強(qiáng) 鄭 周心怡 黃霜枝 陳 利

（珠海市婦幼保健院，1 病理科，2 檢驗(yàn)科，珠海 519000）

心肌肥大是一類慢性心血管疾病，是心受到致病因素導(dǎo)致的普遍結(jié)果之一[1]，可由心血管疾病導(dǎo)致，如高血壓、心瓣膜病、先天性結(jié)構(gòu)異常等[2-4]；亦可由一些非心血管疾病導(dǎo)致，如甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)癥等[5]。心肌肥大的臨床表現(xiàn)通常為呼吸困難、胸痛、暈厥等癥狀[6-8]，重者甚至可導(dǎo)致心肌缺血和心肌梗死[9-10]，隨時(shí)可能威脅到患者的生命。因此，了解心肌肥大的發(fā)生機(jī)理是目前亟待解決的科學(xué)問題。近年研究表明，環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）在基因的表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮著重要作用，但在心肌肥大的研究處于起步階段，相關(guān)研究成果尚顯匱乏，因此，本文整理近年全部相關(guān)研究成果，并總結(jié)歸納研究結(jié)論，旨在為未來研究環(huán)狀RNA在心肌肥大中的分子機(jī)制提供更多思路。

1 簡介

1.1 circRNA

circRNA是存在于真核細(xì)胞內(nèi)一類高度保守的閉合環(huán)狀非編碼RNA，故不具備5'末端帽子結(jié)構(gòu)和3'末端poly（A）尾巴結(jié)構(gòu)，且對核酸酶極其不敏感[11]。circRNA由mRNA前體非線性地反向剪接而成，其形成主要取決于剪接體、順式作用元件和反式作用因子[12]。由于大多數(shù)circRNA由外顯子形成，只有少數(shù)由內(nèi)含子形成，據(jù)此可將circRNA分為外顯子circRNA、內(nèi)含子circRNA和外顯子-內(nèi)含子circRNA[13]。circRNA的作用機(jī)制包括：①circRNA通過海綿作用抑制微小RNA（microRNA，miRNA）調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄翻譯；②circRNA可調(diào)節(jié)親本基因轉(zhuǎn)錄活性；③ circRNA可翻譯相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白；④circRNA可干預(yù)mRNA的穩(wěn)定性；⑤circRNA通過結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)剪接功能[14]?？傊?，circRNA具備保守性、廣泛性、穩(wěn)定性和組織特異性，且在基因的表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮重要作用，其很有可能發(fā)展為疾病的一種標(biāo)志物[15]。

1.2 心肌肥大

心肌肥大是心對額外負(fù)荷、節(jié)律變化、房室重構(gòu)和心功能異常的代償性改變[16]，早期表現(xiàn)為心肌細(xì)胞增大、室壁增厚及室腔縮小等，而心肌細(xì)胞數(shù)量無增加，且只能暫時(shí)保持心輸出量的相對正常[17]，但如果病因持續(xù)存在或未及時(shí)消除，將會導(dǎo)致室腔擴(kuò)張、收縮功能障礙及心輸出量不足等，并伴有心肌纖維化、毛細(xì)血管萎縮、細(xì)胞因子分泌增多等病理改變，最終將會演變?yōu)槁孕牧λソ遊18]。

