梁江麗，董 元，梁 亭，彭 昭

(1.張家口市生產(chǎn)力促進(jìn)中心，河北 張家口 075000；2.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院，河北 張家口 075000；3.河北北方學(xué)院，河北 張家口075000)

股骨頭壞死是一種破壞性退行性疾病,由于血流量不足引起骨細(xì)胞及骨髓成分死亡[1]，繼而導(dǎo)致股骨頭結(jié)構(gòu)改變、股骨頭塌陷、關(guān)節(jié)功能障礙，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量[2]。該病多發(fā)生于青壯年,平均發(fā)病年齡38歲，美國(guó)每年新增10 000～20 000例患者[3]，中國(guó)每年報(bào)告100 000～200 000例新增患者[4]，其中由酒精中毒和糖皮質(zhì)激素引起的非創(chuàng)傷股骨頭壞死(osteonecrosis of femoral head，ONFH)占很大比例。在非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的初始階段，常因X射線無(wú)法檢測(cè)到骨骼損傷而未能及時(shí)診斷，以致錯(cuò)過最佳治療時(shí)期，絕大多數(shù)患者最終需要行全髖關(guān)節(jié)置換。因此，尋找非創(chuàng)傷性股骨頭壞死早期診斷的生物標(biāo)志物，實(shí)施早期臨床干預(yù)，將有效改善非創(chuàng)傷性股骨頭壞死預(yù)后，最終達(dá)到保留患者股骨頭或延緩行人工關(guān)節(jié)置換的時(shí)間。環(huán)狀RNA(circRNA)是一類新型內(nèi)源性非編碼RNA，具有重要的生物學(xué)功能，在人體中廣泛表達(dá)，越來(lái)越多的研究表明circRNA與包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腫瘤及糖尿病等多種疾病的發(fā)生存在關(guān)聯(lián)，成為RNA研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)circRNA與非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[5]，現(xiàn)綜述circRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生物學(xué)功能及與非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的關(guān)聯(lián)，以期為非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的診斷和治療提供參考。

1 circRNA

circRNA是一類內(nèi)源性非編碼RNA，在原核生物和真核生物中都廣泛表達(dá)。不含5′端帽子與3′端多聚A尾巴結(jié)構(gòu)，是由共價(jià)鍵首尾相連形成的閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不易被核酸外切酶降解，比線性RNA穩(wěn)定[6-7]。大量研究表明circRNA的表達(dá)具有組織和發(fā)育階段特異性，并且大多數(shù)circRNA在不同物種間具有高度保守的序列[8]，可用作診斷疾病的重要生物標(biāo)記[9]。已有文獻(xiàn)報(bào)道circRNAs用作多種疾病診斷和預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物，如癌癥[10-11]、原發(fā)性高血壓[12]、糖尿病[13]及肌萎縮性側(cè)索硬化癥[14]等。

circRNA可以作為miRNA海綿，通過自身miRNA結(jié)合位點(diǎn)有效結(jié)合miRNA，進(jìn)而影響miRNA對(duì)靶標(biāo)的作用。與其他競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA相比，circRNA具有更好的miRNA結(jié)合能力，也被稱為“超級(jí)海綿”[15]。circRNA具有單個(gè)或多個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)，可充當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)誘餌，調(diào)節(jié)基因表達(dá)；由于其固有的穩(wěn)定性，circRNA還可作為RNA結(jié)合蛋白的“支架”，以調(diào)節(jié)其活性或定位。例如，circFoxo3與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子p21和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2(CDK2)結(jié)合，形成三元復(fù)合物circFoxo3-p21-CDK2，抑制CDK2的生物學(xué)效應(yīng)及細(xì)胞周期進(jìn)展[16]。circRNA包含大量轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子，參與宿主基因的轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控。此外，有些circRNA和mRNA一樣，具有開放閱讀框，可以被翻譯成多肽，許多circRNA的表達(dá)量甚至比相關(guān)的線性mRNA表達(dá)量還要高。circRNA在組織和發(fā)育階段選擇性表達(dá)[9]，該功能如何與非創(chuàng)傷性股骨頭壞死進(jìn)展相關(guān)，引起了廣泛關(guān)注。

