環(huán)狀RNA在腎臟疾病中的研究現(xiàn)狀及展望

史媛慧，曹玉涵

（1.皖南醫(yī)學(xué)院內(nèi)科學(xué)專(zhuān)業(yè)2020級(jí)碩士研究生，安徽 蕪湖 241002；2.皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院腎臟內(nèi)科）

環(huán)狀RNA（circular RNAs，circRNAs）是一種非編碼RNA，由于具有組織特異性、疾病特異性以及高度穩(wěn)定性，近年來(lái)已成為研究熱點(diǎn)［1］。circRNAs作為競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA），其作用機(jī)制已在各種疾病中廣泛研究，包括腫瘤、心血管、代謝性疾病以及阿爾茲海默病［2］等。有研究報(bào)道，circRNAs在腎臟疾病中起重要調(diào)控作用，如調(diào)控細(xì)胞炎癥、增殖與凋亡等，并參與到腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展，有望成為腎臟疾病領(lǐng)域的潛在標(biāo)志物，為腎臟疾病診治提供新的策略［3］。本研究針對(duì)circRNAs的一般特征、基因調(diào)控作用、與蛋白相互作用，及在腎臟疾病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 circRNAs的一般特征

circRNAs是一類(lèi)不具有5′末端帽子和3′末端多聚腺苷酸尾的共價(jià)閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)的非編碼RNA分子［4］。目前，根據(jù)circRNAs來(lái)源不同，主要分為三類(lèi)：外顯子來(lái)源circRNAs（exonic circRNAs，eircRNAs）、內(nèi)含子來(lái)源circRNAs（circular intronic RNAs，ciRNAs）以及外顯子-內(nèi)含子共同衍生的circRNAs（exon-intron circRNAs，elcircRNAs）［5］。大多數(shù)circRNAs來(lái)源于外顯子，主要在真核細(xì)胞的胞質(zhì)中大量富集且高度保守。少部分內(nèi)含子來(lái)源的circRNAs主要存在于細(xì)胞核中，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控的功能。

circRNAs主要特征可以概括為：（1）普遍存在各種真核細(xì)胞中，包括人體心臟、腎臟、神經(jīng)組織等，還可以在血液和各種體液中穩(wěn)定存在［6］；（2）circRNAs的序列高度保守，不受核酸外切酶影響，相比線性RNA，表達(dá)更穩(wěn)定且不易降解［7］；（3）和大多數(shù)非編碼RNA一樣，circRNAs通常不編碼蛋白，但有少數(shù)circRNAs可編碼多肽［8］；（4）大多數(shù)circRNAs在轉(zhuǎn)錄后水平發(fā)揮調(diào)控作用，但少數(shù)circRNAs對(duì)親本基因有調(diào)控和翻譯作用，在轉(zhuǎn)錄水平即可調(diào)控基因的表達(dá)［9］；（5）具有空間特異性，circRNAs在不同時(shí)間、不同組織以及不同疾病中，表達(dá)具有差異性［10］。因此，circRNAs差異性表達(dá)可能為疾病的診斷、治療及預(yù)后提供依據(jù)。

2 circRNAs的生物學(xué)功能

2.1 circRNAs的基因調(diào)控作用 調(diào)節(jié)親本基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯。目前已有研究發(fā)現(xiàn)circRNAs對(duì)其親本基因具有調(diào)控轉(zhuǎn)錄和翻譯的作用。研究發(fā)現(xiàn)elcircRNAs可與U1小核核糖核蛋白（U1 SnRNP）相互作用形成復(fù)合體，作用于RNA聚合酶Ⅱ，增強(qiáng)其親本基因轉(zhuǎn)錄［11］。circRNAs序列上含有大量miRNA結(jié)合位點(diǎn)，當(dāng)circRNAs與靶miRNA共定位于細(xì)胞質(zhì)中，會(huì)引起circRNAs對(duì)miRNA吸附，即海綿作用［12］。miRNA海綿作用是circRNAs重要生物功能，目前研究最為廣泛。Chen等［13］在腎細(xì)胞癌中發(fā)現(xiàn)circ RAPGEF5（cRAPGEF5）表達(dá)水平顯著下調(diào)，與miR-27a-3p表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，提示cRAPGEF5作為miR-27a-3p的海綿，可以直接靶向吸附miR-27a-3p。