2 circRNA調(diào)控心肌肥大的最新進(jìn)展

2.1 circ-wwp1可改善異丙腎上腺素誘導(dǎo)的心肌肥大

Wang等[19]利用C57BL/6小鼠作為研究對象，并通過皮下植入異丙腎上腺素泵的方法建立動物模型。研究結(jié)果顯示，與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組小鼠心中miR-223的表達(dá)明顯上調(diào)，另外，在miR-223轉(zhuǎn)基因小鼠的研究中顯示，miR-223轉(zhuǎn)基因小鼠心的左心室內(nèi)徑明顯增加、縮短分?jǐn)?shù)明顯減少以及心功能明顯惡化，而在miR-223敲除小鼠的研究中顯示，miR-223敲除小鼠的心肌肥大病情明顯改善。為進(jìn)一步研究miR-223的下游目標(biāo)靶基因，Wang等[19]使用預(yù)測軟件發(fā)現(xiàn)一個(gè)心肌肥大相關(guān)調(diào)控因子，其為細(xì)胞骨架活性調(diào)節(jié)蛋白（activity regulated cytoskeleton associated protein，ARC）。研究顯示，ARC對心肌肥大有明顯改善作用，同時(shí)，ARC與miR-223存在一段互補(bǔ)配對序列，通過進(jìn)行雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)和蛋白印跡檢測，研究結(jié)果均證實(shí)miR-223對ARC存在靶向抑制作用。為了尋找miR-223的上游調(diào)控因子，Wang等[19]在數(shù)據(jù)庫中篩選出100多個(gè)circRNA進(jìn)行研究，檢測結(jié)果顯示，circ-012559在實(shí)驗(yàn)組小鼠心中的表達(dá)明顯下調(diào)，因此，circ-012559被選為重點(diǎn)研究對象，并將其正式命名為HRCR。為了深入研究HRCR對miR-223的海綿抑制作用機(jī)制，Wang等[19]在實(shí)驗(yàn)組動物模型基礎(chǔ)之上，建立HRCR過表達(dá)干預(yù)組，與實(shí)驗(yàn)組相比，過表達(dá)干預(yù)組中miR-223的表達(dá)明顯下調(diào)，ARC的表達(dá)明顯上調(diào)，更重要的是，心肌細(xì)胞明顯減小、心體質(zhì)量比明顯下調(diào)、心肌肥大相關(guān)指標(biāo)的表達(dá)明顯下調(diào)，且心功能也得到明顯改善。以上結(jié)果均表明，HRCR可以通過海綿抑制miR-223上調(diào)ARC的表達(dá)水平，而ARC對心肌肥大具有明顯改善作用，因此，HRCRmiR-223-ARC信號通路對異丙腎上腺素誘導(dǎo)的心肌肥大發(fā)揮著重要保護(hù)作用。與此同時(shí)，Yang等[20]也利用異丙腎上腺素誘導(dǎo)建立心肌肥大模型，研究結(jié)果顯示，circ-wwp1可以海綿抑制下游的miR-23a，最終改善心肌肥大的病情，因此，circ-wwp1很可能成為異丙腎上腺素誘導(dǎo)的心肌肥大的保護(hù)成員之一。

2.2 circ-000203和circ-HIPK3可促進(jìn)血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心肌肥大

