引用本文： 徐康乔, 夏世金, 王坚, 周敏, 双晓萍. 环状 RNA 与呼吸系统疾病. 中国呼吸与危重监护杂志, 2020, 19(6): 611-616. doi: 10.7507/1671-6205.201909009 复制
环状 RNA（circular RNAs，CircRNAs）是一类以共价闭合的连续环为特征的单链非编码 RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）。与线性 RNA 不同的是，CircRNAs 的 3’和 5’端直接联结成环，这赋予其许多独特的性质，并在多种疾病的发生发展中扮演了重要的角色，是目前的研究热点[1]。有研究表明 CircRNAs 参与调控多种呼吸系统疾病的发生发展，使其有望成为诊治呼吸疾病的新靶点[2]。
早在 1976 年 Sanger 等[3]就发现 CircRNAs 的存在，1991 年 Nigro 等[4]首次在人类细胞中发现 CircRNAs，但之前由于研究技术所限，人们仅把它们看作是转录过程中的副产物。近年来随着高通量测序技术和生物信息学发展，才发现它们丰富的表达和特殊的功能，2012 年 Salzman 等[5]利用高通量测序技术在人体白细胞、人源胚胎干细胞 H9、Hela 细胞中发现相当数量的 CircRNAs。CircRNAs 分子普遍表达于人体各组织细胞，其种类丰富，迄今为止已发现了 30 000 多种不同的 CircRNAs，而且它们各自有着不同的功能[6]。本文将对 CircRNAs 的研究背景、形成机制、生物学功能，以及在各种呼吸系统疾病中的研究进展进行综述，希望为呼吸系统疾病的诊治提供新的思路。
1 CircRNAs 的生物合成与调控
在剪接体（spliceosome）的催化下，CircRNAs 由 mRNA 前体（precursor messenger RNAs）反向剪接（back-splicing）而成[7]，一个剪接供体位点连接到该 RNA 序列上游的剪接受体位点，生成 CircRNAs 分子[4, 8]。
CircRNAs 形成方式包括内含子配对驱动的环化（intron-pairing-driven circularization）和套索驱动的环化（lariat-driven circular）。前者通过形成反向互补模体[9]，把整个 RNA 分子首尾两端通过氢键相连，最后剪接成环[10]。而套索驱动的环化是在常规线性剪接过程中发生了外显子跳读（exon skipping），形成一含有外显子的套索结构，切除多余部分后形成 CircRNAs[11]。
另外一些 RNA 结合蛋白（RNA binding proteins，RBPs）也参与 CircRNAs 的形成，这些蛋白通过结合特定的内含子，帮助 5’和 3’端附近的序列相互靠近，再通过反向剪接使 RNA 成环[12]。
2 CircRNAs 的分类
CircRNAs 分为三类：只包含外显子的 CircRNAs 称之为外显子型 CircRNAs（exonic CircRNAs，EcircRNAs），只有内含子的为内含子型 CircRNAs（intronic CircRNAs，ciRNAs），以及两者皆有的外显子–内含子型 CircRNAs（exon-intron circRNAs，EIciRNAs）。其中外显子型 CircRNAs 最为常见，在细胞内分布广泛[13]；内含子型和外显子–内含子型含量较少，主要分布于细胞核内[14-15]（图 1）。
图1
三类 CircRNAs 结构与合成示意图
外显子–内含子型 CircRNAs、外显子型 CircRNAs、内含子型 CircRNAs，以及内含子配对驱动环化、套索驱动环化、RBPs 驱动环化三种环化形成机制
3 CircRNAs 的功能
3.1 CircRNAs 吸附调控微 RNAs
CircRNAs 在细胞内充当吸附微 RNAs（microRNAs，miRNAs）的海绵，调节 miRNAs 的功能[16]。2013 年 Hansen 等[17]证实在小鼠脑组织内 CircRNAs 能够通过吸附 miR-7（microRNA-7）发挥生物学作用，并将其命名为 ciRS-7（circular RNA sponge for miR-7）。ciRS-7 拥有 70 多个 miR-7 结合位点，能够强烈抑制 miR-7 作用的发挥。雄性的性别决定基因（sex-determining region Y，SRY）的 CircRNAs 能吸附 miR-138，其 miR-138 结合位点多达 16 个[17-18]。CircRNAs 高表达水平、稳定性以及大量的 miRNAs 结合位点，使其具有很强的海绵样吸附作用[8]。