2.2 circRNAs與蛋白相互作用 （1）蛋白海綿。circRNAs可以與RNA結(jié)合蛋白（RNA-binding proteins，RBPs）競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA，充當(dāng)?shù)鞍缀＞d來(lái)調(diào)控靶基因的穩(wěn)定性［14］。AUF1是一種富含AU元件的RNA結(jié)合因子，通過(guò)調(diào)控miRNA的穩(wěn)定性參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)制。Tsitsipatis等［15］發(fā)現(xiàn)AUF1配體circ_PCNX與p21 mRNA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合AUF1蛋白，可阻止AUF1對(duì)p21 mRNA降解作用，增加p21 mRNA生成，從而抑制細(xì)胞增殖。（2）翻譯蛋白。circRNAs大多數(shù)屬于非編碼RNA。然而，隨著全基因組翻譯分析和核糖體分析技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)現(xiàn)circRNAs除了可以結(jié)合miRNA調(diào)控蛋白的合成，還可以直接作為蛋白的翻譯模板。在原核生物中，circRNAs存在少量的開(kāi)放閱讀框系統(tǒng)，具有編碼肽或蛋白的潛力［16］。而在真核生物中，circRNAs能夠以不依賴(lài)帽結(jié)構(gòu)和內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)依賴(lài)性的方式直接翻譯成蛋白［17］。（3）蛋白支架。有相關(guān)研究報(bào)道，某些circRNAs可作為蛋白支架，促進(jìn)蛋白之間相互作用。Li等［18］的研究結(jié)果提示，circNDUFB2可作為蛋白支架，增強(qiáng)胰島素樣生長(zhǎng)因子2 mRNA結(jié)合蛋白（IGF2BPs）和TRIM25（屬于E3泛素連接酶的TRIM家族）結(jié)合，促進(jìn)IGF2BPs的泛素化和降解。（4）隔離和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：circRNAs可以將蛋白隔離在亞細(xì)胞內(nèi)或在亞細(xì)胞間轉(zhuǎn)移蛋白。circ-Sirt1被證實(shí)在腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)的血管平滑肌細(xì)胞炎癥的過(guò)程中，促進(jìn)NF-κB p65在細(xì)胞質(zhì)中的滯留，抑制下游基因的活性，從而達(dá)到抑制血管炎癥的作用［19］。迄今，關(guān)于circRNAs在隔離和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)領(lǐng)域的研究相對(duì)缺乏，仍需進(jìn)一步探究。

3 circRNAs與腎臟疾病

慢性腎臟疾?。╟hronic kidney disease，CKD）是全人類(lèi)面臨的重大醫(yī)學(xué)問(wèn)題，我國(guó)人群中CKD的發(fā)生率為10.8%，嚴(yán)重危害人類(lèi)健康［20］。目前circRNAs的研究已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)circRNAs在正常組織和疾病中表達(dá)具有顯著差異性，并且circRNAs的失調(diào)與各種疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)［21］。相關(guān)研究表明circRNAs參與調(diào)節(jié)腎臟的炎癥、凋亡以及纖維化等，已成為各種腎臟疾病的潛在生物標(biāo)志物，并為腎臟疾病的治療和預(yù)防提供新的研究思路［22］。

3.1 circRNAs與腎細(xì)胞癌（renal cell carcinoma，RCC） 近年來(lái)，隨著非編碼RNA研究的深入，越來(lái)越多研究證實(shí)circRNAs參與癌癥的病理進(jìn)程，在癌癥中充當(dāng)基因表達(dá)的調(diào)控因子。腎透明細(xì)胞癌 （clear cell renal cell carcinoma，ccRCC） 是RCC最具代表性的亞型。Xue等［23］發(fā)現(xiàn)在ccRCC組織及其相鄰的正常腎組織中存在表達(dá)差異的circRNAs，circ-AKT3在ccRCC中下調(diào)最顯著，circ-AKT3可通過(guò)結(jié)合miR-296-3p來(lái)調(diào)控E-鈣黏附蛋白的表達(dá)，從而影響ccRCC的遷移。同樣，Li等［24］的研究結(jié)果也提示，hsa_circ_0054537競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-130a-3p誘導(dǎo)細(xì)胞的增殖、凋亡，參與調(diào)節(jié)RCC進(jìn)展。Liu等［25］發(fā)現(xiàn)，circPTCH1和miR-485-5p直接靶向基質(zhì)金屬蛋白酶-14，抑制circPTCH1的表達(dá)，可激活RCC細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition，EMT）過(guò)程，促進(jìn)RCC細(xì)胞增殖和侵襲。

