张云飞，陈 晨，赵惠敏*,刘 杨

(1.吉林大学第二医院 a.急诊医学科；b.手术室，吉林 长春130041;2.吉林大学中日联谊医院 急救医学科)

近年来随着非编码RNA的不段发现，越来越多的疾病和非编码RNA异常改变相关[1]。非编码RNA占据全部基因的99%以上[2]，被认为在调控编码基因方面起到重要作用。随着微小RNA(miRNA)，长链非编码RNA(lncRNA)研究的深入证实上述2种非编码RNA参与到包括肿瘤、神经、血液、心血管等疾病的发病和预后过程[3,4]。随后人们又发现更加稳定的非编码RNA-环状RNA，其广泛的存在于有机体内，因为不同于线性RNA，环状结构使其更加稳定的存在于体内，因此越来越多的研究证实其在分子标志物诊断方面具有独特的优势[5,6]。本文将对环状RNA在心血管疾病中的诊断意义做一综述。

1 环状RNA的基本结构

环状RNA作为非编码RNA的一种，其不具有5′端的帽子结构和3′端的多聚腺苷酸尾巴结构[7]。其由前体mRNA产生借助于内部的共价键环化成为环形结构。目前已经发现存在3种形式的环状RNA，分别为外显子环状RNA、内含子环状RNA和外显子-内含子环状RNA。其中外显子环状RNA是最普遍的一种存在形式，大约占据全部环状RNA的80%，其主要是剪接体聚合后内含子切除然后环化形成。而在切除内含子的过程中，部分内含子未能完全切除，和外显子同时保留下来形成环状结构，也就形成外显子-内含子环状RNA。内含子环状RNA的形成多是借助于富含鸟嘌呤尿嘧啶(GU)和胞嘧啶(C)结构的残体环化成环，再将多余残体及外显子切除后最终形成内含子环状RNA[8]。

2 环状RNA的基本功能

环状RNA可间接调控编码RNA的翻译过程，其通常是直接调节miRNA的表达，通过吸附与其相关的miRNA以竞争性结合的方式发挥其生物学功能，因此也被称为“分子海绵”作用[9]。其中最有代表性的环状RNA是ciRS-7/CDR1和 Sry，他们分别具有16个miR-138和74 个miR-7 结合位点。研究发现过表达或敲低这两种环状RNA都会导致其所吸附的miRNA产生相应的降低和过表达。虽然不同的环状RNA含有数量不等的对应miRNA的结合位点，但是研究发现，其对miRNA的吸附功能和结合位点的多少并无直接的相关性。但是否多个结合位点能更好的使环状RNA发挥其吸附的生物学功能目前尚无定论。

环状RNA的另一个重要功能是其作为RNA结合蛋白对转录后水平进行调控，包括细胞的增殖、凋亡、坏死、分化和氧化应激。其和相应的蛋白结合后进而影响所调控的蛋白质功能，环状RNA的这种功能也被称为“超级海绵”作用[10]。另外，环状RNA也具有转录调节功能[11]和蛋白翻译功能[12]。

3 环状RNA在心血管疾病中的诊断价值

心血管疾病作为世界上第二大致死性疾病，早期诊断和治疗能够明显减少主要心血管不良事件的发生，虽然肌钙蛋白、肌酸激酶同工酶、脑钠肽已被广泛应用于心肌缺血、心肌梗死以及心衰的诊断中，但更加稳定、特异的疾病诊断标志物仍需要被广泛探索。环状RNA不但具备诊断心血管疾病的价值，而且可能成为今后的治疗新靶点，兼具诊断和治疗的价值。