3.2 CircRNAs 的蛋白结合作用
CircRNAs 能够吸附 RBPs，并通过储存、分选和转移 RBPs ，调节其功能[12]。2017 年 Abdelmohsen 等[19]报道 Hela 细胞中 circ-PABPN1 可以特异性结合 HuR，从而抑制 HuR 与核多聚腺苷酸结合蛋白［poly（A）binding protein nuclear 1，PABPN1］的 mRNA 结合。Du 等[20]也发现在衰老心脏细胞内高表达的 circ-FOXO3，能与 Id-1、E2F1、HIF-α 和 FAK 等抗衰老和抗应激蛋白相结合，并抑制它们发挥作用，加速细胞的衰老。
3.3 CircRNAs 编码蛋白
1995 年，Chen 等[21]在体外实验中发现 circRNAs 如果含有内部核糖体结合位点，便能启动翻译过程编码蛋白质。2017 年以来几项研究提示一些内源性 circRNAs 可以在细胞内合成蛋白质。Legnini 等[22]报告在鼠科动物和人类的成肌细胞中的 Circ-ZNF609 能够作为模板，结合多聚核糖体翻译生成蛋白质。2018 年 Yang 等[23]验证了正常人脑组织和胶质母细胞瘤中表达的 circ-FBXW7，可以编码蛋白 FBXW7-185aa。
3.4 CircRNAs 的转录调控作用
大多数内含子型 CircRNAs 位于细胞核，其主要功能是调节亲本基因的转录，如果对它们进行敲除，它们亲本基因的转录活性就会降低，例如 ci-ankrd52 对 RNA 聚合酶Ⅱ催化的转录起着正性调节作用[24]。外显子–内含子型 CircRNAs 也主要位于细胞核内，它们通过和 U1 核小核糖核蛋白（U1 small nuclear ribonucleoproteins，U1 snRNP）形成 circRNA-U1 snRNP 复合体，促进 RNA 聚合酶Ⅱ复合体的活性，增加亲本基因的转录[15]（图 2）。
图2
CircRNAs 的功能示意图
a. CircRNAs 吸附 miRNAs，抑制其功能，并调节相应 mRNA 的翻译过程；b. CircRNAs 吸附 RBPs 并影响其功能；c. CircRNAs 作为合成模板编码蛋白；d. 外显子–内含子型 CircRNAs 和内含子型 CircRNAs 通过作用于 RNA 聚合酶Ⅱ，调节亲本基因的转录
4 CircRNAs 与呼吸系统疾病
4.1 CircRNAs 与肺癌
研究显示 CircRNAs 在肺癌细胞的增殖、凋亡、侵袭、转移中扮演了重要的角色，它在肿瘤组织和癌旁组织的表达存在着显著的差异性[25]。如 ciRS-7 在非小细胞肺癌的发生中起着重要作用，肿瘤组织中 ciRS-7 表达水平相对于正常组织显著增高，它通过 ciRS-7/miR-7/NF-κB 轴起作用，负性调控 miR-7 并活化 NF-κB 与下游分子，促进肺癌细胞的迁移、侵袭、增殖[26]。另外，Wang 等[27]报告了 hsa_circ_0012673 在肺腺癌中表达显著上调，它通过 has_circ_0012673/miR-22/ErbB3 轴发挥作用。在五种肺腺癌细胞系（H1792、A549、PC9、H1703 与 H1793）中，其表达水平较人支气管上皮细胞明显上升。虽然 CircRNAs 与肺癌关系的研究近年来才开展，但已经发现不少与肿瘤发生发展的相关 CircRNAs，诸如 circHIPK3、hsa_circ_0007385、hsa_circ_0013958、circFOXO3、circPRKCI 等（表 1）。
表1
肺癌相关的 CircRNAs
一些 CircRNAs 对肺癌有抑制作用。Wan 等[28]通过对 78 对非小细胞肺癌标本和癌旁组织检测，发现 cir-ITCH 在肿瘤组织中表达显著减少，它通过竞争性结合 miR-7 和 miR-214，增强亲本基因 ITCH 的表达。而 ITCH 作为 E3 泛素连接酶，能通过蛋白酶体降解途径来降解磷酸化的蓬乱蛋白 2（Dishevelled 2，DVL2），DVL2 的低表达可进一步抑制 Wnt/β-catenin 信号通路，从而抑制肿瘤的生长。
4.2 CircRNAs 与肺结核
