胡丹怡，蘇鋇，嚴(yán)海燕，麥一峰

研究表明，非酒精性脂肪性肝?。╪on-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）在糖尿?。―M）患者人群中的患病率是非DM 患者的5 倍，2 型糖尿?。═2DM）作為最常見(jiàn)的DM，顯示出與NAFLD 極強(qiáng)的相關(guān)性[1]。環(huán)狀RNA（circRNA）作為一類具有共價(jià)閉環(huán)結(jié)構(gòu)的新型RNA，已被證實(shí)參與了多種代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展，這意味著circRNA具有成為此類疾病新型生物標(biāo)志物和治療工具的潛在作用[2]。本綜述擬簡(jiǎn)要介紹circRNA 特征和功能，并總結(jié)部分circRNA在T2DM以及NAFLD病程中的作用研究進(jìn)展。

1 circRNA 概述

1.1 circRNA 的生源論 最早在1976 年通過(guò)電子顯微鏡在真核細(xì)胞中觀察到了circRNA 的存在[3]。起初被認(rèn)為是一類轉(zhuǎn)錄廢料，直到30 年后在小鼠中發(fā)現(xiàn)了Sry 基因的環(huán)狀轉(zhuǎn)錄本[4]，證據(jù)表明circRNA是多種生物過(guò)程中重要的調(diào)節(jié)因子[5]。根據(jù)原始序列，circRNA 可分為3 種：外顯子環(huán)狀RNA（ecircRNA）、內(nèi)含子環(huán)狀RNA（ciRNA）和外顯子-內(nèi)含子環(huán)狀RNA（EIcircRNA），并主要通過(guò)直接反向剪接機(jī)制和套索參與的反向剪接機(jī)制驅(qū)動(dòng)成環(huán)[2]。

1.2 circRNA 的生物學(xué)功能（1）circRNA 的miRNA 海綿樣作用。該作用與它含有許多miRNA 結(jié)合位點(diǎn)密切相關(guān)，circRNA 通過(guò)特異性地結(jié)合一個(gè)或多個(gè)miRNA，發(fā)揮競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA的功能，影響miRNA 對(duì)下游mRNA 的調(diào)控。首個(gè)被報(bào)道m(xù)iRNA 海綿是CDR1as，它含有70 多個(gè)miR-7 保守結(jié)合位點(diǎn)，并作為miR-7 分子海綿阻斷miR-7 對(duì)下游基因的表達(dá)抑制，從而間接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后水平的基因表達(dá)[6]。（2）circRNA 和蛋白質(zhì)的相互作用。①具有蛋白質(zhì)海綿的作用。如circANRIL 與魚(yú)素同系物1結(jié)合，破壞前體核糖體RNA的加工及核糖體的生物發(fā)生，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[7]。②可以充當(dāng)?shù)鞍字Ъ?。如circAmotl1 通過(guò)與3-磷酸肌醇依賴蛋白激酶1（3-phosphoinositide dependent kinase-1，PDK1）和蛋白激酶B（Protein kinase B，PKB/AKT）物理性結(jié)合，激活PDK1 依賴的AKT1 磷酸化，從而觸發(fā)pAKT 心臟保護(hù)性的核易位[2]。③circRNA 還具有招募蛋白質(zhì)作用。如FECR1 可以招募TET1 以調(diào)節(jié)CpG 位點(diǎn)的去甲基化和轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)一步增強(qiáng)癌細(xì)胞的侵襲性[8]。（3）circRNA 調(diào)節(jié)基因表達(dá)。研究證明，細(xì)胞核中的EIcircRNA 和ciRNA 可以通過(guò)與上游啟動(dòng)子、RNA 聚合酶II（RNA polymerase II，Pol II）和其他轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白相互作用來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。一項(xiàng)研究報(bào)道了circEIF3J 和circPAIP2 通過(guò)U1 snRNA的結(jié)合位點(diǎn)與U1 snRNP 和Pol II相互作用，從而增強(qiáng)其親本基因的表達(dá)[2]。（4）circRNA 的翻譯能力。研究發(fā)現(xiàn)，circRNA 可以通過(guò)其內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)（internal ribosome entry site，IRES）或N6-甲基腺苷修飾進(jìn)行“無(wú)帽”翻譯。目前盡管只有少數(shù)內(nèi)源性circRNA（如circFAM188B、circMbl）被證明可以作為蛋白模板，數(shù)千種circRNA 被預(yù)測(cè)包含一個(gè)假定存在的開(kāi)放閱讀框和上游IRES[9]，但大部分circRNA翻譯成多肽或蛋白質(zhì)的功能相關(guān)性仍不十分清楚，也有可能因?yàn)椤盁o(wú)帽”翻譯的特殊性，在缺乏必要功能域的情況下，它們可能作為顯性負(fù)蛋白變異、誘餌或替代蛋白復(fù)合物的調(diào)節(jié)劑存在[10]。