3.1 动脉粥样硬化动脉粥样硬化性心脏病是较为普遍的一种老年心脏疾病，多和脂质代谢紊乱以及血管内皮细胞受损相关。严重会导致心功能衰竭和心肌梗死。CircANRIL是较早发现和动脉粥样硬化相关的环状RNA,高通量基因芯片测序结果发现，冠心病患者体内多呈现高表达CircANRIL的趋势。研究证实[13]CircANRIL主要通过影响核糖体RNA的功能而发挥生物学效应，其和核仁蛋白(PES1)相结合介导平滑肌细胞的凋亡并阻止平滑肌细胞的增殖，使拮抗动脉粥样因子降解。其也可通过调节细胞周期蛋白依赖激酶4(INK4)/腺苷核糖基化因子(ARF)而导致动脉粥样硬化的形成。而随着基因芯片技术的普及[14]，更多的hsa_circ_0006323,hsa_circ_0032970,hsa_circ_0051172,hsa_circ_0054537,hsa_circ_0057576,hsa_circ_0068942,hsa_circ_0082824,hsa_circ_0083357,hsa_circ_0089378被发现在冠心病患者体内呈现异常的表达。上述这9种差异表达的环状RNA被推测是通过吸附miR-130a-3p进而影响其下游调控的瞬时受体电位离子通道3(TRPM3)而影响平滑肌细胞的增殖和收缩功能。更大样本的高通量分析发现[15]hsa_circ_0124644和hsa_circ_0082081 也在冠心病患者血液中呈现差异性表达，并具备作为冠心病诊断的潜在分子标志物的可能。

3.2 心肌纤维化心肌纤维化是一种影响心脏舒张功能的疾病，主要和成纤维细胞特异蛋白以及胶原沉积相关。研究发现[9]chr5:90817794|90827570,chr8:71336875|71337745和chr6:22033342|22038870在心肌纤维化的组织中呈现差异性表达，可能是通过转化生长因子-β(TGF-β)影响α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达进而影响心肌组织的纤维化。同样，在糖尿病诱导的心肌纤维化鼠模型种中，circRNA_010567[16]具有显著的差异性表达，而进一步研究发现其能调控miR-141同样通过TGF-β调控心肌纤维化。另有研究发现[17]circRNA_000203在心肌纤维化组织中显著升高，并能通过竞争性抑制miR-26b-5p进而影响I型胶原α2链(Col1a2) 和结缔组织生长因子(CTGF)影响纤维前体进而导致心肌纤维化，因此具备潜在的血清学诊断价值。

3.3 心肌病心肌病是一种原发性结构和功能异常的疾病。研究发现， circRNAs SLC8A1,CHD7,和ATXN10在扩张型心肌病中呈现上调表达而circDNA6JC呈现下调表达。Khan[18]发现RBM20-dependent TTN circRNAs在扩张型心肌病呈现差异表达。Xie[19]等人发现Foxo3可能在心肌病中呈现出一种延缓该疾病进展的作用。最近研究[20]发现circAmotl1和心衰相关并可以通过结合蛋白激酶1(AKT1)和磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1(PDK1)对心肌病变有延缓作用。circAmotl1也被发现能够延缓心肌细胞的凋亡、纤维化和肥厚，因此不但可能作为心肌病的诊断血清标志物，更有可能成为潜在的心肌病治疗靶点。

3.4 心力衰竭心力衰竭是许多心血管疾病的终末期改变，多继发于严重的缺血性心脏病和心脏瓣膜病。目前脑钠肽多用于临床的心衰血清标志物的检测，但研究表明非编码RNA比传统的脑钠肽对心衰的诊断更加敏感，目前已经报道50 个miRNAs和3个lncRNAs可能作为心衰潜在的诊疗标志物。Salgado[21]的新近研究发现，MICRA在心肌梗死导致的心衰(射血分数<40%)患者中呈现差异性低表达，在472例急性心肌梗死患者的血液样本中，MICRA出现在86%的样本中，完全可以媲美传统的脑钠肽，具有较高的诊断价值。Wang[22]的研究表明HRCR也在心衰患者中呈现差异性表达，并可能通过分子海绵机制吸附miR-223增加ARC的表达进而导致心衰过程的形成。