鉴于肺结核的现有诊断方法的不足，不少学者研究如何在血中找到更敏感且特异的诊断标志物。Zhang 等[50]比较了肺结核患者和健康者血浆中 CircRNAs 表达谱，发现了 170 种 CircRNAs 的表达存在显著差异（≥2 倍），其中 102 种上调，68 种下调，26 种 CircRNAs 上调达 5 倍以上。特别是 hsa_circRNA_14623、hsa_circ_09585 和 hsa_circ_005538 在肺结核患者血液中明显不同，提示它们可能作为新的结核诊断标志物。在活动性肺结核患者中，外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中的 CircRNAs 也会出现变化，相比于全血和红细胞，PBMC 中 CircRNAs 种类更丰富[51]。Zhuang 等[52]对比了活动性肺结核患者和健康对照组，在 PBMC 中找到了 523 种 CircRNAs 表达发生了显著变化（>2 倍，P<0.05），其中上调 199 种，下调 324 种。Huang 等[53]分析了 PBMC 中的多个有显著表达差异的 CircRNAs，has_circRNA_001937 作为候选活动性肺结核标志物有着较高的敏感性（72.2%）与特异性（90.0%），而经过有效抗结核治疗后，其表达明显下降。
4.3 CircRNAs 与急性呼吸窘迫综合征
目前 CircRNAs 和急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）关系的研究仍在动物实验阶段。Wan 等[54]检测了脂多糖诱导造模的 ARDS 大鼠肺组织的 13 438 种 CircRNAs，与正常大鼠对比，395 种上调，562 种下调。特别是其中上调的 mmu_circRNA_19423、rno_circRNA_010489、rno_circRNA_011426、mmu_circRNA_30664 和下调的 rno_circRNA_005564 通过 miRNAs 海绵作用，调节相应 miRNAs 和下游蛋白表达，在 ARDS 的发生上起重要作用。Li 等[55]检测了急性肺损伤模型小鼠与正常对照小鼠，在 12 659 种 CircRNAs 中找到了 381 种显著上调的 CircRNAs，另有 200 种 CircRNAs 下调，这些 CircRNAs 主要涉及 MAPK、Wnt、灶性粘附因子等信号通路。CircRNAs 在 ARDS 肺组织中的广泛分布和显著的差异表达，说明这些 CircRNAs 介导的基因表达变化在疾病的发生过程有着重要作用。
4.4 CircRNAs 与肺动脉高压
肺动脉高压是包括各种因素所造成的肺动脉压力异常升高的一种病理生理状态。既往研究已证实 miRNAs 和 lncRNA 等非编码 RNA 在肺动脉高压的发生过程中起重要作用[56]，近来 CircRNAs 在肺动脉高压中的作用被逐步认识。我们课题组率先使用 CircRNAs 芯片技术在低氧性肺动脉高压小鼠肺组织中发现了多个差异性表达的 CircRNAs，其中显著上调的 CircRNAs 有 23 种，显著下调 CircRNAs 有 41 种。进一步通过分析 circRNA-miRNA-mRNA 网络和利用基因本体数据库和基因组百科全书了解其调控的相关机制与通路，我们发现这些差异性表达的 CircRNAs 可能在低氧性肺动脉高压起着关键作用[57]。并且我们通过实验研究证实慢病毒介导的 mmu-circ-0001033 过表达可以抑制小鼠肺动脉平滑肌细胞的增殖[58]。Miao 等[59]通过比较慢性血栓栓塞性肺动脉高压和正常对照组的外周血 CircRNAs，找到了 351 种差异表达的 CircRNAs，其中上调 122 种，下调 229 种。特别是下调的 hsa_circ_0002062 和 hsa_circ_0022342，不但调节众多 miRNAs（前者 761 种、后者 453 种），更重要的是它们参与了一些重要信号通路。hsa_circ_0002062 作为 hsa-miR-942-5p 的海绵，进一步调节周期蛋白依赖性激酶 6（cyclin-dependent kinase 6, CDK6），而 hsa_circ_0022342 是 hsa_circ_0022342–hsa-miR-940–CRKL–ErbB 信号通路重要一环，ErbB 参与细胞的生长增殖，影响肺动脉高压发生过程。
4.5 CircRNAs 与矽肺