2 circRNA在非創(chuàng)傷性股骨頭壞死中的作用

circRNA 0003575在氧化型低密度脂蛋白誘導(dǎo)的人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cell，HUVEC)中表達(dá)上調(diào)，并促進(jìn)HUVEC增殖和血管生成[17]。circRNA 0010729通過靶向miR-186/缺氧誘導(dǎo)因子1α介導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡和增殖[18]。Kuang等[19]研究發(fā)現(xiàn)circRNA泛素特異性蛋白酶45可以通過海綿化miR-127-5p增強(qiáng)PTEN表達(dá)，抑制蛋白激酶B通路并調(diào)節(jié)類固醇誘導(dǎo)的大鼠股骨頭壞死的骨量。上述研究表明circRNA或可作為miRNA海綿在股骨頭壞死的病理生理過程中發(fā)揮重要作用。

小腦變性相關(guān)蛋白1反義轉(zhuǎn)錄物(cerebellar degeneration-related protein 1 antisense，CDR1as)是最著名的circRNA，通過多種途徑影響疾病的發(fā)生發(fā)展[20]。circCDR1as異常表達(dá)可能是多種疾病的原因，如癌癥[21]、神經(jīng)退行性疾病[22]和自身免疫性疾病[23]等。Kyei等[24]研究表明circCDR1as在肌肉骨骼系統(tǒng)中起到重要作用，Chen等[25]也發(fā)現(xiàn)在類固醇誘導(dǎo)的股骨頭壞死中circCDR1as可以促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow stromal cells，BMSC)的成脂并抑制其成骨分化。上述研究表明circCDR1as可能參與了非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的發(fā)生發(fā)展。

2020年，Jiang等[5]通過實(shí)時(shí)定量PCR(RT-qPCR)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)非創(chuàng)傷性股骨頭壞死患者血漿中circCDR1as表達(dá)量顯著高于健康對(duì)照組，局部壞死組織中的circCDR1as表達(dá)量顯著高于鄰近未受影響的組織。股骨頭壞死國(guó)際分期(ARCO分期)、視覺模擬評(píng)分法(VAS)和Harris髖關(guān)節(jié)評(píng)分(HHS)都是用于評(píng)估股骨頭壞死嚴(yán)重程度的指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)血漿和局部circCDR1as表達(dá)量增加與ACRO分期和VAS評(píng)分顯著正相關(guān)，與HHS評(píng)分負(fù)相關(guān)，表明circCDR1as的血漿表達(dá)和局部表達(dá)均與非創(chuàng)傷性股骨頭壞死患者的疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。

3 小結(jié)與展望

早期診斷是改善非創(chuàng)傷性股骨頭壞死患者預(yù)后的重要舉措。多數(shù)circRNA在整個(gè)物種中具有高度保守的序列，并且在血清和組織中穩(wěn)定表達(dá)，circRNA表達(dá)與非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的發(fā)生發(fā)展有著密切聯(lián)系，如CircCDR1as在非創(chuàng)傷性股骨頭壞死患者血漿中表達(dá)量顯著升高。circRNA可用作反映非創(chuàng)傷性股骨頭壞死嚴(yán)重程度和預(yù)測(cè)預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物。

隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，越來(lái)越多的circRNA陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，其作用機(jī)制也被不斷挖掘，以circRNA為靶點(diǎn)開發(fā)新藥也將有望實(shí)現(xiàn)。Jiang等[5]的研究表明circCDR1as可能在非創(chuàng)傷性股骨頭壞死發(fā)病機(jī)制的調(diào)控路徑中發(fā)揮關(guān)鍵作用，靶向circCDR1as及調(diào)控相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)途徑可作為非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的潛在干預(yù)方法。隨著研究的不斷深入，與非創(chuàng)傷性股骨頭壞死相關(guān)的其他circRNA也會(huì)被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。進(jìn)一步研究circRNA在非創(chuàng)傷性股骨頭壞死中的作用機(jī)制，可能將為該病的臨床治療提供新方向。