寧利俐，燕 艷，付希英，李 沫，蔡寒青

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 內(nèi)分泌科,吉林 長春130041)

研究發(fā)現(xiàn)人類基因組可以被廣泛轉(zhuǎn)錄成大量與疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的非編碼RNA(ncRNA)，其中環(huán)狀RNA是一種內(nèi)源性非編碼RNA，參與人體病理生理過程調(diào)控，目前已有多項研究證明環(huán)狀RNA(circRNA)在糖尿病的發(fā)生和發(fā)展過程中起著重要的調(diào)控作用。

1 環(huán)狀RNA

真核生物信息的傳遞過程主要為DNA轉(zhuǎn)錄成RNA并翻譯成蛋白質(zhì)。研究表明，人類基因組中至少有90%的DNA 序列是被轉(zhuǎn)錄成RNA的，但僅有1.5% 的DNA序列用于編碼蛋白質(zhì)，大部分的DNA序列則被轉(zhuǎn)錄成了非編碼RNA。環(huán)狀RNA 是一種內(nèi)源性非編碼RNA，circRNA沒有終端結(jié)構(gòu),如5′端帽和3′端聚(a)的尾巴,是共價閉合形成一個圓形結(jié)構(gòu)。與線性非編碼RNA不同，circRNA是由不同的序列和域組合而成，可以分為外顯子環(huán)狀RNA、內(nèi)顯子環(huán)狀RNA和外顯子-內(nèi)含子環(huán)狀RNA[1]。外顯子環(huán)狀RNA被認為具有協(xié)同轉(zhuǎn)錄調(diào)控效力，目前主要在神經(jīng)組織中進行研究[2]，而內(nèi)含子環(huán)狀RNA可以在血漿中復(fù)制，并通過有絲分裂直接傳遞到后代，這提示了內(nèi)含子環(huán)狀RNA在表觀遺傳和RNA介導(dǎo)遺傳中的潛在作用[3]。與其他非編碼RNA相似，circRNA的序列和結(jié)構(gòu)決定了其生物學(xué)功能。環(huán)狀RNA的五個主要功能：(A)調(diào)節(jié)選擇性剪接或轉(zhuǎn)錄:穩(wěn)定的環(huán)狀RNA和EIciRNAs位于細胞核內(nèi)，與RNA聚合酶結(jié)合促進轉(zhuǎn)錄；circRNA與pre-mRNA剪接競爭，降低了線性mRNA的水平，通過改變處理后的mRNA的組成，排除了pre-mRNA的特異性；(B)與RNA結(jié)合蛋白(RBPs)的相互作用:circRNA與RBPs和核糖核酸蛋白復(fù)合物結(jié)合并干擾其功能。由于一個環(huán)狀RNA可以與多個單位的RBPs結(jié)合，因此可以作為RBPs的存儲庫；(C) miRNA海綿化活性：circRNA與miRNA結(jié)合，影響miRNA依賴性靶基因的抑制；(D)滾動循環(huán)轉(zhuǎn)譯：一些環(huán)狀RNA可以通過滾動循環(huán)放大機制轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)；(E)假基因的產(chǎn)生：一些環(huán)狀RNA被逆轉(zhuǎn)錄成cDNA并整合到基因組中；然而，整合的機制尚不清楚[4]。circRNA主要位于細胞質(zhì)中，具有良好的保守序列，與其他非編碼RNA相比具有較高的穩(wěn)定性[5]，因而可能成為許多疾病新的臨床標志物或治療手段。已有相關(guān)文獻報道circDDX17在結(jié)腸直腸癌中起到重要調(diào)控作用[6],circRNA ciRS-7參與調(diào)節(jié)胰腺癌的增殖和轉(zhuǎn)移[7]。已有研究表明circRNA參與很多疾病病理狀況的發(fā)展，如糖尿病、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、癌癥[8]。

2 環(huán)狀RNA與2型糖尿病

近年來，全球糖尿病的患病率呈快速增長趨勢，根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟糖尿病地圖集，全球約有4億人患有2型糖尿病，每年有1000萬人被診斷為糖尿病[9]，然而，在糖尿病的早期階段，大多數(shù)患者是無癥狀的，他們很少去醫(yī)院尋求診斷和治療，如果能夠在早期階段強化血糖，就可以減少大血管和微血管并發(fā)癥的發(fā)生率。

2型糖尿病的基本特征是β細胞增殖減少導(dǎo)致胰島素分泌不足,而細胞的增殖是受細胞周期調(diào)控的，因此我們可以推斷，細胞周期、有絲分裂等生物過程都可能與胰島細胞的增殖有關(guān)，如果環(huán)狀RNA能影響這些生物學(xué)過程，那么可能就是研究糖尿病發(fā)生的新切入點。Zhengzhou Zhao[10]等人發(fā)現(xiàn)外周血中環(huán)狀RNA hsa_circ_0054633可能通過影響細胞代謝和細胞周期的方式參與了T2DM的發(fā)病機制。而這種外周血中的circRNA如果能進一步研究，成為診斷糖尿病的生物標志物，也將為后續(xù)的糖尿病的治療、治愈帶來新的研究希望。