矽肺是尘肺中最为常见的一种类型。Fang 等[60]在矽肺模型小鼠组织找到 120 种有着差异表达的 circRNAs，其中上调 73 种，下调 47 种，包括了 HECTD1（HECT domain E3 ubiquitin protein ligase 1）基因，HECTD1 基因的产物可能通过泛素化介导矽肺患者肺部炎症与纤维化过程。接触 SiO2 使上皮细胞内 circHECTD1 水平明显升高，抑制下游 HECTD1 蛋白的表达，诱导上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），从而促进肺纤维化。另一个参与矽肺发病过程重要的蛋白 PPP1R13B，它是 p53 家族促凋亡蛋白（the apoptosis-stimulating proteins of the p53 family，ASPPs）之一，Cheng 等[61]发现成纤维细胞接触 SiO2 后 ppp1r13b 基因编码的 CircRNAs（ciR-012091）表达下降，通过内源竞争性 RNA 作用使下游的 PPP1R13B 蛋白表达增加，PPP1R13B 进一步促进成纤维细胞的增殖和迁移，加剧肺纤维化。
5 总结
CircRNAs 作为近年的研究热点，在临床一线可以有两方面的应用：诊断和预后判断的标志物以及新的治疗靶点[62-63]。CircRNAs 的环状结构让其不易被核酸酶分解，因而具有高度的稳定性，该稳定性使其作为诊断标志物有天然的优势[11]。通过检测组织或体液中特定 CircRNAs 可以帮助诊断呼吸系统疾病[64]。另外，CircRNAs 对疾病的发生、发展、转归有着重要的影响，如前文所述 cir-ITCH 质粒转入肺癌细胞系（A549、NCI-H460），可以增强 ITCH 基因的表达，抑制肿瘤细胞增殖[28]，而提高 mmu-circ-0001033 表达可以显著抑制小鼠肺动脉平滑肌细胞的增殖[58]，提示可以利用 CircRNAs 作为药物来治疗疾病。由此可见，CircRNAs 在呼吸系统疾病的诊断、治疗评价和预后判断中展现了重要的理论意义和潜在的应用价值。
利益冲突：本文不涉及任何利益冲突。
环状 RNA（circular RNAs，CircRNAs）是一类以共价闭合的连续环为特征的单链非编码 RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）。与线性 RNA 不同的是，CircRNAs 的 3’和 5’端直接联结成环，这赋予其许多独特的性质，并在多种疾病的发生发展中扮演了重要的角色，是目前的研究热点[1]。有研究表明 CircRNAs 参与调控多种呼吸系统疾病的发生发展，使其有望成为诊治呼吸疾病的新靶点[2]。
早在 1976 年 Sanger 等[3]就发现 CircRNAs 的存在，1991 年 Nigro 等[4]首次在人类细胞中发现 CircRNAs，但之前由于研究技术所限，人们仅把它们看作是转录过程中的副产物。近年来随着高通量测序技术和生物信息学发展，才发现它们丰富的表达和特殊的功能，2012 年 Salzman 等[5]利用高通量测序技术在人体白细胞、人源胚胎干细胞 H9、Hela 细胞中发现相当数量的 CircRNAs。CircRNAs 分子普遍表达于人体各组织细胞，其种类丰富，迄今为止已发现了 30 000 多种不同的 CircRNAs，而且它们各自有着不同的功能[6]。本文将对 CircRNAs 的研究背景、形成机制、生物学功能，以及在各种呼吸系统疾病中的研究进展进行综述，希望为呼吸系统疾病的诊治提供新的思路。
1 CircRNAs 的生物合成与调控
在剪接体（spliceosome）的催化下，CircRNAs 由 mRNA 前体（precursor messenger RNAs）反向剪接（back-splicing）而成[7]，一个剪接供体位点连接到该 RNA 序列上游的剪接受体位点，生成 CircRNAs 分子[4, 8]。
CircRNAs 形成方式包括内含子配对驱动的环化（intron-pairing-driven circularization）和套索驱动的环化（lariat-driven circular）。前者通过形成反向互补模体[9]，把整个 RNA 分子首尾两端通过氢键相连，最后剪接成环[10]。而套索驱动的环化是在常规线性剪接过程中发生了外显子跳读（exon skipping），形成一含有外显子的套索结构，切除多余部分后形成 CircRNAs[11]。
另外一些 RNA 结合蛋白（RNA binding proteins，RBPs）也参与 CircRNAs 的形成，这些蛋白通过结合特定的内含子，帮助 5’和 3’端附近的序列相互靠近，再通过反向剪接使 RNA 成环[12]。