2 circRNA 與T2DM

2.1 circRNA 在調(diào)節(jié)胰島素抵抗（IR）和細(xì)胞功能中的作用 傳統(tǒng)認(rèn)為T(mén)2DM 以IR和細(xì)胞缺陷作為病理生理基礎(chǔ)，在與高血糖和IR 的長(zhǎng)期對(duì)抗中，胰島素的代償性增加也是有限的，最終將會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞功能障礙、衰竭和高血糖共存的局面?，F(xiàn)有證據(jù)表明，circRNA 積極參與調(diào)節(jié)細(xì)胞功能和T2DM 的發(fā)展。如circLRP6 在高糖處理的系膜細(xì)胞中上調(diào)，并通過(guò)海綿miR-205 介導(dǎo)細(xì)胞損傷，沉默circLRP6后，細(xì)胞凋亡減少，胰島素分泌改善[11]。另外，circANKRD36 被發(fā)現(xiàn)在T2DM 大鼠模型中大量表達(dá)，沉默circANKRD36 可通過(guò)靶向miR-145-XBP1 降低血糖并抑制IR和炎癥[12]。此外，研究表明circGlis3的表達(dá)上調(diào)可以降低細(xì)胞活力和增殖，同時(shí)加重胰島內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。敲除circGlis3 后，上述癥狀得到改善[13]。

2.2 circRNA在緩解內(nèi)皮細(xì)胞受損中的作用 微血管內(nèi)皮細(xì)胞是高血糖損害的主要靶點(diǎn)。Shi 等[14]在研究DM 小鼠傷口愈合情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，circSnhg11 在內(nèi)皮祖細(xì)胞（endothelial progenitor cells，EPCs）中的表達(dá)降低，circSnhg11 過(guò)表達(dá)可以通過(guò)miR-144-3p/HIF-1 軸抑制高糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷，緩解血管分化異常和炎癥因子分泌增加。同樣還發(fā)現(xiàn)，含有高濃度circ_0000250 的外泌體在高糖條件下通過(guò)促進(jìn)自噬活化對(duì)恢復(fù)EPCs功能具有更大的治療效果。過(guò)表達(dá)circ_0000250 通過(guò)海綿化miR-1-128p 來(lái)上調(diào)沉默信息調(diào)節(jié)因子1（Silent Information Regulator 1，SIRT1）的表達(dá)，影響傷口愈合[15]。因此，可以將circ_0000250/miR-128-3p/SIRT1 軸靶向內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，作為糖尿病潰瘍的候選治療方案。T2DM病程中發(fā)揮作用的circRNA 見(jiàn)表1。

表1 在T2DM 病程中發(fā)揮作用的部分circRNA

3 circRNA 與NAFLD

3.1 circRNA 在脂質(zhì)代謝中的作用 研究證明circScd1 可以通過(guò)激活JAK2/STAT5 途徑，抑制脂滴形，降低三酰甘油（TG）水平，改善肝脂肪變性，抑制NAFLD 進(jìn)展[16]。一項(xiàng)新的研究在NAFLD 嚙齒動(dòng)物模型的circRNA 表達(dá)譜中發(fā)現(xiàn)有28 個(gè)circRNA 顯著下調(diào)，其中 circ_0001452、circ_0001453 和circ_0001454 通過(guò)靶向miR-466i-3p 和miR-669c-3p恢復(fù)AMP 依賴的蛋白激酶（adenosine 5’-monophosphate-activated protein kinase，AMPK）信號(hào)通路活性，從而抑制脂肪生成基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯[17]。類似的實(shí)驗(yàn)在游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FA）處理的HepG2 細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)circ_0048179 表達(dá)水平明顯降低。過(guò)表達(dá)circ_0048179 后，細(xì)胞中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4（Glutathione Peroxidase 4，GPX4）的水平顯著增加，miR-188-3p 受到抑制，細(xì)胞的氧化損傷得到改善[18]。

3.2 circRNA 通過(guò)調(diào)節(jié)自噬通量在NAFLD 中發(fā)揮作用 自噬是通過(guò)降解錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、受損的細(xì)胞器和脂滴來(lái)保持細(xì)胞和組織穩(wěn)態(tài)的重要過(guò)程，恢復(fù)自噬能力可以改善NAFLD 癥狀[19]。研究表明，哺乳動(dòng)物的線粒體自噬亦是由PTEN誘導(dǎo)的假定蛋白激酶1（PTEN-induced putative kinase 1，PINK1）組成的通路介導(dǎo)的，該通路是目前與線粒體自噬相關(guān)的最受關(guān)注的信號(hào)通路之一[20]。相關(guān)性實(shí)驗(yàn)中，在受損肝細(xì)胞內(nèi)過(guò)表達(dá) circ_0000608 可以通過(guò)miR222/PINK1 軸增加線粒體自噬通量，抑制肝星狀細(xì)胞增殖來(lái)改善肝纖維化，從而達(dá)到防止肝纖維化進(jìn)一步惡化或治療的目的[21]。同年，Yuan 等[22]發(fā)現(xiàn)NAFLD模型的自噬信號(hào)通路在上調(diào)circLDLR表達(dá)時(shí)被激活，脂質(zhì)沉積程度減輕。加入miR-667-5p 模擬物可以逆轉(zhuǎn)上述過(guò)程，并直接靶向SIRT1抑制自噬信號(hào)通路。在NAFLD病程中發(fā)揮作用的circRNA見(jiàn)表2。