3.2 circRNAs與急性腎損傷（acute kidney injury，AKI） 目前，大多數(shù)AKI的發(fā)病機(jī)制研究集中在circRNAs作為ceRNA參與疾病的發(fā)生發(fā)展。He等［26］研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的AKI細(xì)胞模型中hsa_circ_0114428表達(dá)上調(diào)，hsa_circ_0114428敲低后可顯著抑制LPS誘導(dǎo)的細(xì)胞炎癥、凋亡以及氧化應(yīng)激。此外，Cao等［27］在順鉑誘導(dǎo)的AKI細(xì)胞模型中發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0114427表達(dá)上調(diào)。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs在AKI細(xì)胞模型中表達(dá)下調(diào)。hsa_circ_0091702［28］和 hsa_circ_0068888［29］在LPS誘導(dǎo)的人腎小管上皮細(xì)胞（human kidney-2，HK2）中顯著下調(diào)，這兩種circRNAs過(guò)表達(dá)可抑制LPS誘導(dǎo)的HK2細(xì)胞損傷。

3.3 circRNAs與糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN） DN作為糖尿病患者最常見(jiàn)的微血管并發(fā)癥之一，可導(dǎo)致慢性腎功能衰竭，最終進(jìn)展至終末期腎病。DN主要的病理特征表現(xiàn)為系膜細(xì)胞的增殖及細(xì)胞外基質(zhì)的累積［30］。研究提示腎臟來(lái)源的外泌體中circRNAs大量富集且穩(wěn)定存在，且circRNAs的表達(dá)與DN進(jìn)展相關(guān)。Bai等［31］研究發(fā)現(xiàn)高糖處理的系膜細(xì)胞、DN患者體液以及DN大鼠模型中，損傷腎臟來(lái)源的外泌體circ_DLGAP4表達(dá)增加，利用生物信息學(xué)方法預(yù)測(cè)miR-143為circ_DLGAP4靶點(diǎn)，ERBB3為miR-143的下游靶基因。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)circ_DLGAP4作為miR-143海綿調(diào)節(jié)ERBB3，促進(jìn)系膜細(xì)胞的增殖和纖維化，加速DN進(jìn)展。然而，Wang等［32］研究發(fā)現(xiàn)DN細(xì)胞模型中circ_LARP4的表達(dá)下調(diào)，過(guò)表達(dá)circ_LARP4，系膜細(xì)胞增殖和間質(zhì)纖維化減輕，延緩DN的進(jìn)展。除上述circRNAs外，研究發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0080425［33］和 hsa_circ_010383［34］也參與到DN發(fā)生發(fā)展，可能成為DN的潛在生物標(biāo)記物。

3.4 circRNAs與狼瘡性腎炎（lupus nephritis，LN） 系統(tǒng)性紅斑狼瘡是一種累及到多種臟器的自身免疫性疾病，LN是其最常見(jiàn)、最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，也是患者死亡的重要病因。Zhang等［35］用測(cè)序方法建立LN患者腎組織中的circRNAs譜，對(duì)比正常腎組織測(cè)序結(jié)果，86個(gè)circRNAs顯著下調(diào)，73個(gè)circRNAs顯著上調(diào)。同時(shí)RT-qPCR驗(yàn)證，最終篩選出hsa_circ_0123190差異顯著。進(jìn)一步分析其生物學(xué)功能，hsa_circ_0123190對(duì)miR-483-3p的有吸附作用，提示hsa_circ_0123190有望成為L(zhǎng)N的潛在生物標(biāo)志物。然而，circRNAs在LN的研究報(bào)道有限，是否存在其他與LN相關(guān)的circRNAs，它們?nèi)绾螀⑴cLN疾病發(fā)生發(fā)展以及潛在臨床價(jià)值，仍需更多研究探索。