早在2005年就有人提出糖尿病發(fā)病學(xué)說的“炎癥學(xué)說”，目前也得到了廣泛的認可，這種炎癥不像我們平時遇到的感冒、發(fā)熱或腹瀉等急性感染，而是慢性、低度的炎癥反應(yīng)，多數(shù)僅表現(xiàn)為血液中某些炎癥因子水平的升高。炎癥在2型糖尿病發(fā)病的作用主要表現(xiàn)在：炎癥可能通過多種途徑導(dǎo)致胰島β細胞的凋亡，或內(nèi)皮細胞結(jié)構(gòu)和功能的異常，使得胰島素量減少或者胰島素在人體內(nèi)不能發(fā)揮正常作用。進一步研究表明，在肥胖人群中，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)在脂肪組織中過表達，TNF-α在胰島素抵抗和糖尿病的發(fā)生起著重要作用[11]。Yuan Fang[12]等人發(fā)現(xiàn)T2DM患者circANKRD36較對照組顯著上調(diào)，且IL- 6、TNF-α等炎癥因子與circANKRD36呈正相關(guān),表明circANKRD36和炎癥因子在2型糖尿病之間存在著關(guān)聯(lián)。炎癥因子在2型糖尿病的并發(fā)癥中也起到了重要作用，比如糖尿病大血管病變的病理基礎(chǔ)是動脈粥樣硬化，而動脈粥樣硬化正是內(nèi)皮系統(tǒng)異常的動脈壁炎癥疾病，同樣也有其他并發(fā)癥也是和2型糖尿病相關(guān)，未來也會有更多的臨床研究取得進展。

3 環(huán)狀RNA與1型糖尿病

T1DM 以胰島β細胞永久性破壞為特征，病因迄今尚未明確，目前認為自身免疫異常是其最主要的致病因素。一般來說，抗原呈遞細胞與MHC II類分子相關(guān)的CD4+輔助T細胞呈遞β細胞特異性自身抗原后，巨噬細胞分泌白細胞介素，刺激CD4+T細胞分泌干擾素，接下來，干擾素會刺激其他靜息巨噬細胞釋放其他細胞因子如IL-1β，腫瘤壞死因子(TNF-α)和自由基，它們對胰腺β細胞會產(chǎn)生毒害作用。β細胞的持續(xù)破壞最終導(dǎo)致糖尿病的臨床發(fā)作。目前有研究表明，部分miRNA可參與到包括T、B 淋巴細胞的激活、炎癥因子和趨化因子的產(chǎn)生等自身免疫過程當(dāng)中[13]，由于circRNA 在功能上可作為miRNA “海綿”， 即circRNAs的表達變化可能影響miRNA的螯合能力，進而導(dǎo)致miRNA 基因靶點的改變，達到調(diào)控基因表達的目的。因此circRNA很可能通過調(diào)控miRNA進一步影響自身免疫過程，從而影響1型糖尿病的發(fā)生發(fā)展。

4 環(huán)狀RNA與糖尿病并發(fā)癥、相關(guān)疾病

在糖尿病并發(fā)癥中，circRNA 也起到了舉足輕重的作用。眾所周知，糖尿病的血管病變是常見的糖尿病并發(fā)癥之一，這也是導(dǎo)致糖尿病病人死亡的主要原因之一，最常見的血管病變有心血管病變，腦血管病變，腎臟、視網(wǎng)膜及皮膚的微血管病變等。其中，視網(wǎng)膜微血管病變多見于青年起病型的糖尿病病人，是造成以后失明的主要原因。糖尿病性視網(wǎng)膜病變主要是由于血糖升高后，小血管管壁增厚，滲透性增大，使小血管更易變形和滲漏。相關(guān)糖尿病性視網(wǎng)膜病變的研究發(fā)現(xiàn)，circHIPK3的沉默可減輕視網(wǎng)膜血管功能障礙，為環(huán)狀RNA在糖尿病引起的微血管功能障礙中發(fā)揮關(guān)鍵作用提供了證據(jù)，并促進了環(huán)狀RNA定向診斷和治療新生血管疾病的發(fā)展[14]。

同時，在糖尿病與其他相關(guān)疾病中，circRNA也有著極好的研究前景。有研究表明，在糖尿病相關(guān)精神疾病中，2型糖尿病(T2DM)與抑郁癥密切相關(guān)，大約10%的T2DM患者表現(xiàn)出抑郁癥狀，大約五分之二的T2DM患者有述情障礙[15,16]。因此，T2DM患者患抑郁癥的風(fēng)險較高。此外，伴有抑郁障礙的T2DM患者預(yù)后也普遍惡化。Guangjian Jiang[17]等人首次對伴有或不伴有抑郁的T2DM患者進行了自然表達的circRNA譜的功能分析和預(yù)測，發(fā)現(xiàn)hsa-circRNA_003251、hsa-circRNA_015115、hsa-circRNA_100918、hsa-circRNA_005019可能作為未來干預(yù)研究、診斷和治療T2DM合并抑郁的生物標志物和潛在治療靶點。此外，隨著中國人口老齡化，心血管疾病死亡人數(shù)迅速增加，Xuejie Li[19]等人首次證實某些circRNA與T2DM合并CAD相關(guān),其中Hsa-circRNA11783-2與T2DM合并CAD的相關(guān)性最強，為T2DM與CAD的研究做出了很大的貢獻。

隨著近年來大量circRNA 的發(fā)現(xiàn)，其重要性逐漸引起了學(xué)者們的高度重視。已有眾多研究表明環(huán)狀RNA與糖尿病有著緊密的關(guān)聯(lián)。環(huán)狀RNA作為非侵入性標記物可以很容易地通過外周血進行檢測，特異性和敏感性較高，因此很可能成為診斷糖尿病和糖尿病前期的一個非常有用的潛在工具，但更多研究結(jié)果需要在更大更多樣化的人群中進一步地驗證，未來，我們也將持續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域。