表2 在NAFLD 病程中發(fā)揮作用的部分circRNA

4 DM 與NAFLD 共享的部分circRNA

Li 等[24]通過(guò)差異分析得到circ_0004535 和CASP8 在NAFLD 及T2DM 患者中的表達(dá)水平低于對(duì)照組，在T2DM 合并NAFLD 的患者中甚至更低，而miR-1827 在合并組中的表達(dá)卻遠(yuǎn)高于其他患者。過(guò)表達(dá)circ_0004535 和CASP8 導(dǎo)致miR-1827表達(dá)降低，同時(shí)改善了葡萄糖處理的LO2 細(xì)胞中脂肪變性的現(xiàn)象。另外，經(jīng)生物功能富集分析，ceRNA網(wǎng)絡(luò)中的特異性miRNA 主要富集在Toll 樣受體（toll-like receptor，TLR）信號(hào)通路和細(xì)胞凋亡中。TLR 作為炎癥反應(yīng)關(guān)鍵的參與者，除了驅(qū)動(dòng)炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，還會(huì)導(dǎo)致胰島細(xì)胞功能障礙，加速胰島細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)IR[25]。結(jié)合上述研究表明，circ_0004535 可以靶向結(jié)合miR-1827 調(diào)節(jié)CASP8以及TLR 信號(hào)通路和細(xì)胞凋亡相關(guān)功能，參與DM合并NAFLD 的發(fā)展。在另一研究中，相比于對(duì)照組，NAFLD 患者血清中的circHIPK3 和miR-34a 水平上調(diào)，circ_0046367、miR-29a水平以及Wnt/ -連環(huán)蛋白通路下調(diào)，并且檢出TG、TC、低密度脂蛋白以及空腹和餐后2 h 血糖、糖尿病患病率均明顯升高[26]。其中，-連環(huán)蛋白已被證實(shí)具有調(diào)節(jié)糖脂質(zhì)代謝基因表達(dá)的作用[27]。經(jīng)相關(guān)性分析，可以假設(shè)c irc_0046367/miR-34a 軸和circHIPK3/miR-29a 通過(guò)靶向Wnt/ -連環(huán)蛋白通路來(lái)調(diào)節(jié)DM和NAFLD發(fā)展過(guò)程中葡萄糖耐量、胰島素敏感性以及脂質(zhì)代謝過(guò)程。雖然該假設(shè)涉及的具體機(jī)制尚不十分明確，但給予的前期思路依舊有助于DM 合并NAFLD 患者的治療。

此外，近年有研究團(tuán)隊(duì)確定了一種線粒體特異性circDNA，即脂肪性肝炎相關(guān)的circRNA ATP5B調(diào)節(jié)因子（steatohepatitis-associated circRNA ATP5B regulator，SCAR），經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在小鼠體內(nèi)可以靶向circSCAR 來(lái)緩解高脂飲食引起的肝硬化和IR[28]，另有研究在糖尿病視網(wǎng)膜微血管病變的模型中發(fā)現(xiàn)circSCAR 表達(dá)顯著下調(diào)，其靶向的線粒體功能相關(guān)蛋白（Drp1 和Fis1）上調(diào)和細(xì)胞通透性相關(guān)蛋白（claudin-5、occludin 和ZO-1）下調(diào)，抑制了細(xì)胞增殖。因此，circSCAR 不僅可以改善高脂引起的肝纖維化和IR，還可以緩解高糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，緩解高濃度葡萄糖下人視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖抑制，改善線粒體功能和通透性損傷。在DM 和NAFLD 病程中均發(fā)揮作用的circRNA 見(jiàn)表3。

表3 在DM 和NAFLD 病程中均發(fā)揮作用的部分circRNA

5 總結(jié)

證據(jù)表明，circRNA 與DM、NAFLD 及其并發(fā)癥的發(fā)展密切相關(guān)，主要表現(xiàn)為病理狀態(tài)下circRNA的表達(dá)上調(diào)、下調(diào)或與正常生理狀態(tài)下出現(xiàn)的差異表達(dá)。借此，可以將circRNA 在疾病中的作用初步分為3 種：參與疾病的發(fā)病機(jī)制，作為發(fā)現(xiàn)疾病的生物標(biāo)記物，以及作為疾病的治療靶點(diǎn)。通過(guò)糾正這些在疾病期間表達(dá)異常的circRNA 來(lái)扭轉(zhuǎn)代謝紊亂的局面或許可以為臨床治療應(yīng)用提供啟示。并且這種基于circRNA 的基因療法旨在通過(guò)影響circRNA/miRNA/下游基因信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)軸來(lái)恢復(fù)糖脂代謝穩(wěn)態(tài)，進(jìn)一步說(shuō)明了特定的circRNA 有望成為預(yù)防或挽救疾病進(jìn)展以及惡化的治療靶點(diǎn)。

利益沖突 所有作者聲明無(wú)利益沖突