3.5 circRNAs與IgA腎病 （immunglobulin A nephropathy，IgAN） IgAN是我國(guó)最常見(jiàn)的原發(fā)性腎小球疾病，也是慢性腎炎中最常見(jiàn)的病理類(lèi)型。目前，IgAN診斷仍依賴(lài)腎活檢，而液體活檢-尿液檢測(cè)分析可提供整個(gè)泌尿系統(tǒng)的生物學(xué)信息，能夠反映腎臟疾病進(jìn)展［36］。Luan等［37］對(duì)IgAN患者的尿液外泌體進(jìn)行測(cè)序，與健康對(duì)照者測(cè)序結(jié)果相比，篩選出表達(dá)差異明顯的circRNAs。隨著研究深入，發(fā)現(xiàn)IgAN患者中Y染色體circRNA chrY：15478147-15481229顯著上調(diào)，可導(dǎo)致UTY蛋白表達(dá)異常，影響DNA甲基化，促進(jìn)CD4+T細(xì)胞增殖以及促炎因子釋放，刺激腎小球壁上皮細(xì)胞增殖，加重男性IgAN患者的腎功能損害，并增加其新月?tīng)钚纬傻娘L(fēng)險(xiǎn)［38］。

3.6 circRNAs與腎臟炎癥、纖維化 腎臟纖維化幾乎是所有CKD進(jìn)行性發(fā)展的最終結(jié)局，而炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)可作為活動(dòng)性纖維化病變的共同特征［39］。在各種腎臟疾病中，巨噬細(xì)胞的累積與腎小管萎縮、腎小球硬化和腎間質(zhì)纖維化程度顯著相關(guān)［40］。Fu等［41］在單側(cè)輸尿管梗阻誘導(dǎo)的腎纖維化模型中，circACTR2海綿化miR-561，激活NLRP3炎癥小體，促進(jìn)巨噬細(xì)胞凋亡及炎癥因子釋放，炎癥因子以旁分泌方式作用于腎小管上皮細(xì)胞，誘導(dǎo)EMT，促進(jìn)纖維化的發(fā)展。同樣，Wen等［42］研究結(jié)果也提示circACTR2可調(diào)節(jié)高糖誘導(dǎo)的HK2的炎癥和纖維化。此外，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1作為調(diào)節(jié)纖維化重要介質(zhì)。Yi等［43］在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1誘導(dǎo)和單側(cè)輸尿管梗阻誘導(dǎo)的小鼠腎臟纖維化模型中，circRNA_30032沉默后，增加miR-96-5p水平同時(shí)降低促纖維化蛋白的表達(dá)，從而減輕腎臟纖維化。

4 小結(jié)和展望

腎臟疾病發(fā)病率高，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜。目前已有研究提示circRNAs廣泛參與腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，并發(fā)揮重要病理生理學(xué)作用。目前，circRNAs在腎臟疾病中的研究更多的集中在生物標(biāo)志物領(lǐng)域。然而，circRNAs具體如何在腎臟疾病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮調(diào)控作用及其分子機(jī)制，以及circRNAs如何降解和定位有待進(jìn)一步闡明。此外，檢測(cè)和定性circRNAs的方法仍存在局限性，不同的生物學(xué)檢測(cè)方法之間可能存在誤差和偏倚。circRNAs在組織、血液、尿液中均具有穩(wěn)定性和表達(dá)特異性，這對(duì)于腎臟疾病的研究具有重要意義?，F(xiàn)今，對(duì)于circRNAs的研究仍處于初始階段，功能和特性還在不斷探索中，其特異性和敏感性還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。隨著研究深入，circRNAs可能為揭開(kāi)腎臟疾病發(fā)病機(jī)制、診斷治療及預(yù)后提供嶄新的研究思路和思維視角。