 募集域的凋亡抑制因子（ARC）蛋白表达量减少[15]。苏州大学和Tingsen 团队对多能干细胞（HiPSC）和HiPSC 衍生的心肌细胞（HiPSC-CM）进行circRNA 谱分析和定量，发现circSLC8A1 在心肌组织中含量最高[16-17]，并且在患有肥厚性心肌病的小鼠和人体样本中表达量最高，通过pull-down试验发现miR-133 是其靶向凋亡分子，并在新生小鼠中证实了过表达circSLC8A1 不仅可诱导心肌纤维化，还能加重因后负荷过重导致的病理性心肌肥厚程度[17]。

1.4 调控心肌细胞增殖及凋亡

circHipk3 在新生儿心脏中高度表达，可通过乙酰化增加Notch1 细胞内域（N1CID）的稳定性，防止其降解，以刺激心肌细胞的增殖[6]。Fang 等[18]发现circNfix 是心肌细胞增殖的负向调节剂，它可通过以下通路发挥抗再生作用。转录因子Meis1可促进Nfix 转录和环化形成circNfix，circNfix可通过泛素化诱导Y 盒结合蛋白1（Ybx1）降解，抑制细胞周期进程，影响心肌细胞再生和修复。circNfix 还可直接靶向miR-214，通过circNfix/ miR-214/Gsk3β 途径调节心肌细胞中血管内皮生长因子（VEGF）的释放，从而促进心肌细胞的编程性死亡。研究发现，在缺血再灌注损伤中（I/R）中，激活circNCX1-miR-133a-3p-CDIP1 轴，可增加心肌细胞对活性氧（ROS）的敏感性，加剧心肌凋亡[19]。在I/R 中circSAMD4A 可下调miR-138-5p，减少缺血再灌注中的心肌细胞死亡[20]。

1.5 影响脂质代谢和脂质紊乱

circRNAs 可改变脂质相关基因的表达，影响巨噬细胞内脂质和胆固醇的稳态积累，对血管病变进程有重要影响。Hsa_circ_0092317/Hsa_circ_ 0003546 和Hsa_circ_0028198/Hsa_circ_0092317 分别通过miR-326-PDE3B 途径和miR-543-PDE3B 途径减少脂质细胞的吞噬[21]。circSAMD4A 是一种成脂因子，通过miR-138-5p 上调Zust 同源基因2 增强子(EZH2)的表达，阻止组蛋白H3 赖氨酸27(H3K27me3)与Wnt 启动子结合，诱导前脂肪细胞分化[22]；CircH19 通过PTBP1/SREBP1 途径抑制人类脂肪干细胞（hADSCs）的分化[7]。

2 circRNA的临床应用

2.1 circRNA的诊断价值

Wang 等[20]发 现Hsa_circ_0001879，Hsa_circ_0004104 和Hsa_circ_0124644在冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）的诊断价值高于心电图，监测预后价值则与冠状动脉血管成像和Holter 相似。多项基于高通量测序的研究发现Hsa_circ_0124644[23]、Hsa_circ_0001445[24]、Hsa_circ_0008507[25]在冠心患者中的表达明显上调或下调，能作为冠心病的诊断因子。Sun 等[26]总结了新型的心力衰竭相关circRNAs（cFNDC3B，cBPTF，cEXOC6B，cLAMA2-2，cPLCEI 和cPRDM5）可预测心功失代偿的发生率。Bazan等[27]也发现circRNA-284 可以作为颈动脉斑块破裂和中风的生物标志物。3 项测序研究发现Hsa_circ_0005870、Hsa_circ_0014243、Hsa_circ_0105015 可作为原发性高血压的早期诊断工具[10,28-29]。先天性心脏病是导致5 岁以下儿童死亡的重要原因，Wu 等[30]通过微阵列测序发现 Hsa_circ_004183、Hsa_circ_079265 和Hsa_circ_105039诊断早期先天性心脏病的潜力。Sonnenschein等[33]发现血液样本中显著下调的circDNAJC6、circTMEM56 和circMBOAT2 可预测和诊断肥厚型心肌病。虽然circRNA 的诊断价值逐渐得到认可，但circRNA 在各种细胞和组织中分布广泛，临床检测的特异性并不明显，因此，未来的研究应将circRNA 与其他诊断方法结合，提高诊断的特异度、敏感度。

2.2 circRNA的治疗价值

除了临床诊断方面的应用，circRNA 还可作为心血管疾病新的基因治疗靶点。如前所述，circNfix 可以作为改善心肌梗死预后、抑制心肌梗死后心力衰竭潜在治疗靶点[17]。circRNAMFACR将作为miR-652-3p 的海绵，促进线粒体蛋白18（MTP18）的翻译并促进心肌细胞死亡，可成为心肌梗死、心力衰竭的潜在治疗靶点[13,32]。Garikipati等[33]检测到急性心肌梗死、缺血性心肌病后的心脏组织中circFndc3b 显著下调，其可与RNA 结合蛋白RBPFUS 相互作用，减少急性心肌梗死大鼠模型中的心肌细胞凋亡，增强血管再生能力、改善收缩功能。在心肌细胞中敲除Hsa_circ_0010729，可激活miR-27a-3p/TRAF5 轴，减轻低氧诱导的心肌细胞损伤，成为缺血性心肌病治疗新的着入点[34]。

在小鼠心脏中过度表达circSlc8a1，可通过miR-133a 激活β1-肾上腺素能受体（β1-AR），加重钠钾泵负荷，导致心功能减退，因此靶向circSlc8a1 可延缓心力衰竭的发展[17]。肾上腺素可以通过转录因子cAMP 响应元件结合蛋白1，诱导 circ-HPIK3 的表达，从而损害心脏功能，因此基于circ-HPIK3-miR-17-3p-Adcy6 轴的治疗为改善心功能提供了新的可能[35]。circWDR77-miR-12/FGF-2 轴可影响VSMCs 的增殖和迁移，因此靶向circWDR77 可以作为抗动脉粥样硬化治疗靶点[12]。circRNA 的靶向药物针对性及目的性更强，与目前的替代药物相比，半衰期延长，且剂量要求相对更低，可为心血管病提供一种新颖的治疗方法。

2.3 circRNA的风险分层作用

冠心病的治疗方案常根据患者的冠状动脉病变程度进行调整，Hsa_circ_0001445 表达水平与冠状动脉粥样硬化程度正相关，它稳定存在于血浆中，将Hsa_circ_0001445 纳入由常规心血管危险因素组成的临床模型中，可以细化临床分期，优化治疗方案、改善预后[24]。心血管病患者终末期常发展为难治性心力衰竭，circ-MICRA 与急性心肌梗死后心力衰竭的进展有关，可作为心肌梗死后风险分层的标志。Salgado-Somoza 等[36]根据左室射血分数将472 例急性心肌梗死患者进行分类，发现circ-MICRA 可以将处于临界射血分数组的患者（41%～49%）明显区分，对指导抗心力衰竭早期治疗有很大意义。