Li等[21]通過在C57BL/6小鼠體內(nèi)植入血管緊張素Ⅱ泵的方式，建立心肌肥大動物模型進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組小鼠心肌細(xì)胞表面積明顯增大，心肌肥大相關(guān)指標(biāo)心鈉肽（atrial natriuretic peptide，ANP）和β-肌球蛋白重鏈（β-myosin heavy chain，β-MHC）的表達(dá)明顯上調(diào)，同時(shí)，circ-000203及其親本基因Myo9a的表達(dá)明顯上調(diào)。為充分驗(yàn)證動物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，Li等[21]利用血管緊張素Ⅱ刺激小鼠心室肌細(xì)胞，模擬建立心肌肥大細(xì)胞模型，與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組小鼠心肌細(xì)胞表面也明顯增大，心肌肥大相關(guān)指標(biāo)ANP和β-MHC的表達(dá)也明顯上調(diào)，同時(shí)，circ-000203及Myo9a在實(shí)驗(yàn)組心肌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的表達(dá)明顯上調(diào)，這也充分驗(yàn)證了動物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。更重要的是，Li等[21]還報(bào)道circ-000203和Myo9a均在細(xì)胞質(zhì)表達(dá)，且circ-000203較Myo9a表達(dá)更占優(yōu)勢和分布更穩(wěn)定。為深入研究circ-000203和Myo9a在心肌肥大的作用機(jī)制，Li等[21]在circ-000203轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)植入血管緊張素Ⅱ泵，建立了轉(zhuǎn)基因干預(yù)組，與實(shí)驗(yàn)組相比，轉(zhuǎn)基因干預(yù)組中circ-000203的表達(dá)明顯上調(diào)，但Myo9a的表達(dá)無明顯變化，同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因干預(yù)組小鼠心肌細(xì)胞表面積更大，心肌肥大相關(guān)指標(biāo)ANP和β-MHC的表達(dá)更高，且超聲心動圖顯示心射血分?jǐn)?shù)、左室短軸縮短分?jǐn)?shù)、左室舒張末期內(nèi)徑和左室收縮期內(nèi)徑均明顯降低。Li等[21]為揭示circ-000203通過下游靶基因促進(jìn)心肌肥大的作用機(jī)制，通過數(shù)據(jù)庫篩選和檢測研究顯示，實(shí)驗(yàn)組小鼠心中miR-26b-5p和miR-140-3p的表達(dá)明顯下調(diào)。隨后，通過雙熒光素酶基因報(bào)告實(shí)驗(yàn)和蛋白印跡實(shí)驗(yàn)證實(shí)，circ-000203可海綿抑制miR-26b-5p和miR-140-3p的表達(dá)，更重要的是，miR-26b-5p和miR-140-3p共同存在一個(gè)下游靶基因Gata4，且Gata4是促進(jìn)心肌肥大的重要轉(zhuǎn)錄因子。因此，Li等[21]在心肌細(xì)胞肥大模型中進(jìn)行了過表達(dá)miR-26b-5p、miR-140-3p和敲低Gata4的干預(yù)，研究結(jié)果也表明，與實(shí)驗(yàn)組相比，干預(yù)組心肌細(xì)胞表面積更小，心肌肥大相關(guān)指標(biāo)ANP和β-MHC的表達(dá)更低，提示circ-000203可以通過海綿抑制miR-26b-5p和miR-140-3p的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)心肌肥大轉(zhuǎn)錄因子Gata4的表達(dá)，最終加重心肌肥大的病情，這也表明circ-000203-miR-26b-5p/miR-140-3p-Gata4信號通路在血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心肌肥大中發(fā)揮促進(jìn)作用。與此同時(shí)，Ni等[22]也在血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)建立的心肌肥大動物模型中發(fā)現(xiàn)，circ-HIPK3可以海綿抑制miR-29b-3p表達(dá)，最終加劇心肌肥大，因此，circ-HIPK3很有可能成為預(yù)防血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心肌肥大的新靶點(diǎn)。