3.5 心肌损伤心肌损伤主要来自于心脏的缺血再灌注导致的心肌细胞受损。Wang[23]等人发现环状RNA MFACR能够增加线粒体裂变、凋亡导致细胞的损伤。其主要是通过竞争性结合miR-652-3p抑制此miRNA活性进而促进线粒体分裂蛋白18(MTP18)的翻译，减少线粒体的裂变和凋亡。因此环状RNA MFACR可以作为心肌损伤的诊断标志物。但关于心肌损伤的血清学标志物目前研究较少，仍需大样本的基因测序及机制研究来证实其在心肌损伤中的应用价值。

3.6 心肌梗死心肌梗死作为缺血性心脏病的一种严重并发症，严重威胁患者的生命安全，导致心肌细胞的永久性死亡。在2016年[24]就曾发现miR-122-5p可以作为急性心肌梗死的早期诊断标志物。但不久结构和功能更加稳定的环状RNA CDR1AS被发现，其可通过结合miR-7a进而影响下游调控的蛋白聚腺苷磷酸核糖聚合酶(PARP)和特异性蛋白1(SP1)，从而减少心肌损伤。近年来circRNA_006636 的发现提示其有在心肌梗死中诊断的独特优势[25]。其通过结合DNMT3B抑制Pink1的甲基化进而影响Pink1的下游调控蛋白家族序列相似蛋白65(FAM65B)。环状RNA_081881的低表达能够通过竞争性结合miR-548进而减少心脏保护因子过氧化物酶体增殖剂激活受体(PPARγ)的表达。而又有报道[26]环状RNA MICRA在心肌梗死患者外周血中呈现高表达。因此环状RNA在心肌梗死的诊断中呈现出独特的诊疗价值，单独检测或者联合检测均为未来的发展方向。

3.7 主动脉夹层主动脉夹层作为心血管疾病中最为危重的一种疾病，发病前毫无征兆也无特异的血清诊疗标志物可供参考，故急需在主动脉夹层发病前能有一种血清标志物来提供诊断信息，进而进行干预从而延缓甚至避免此类灾难性疾病的发生。在2017年Zou[27]等人的研究发现主动脉夹层患者中有106个下调表达的环状RNA和156个上调表达。其中环状RNA101238能够同时调控3种miRNA：miR-320a,miR-320b,miR-320c被认为在主动脉夹层的发病过程中起到重要作用并推测可能具备潜在的血清标志物诊断功能。通过一些高通量工具的预测和荧光素酶报告实验的证实，circRNA_101238能够竞争性结合抑制miR-320a从而促进金属基质蛋白酶9(MMP9)的表达，而MMP9早就被证实参与到主动脉夹层的病理生理过程。因此circRNA_101238可能作为主动脉夹层的潜在血清标志物。

3.8 高血压高血压目前呈现一种全球流行趋势，逐步向年轻化发展，而目前高血压尚无有效治疗措施，多是终身服用药物，故能在正常血压高限值时确定患者是否能够发展为高血压将使患者得到更早的干预，避免高血压的发生从而减少永久性服药的概率。Bao[28]等人发现环状RNA0037911在原发性高血压患者中呈现差异性表达，而且应用统计学分析发现环状RNA0037911也会导致原发性高血压伴随肾脏损伤。故尽早对此基因的检测不但能够预知高血压的发生更可以尽早对肾脏行保护性治疗来避免高血压肾病的发生。Wu[29]等人通过高通量基因芯片对高血压病人的血压进行检测发现有46个下调和13个上调的环状RNA呈现差异性表达，而环状RNA0005870表达的差异最为显著，并经高通量生物信息学软件分析提示此环状RNA可能作为高血压的血清诊断标志物。

4 总结

环状RNA作为一种特殊的非编码RNA，在生物进化过程中呈现高度保守的特性，独有的环状结构能够抵抗RNA酶的降解使其较线性RNA更加稳定因此也更加丰富的存在于细胞外液和组织中，更容易被获取用于临床检测，半衰期长达48个小时是mRNA 10小时半衰期的4倍，更高的生物稳定性使其有可能成为未来心血管疾病的血清诊断标志物。