2.3 Circ-Slc8a1可促進(jìn)主動脈縮窄誘導(dǎo)的心肌肥大

Lim等[23]首先利用原位雜交技術(shù)檢測顯示，circ-Slc8a1定位于心肌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，故確定circ-Slc8a1主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄后的基因表達(dá)調(diào)控。隨后，Lim等[23]為尋找circ-Slc8a1下游目標(biāo)靶基因，在數(shù)據(jù)庫中篩選出700多個(gè)候選miRNAs，并利用熒光定量PCR和雙熒光素酶基因報(bào)告等技術(shù)，檢測出miR-133的表達(dá)受circ-Slc8a1的海綿抑制作用，還發(fā)現(xiàn)血清反應(yīng)素（serum response factor，SRF）和結(jié)締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）是miR-133的下游目標(biāo)靶基因。Lim等[23]為深入探討circ-Slc8a1和其下游靶基因在心肌肥大中的作用機(jī)制，利用C57BL/6小鼠進(jìn)行主動脈縮窄術(shù)，通過外科手術(shù)的方式模擬建立心肌肥大動物模型，同時(shí)，通過注射circ-Slc8a1腺病毒載體的干預(yù)方式，建立了circ-Slc8a1敲低組和過表達(dá)組，結(jié)果與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組小鼠心中circ-Slc8a1的表達(dá)明顯上調(diào)，miR-133的表達(dá)明顯下調(diào)；此外，與實(shí)驗(yàn)組相比，敲低組小鼠心中miR-133的表達(dá)明顯上調(diào)，SRF和CTGF的表達(dá)明顯下調(diào)，敲低組小鼠心質(zhì)量和心肌細(xì)胞表面積明顯減小，左室內(nèi)部直徑和間隔厚度明顯減小，心功能明顯得到改善，同時(shí)，應(yīng)激反應(yīng)基因肌球蛋白重鏈、利鈉肽A、利鈉肽B的表達(dá)明顯下調(diào)。相反，與實(shí)驗(yàn)組相比，過表達(dá)組中miR-133的表達(dá)明顯下調(diào)，SRF和CTGF的表達(dá)明顯上調(diào)，心質(zhì)量和心功能更加嚴(yán)重。由此可知，circ-Slc8a1可以海綿抑制miR-133a的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)SRF和CTGF的表達(dá)水平，最終誘導(dǎo)心肌肥大的發(fā)展，因此，circ-Slc8a1-miR-133a-SRF/CTGF信號通路在心肌肥大形成過程中發(fā)揮重要作用，circ-Slc8a1很可能成為治療主動脈縮窄誘導(dǎo)的心肌肥大的新靶點(diǎn)。與此同時(shí)，Annadoray等[24]猜想人工構(gòu)建circRNA同樣可以海綿抑制miRNA，因此構(gòu)建出miR-132和miR-212的上游人工circRNA，且在雙熒光素酶基因報(bào)告實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了其對miR-132和miR-212的海綿抑制作用。為了深入研究人工構(gòu)建circRNA海綿抑制miR-132和miR-212在心肌肥大中的作用機(jī)制，Annadoray等[24]通過主動脈縮窄術(shù)模擬建立心肌肥大動物模型，并通過注射腺病毒載體的干預(yù)方式，建立了circRNA過表達(dá)組，結(jié)果與實(shí)驗(yàn)組相比，過表達(dá)組中miR-132和miR-212的表達(dá)明顯下調(diào)，心肌肥大的病情得到明顯改善，與目前常用的miRNA拮抗劑Antagomir相比，人工構(gòu)建circRNA劑量要求低，半衰期延長，表現(xiàn)出了更好的效果，因此，人工構(gòu)建circRNA可能作為未來的一種新的治療手段。

綜上所述，研究表明，circRNA在各種因素誘導(dǎo)的心肌肥大中均發(fā)揮重要調(diào)控作用。①在利用異丙腎上腺素誘導(dǎo)建立心肌肥大模型中，circ-wwp1可以海綿抑制下游的miR-23a，最終改善心肌肥大的病情；②在血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)建立的心肌肥大動物模型中，circ-HIPK3可以海綿抑制表達(dá)miR-29b-3p，最終加劇心肌肥大的病情；③在主動脈縮窄術(shù)模擬建立心肌肥大動物模型中，通過過表達(dá)circRNA抑制miR-132和miR-212的表達(dá)，心肌肥大的病情得到了明顯改善。總結(jié)以上結(jié)論不難發(fā)現(xiàn)，目前絕大多數(shù)的研究機(jī)制為circRNA通過海綿抑制miRNA調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄翻譯，而其他作用機(jī)制在心肌肥大中的報(bào)道卻少之又少，例如：circRNA可調(diào)節(jié)親本基因轉(zhuǎn)錄活性、circRNA可翻譯相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白、circRNA可干預(yù)mRNA的穩(wěn)定性、circRNA通過結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)剪接功能等，這也給未來研究circRNA在心肌肥大中的作用機(jī)制提供了更多新思路和選擇。與此同時(shí)，最新研究表明，circRNA在心肌梗死、心衰、心肌缺血再灌注損傷等心血管疾病中均發(fā)揮重要作用[25-30]，這也表明circRNA不僅僅在心肌肥大中發(fā)揮重要調(diào)控作用，其在許多心血管疾病中也發(fā)揮著至關(guān)重要的調(diào)控作用，因此，探討circRNA在心血管疾病的作用機(jī)制勢必是未來研究心血管疾病的重點(diǎn)方向。值得一提的是，雖然對于circRNA的研究正處于起步階段，但是，隨著基因測序技術(shù)在circRNA的廣泛應(yīng)用，circRNA的神秘面紗也在被逐步揭示，因此，相信在不久的將來，circRNA將成為各個(gè)研究領(lǐng)域的的熱點(diǎn)之一。