2 CircRNAs 的分类
CircRNAs 分为三类：只包含外显子的 CircRNAs 称之为外显子型 CircRNAs（exonic CircRNAs，EcircRNAs），只有内含子的为内含子型 CircRNAs（intronic CircRNAs，ciRNAs），以及两者皆有的外显子–内含子型 CircRNAs（exon-intron circRNAs，EIciRNAs）。其中外显子型 CircRNAs 最为常见，在细胞内分布广泛[13]；内含子型和外显子–内含子型含量较少，主要分布于细胞核内[14-15]（图 1）。
图1
三类 CircRNAs 结构与合成示意图
外显子–内含子型 CircRNAs、外显子型 CircRNAs、内含子型 CircRNAs，以及内含子配对驱动环化、套索驱动环化、RBPs 驱动环化三种环化形成机制
3 CircRNAs 的功能
3.1 CircRNAs 吸附调控微 RNAs
CircRNAs 在细胞内充当吸附微 RNAs（microRNAs，miRNAs）的海绵，调节 miRNAs 的功能[16]。2013 年 Hansen 等[17]证实在小鼠脑组织内 CircRNAs 能够通过吸附 miR-7（microRNA-7）发挥生物学作用，并将其命名为 ciRS-7（circular RNA sponge for miR-7）。ciRS-7 拥有 70 多个 miR-7 结合位点，能够强烈抑制 miR-7 作用的发挥。雄性的性别决定基因（sex-determining region Y，SRY）的 CircRNAs 能吸附 miR-138，其 miR-138 结合位点多达 16 个[17-18]。CircRNAs 高表达水平、稳定性以及大量的 miRNAs 结合位点，使其具有很强的海绵样吸附作用[8]。
3.2 CircRNAs 的蛋白结合作用
CircRNAs 能够吸附 RBPs，并通过储存、分选和转移 RBPs ，调节其功能[12]。2017 年 Abdelmohsen 等[19]报道 Hela 细胞中 circ-PABPN1 可以特异性结合 HuR，从而抑制 HuR 与核多聚腺苷酸结合蛋白［poly（A）binding protein nuclear 1，PABPN1］的 mRNA 结合。Du 等[20]也发现在衰老心脏细胞内高表达的 circ-FOXO3，能与 Id-1、E2F1、HIF-α 和 FAK 等抗衰老和抗应激蛋白相结合，并抑制它们发挥作用，加速细胞的衰老。
3.3 CircRNAs 编码蛋白
1995 年，Chen 等[21]在体外实验中发现 circRNAs 如果含有内部核糖体结合位点，便能启动翻译过程编码蛋白质。2017 年以来几项研究提示一些内源性 circRNAs 可以在细胞内合成蛋白质。Legnini 等[22]报告在鼠科动物和人类的成肌细胞中的 Circ-ZNF609 能够作为模板，结合多聚核糖体翻译生成蛋白质。2018 年 Yang 等[23]验证了正常人脑组织和胶质母细胞瘤中表达的 circ-FBXW7，可以编码蛋白 FBXW7-185aa。
3.4 CircRNAs 的转录调控作用
大多数内含子型 CircRNAs 位于细胞核，其主要功能是调节亲本基因的转录，如果对它们进行敲除，它们亲本基因的转录活性就会降低，例如 ci-ankrd52 对 RNA 聚合酶Ⅱ催化的转录起着正性调节作用[24]。外显子–内含子型 CircRNAs 也主要位于细胞核内，它们通过和 U1 核小核糖核蛋白（U1 small nuclear ribonucleoproteins，U1 snRNP）形成 circRNA-U1 snRNP 复合体，促进 RNA 聚合酶Ⅱ复合体的活性，增加亲本基因的转录[15]（图 2）。
图2
CircRNAs 的功能示意图
a. CircRNAs 吸附 miRNAs，抑制其功能，并调节相应 mRNA 的翻译过程；b. CircRNAs 吸附 RBPs 并影响其功能；c. CircRNAs 作为合成模板编码蛋白；d. 外显子–内含子型 CircRNAs 和内含子型 CircRNAs 通过作用于 RNA 聚合酶Ⅱ，调节亲本基因的转录
4 CircRNAs 与呼吸系统疾病
4.1 CircRNAs 与肺癌
研究显示 CircRNAs 在肺癌细胞的增殖、凋亡、侵袭、转移中扮演了重要的角色，它在肿瘤组织和癌旁组织的表达存在着显著的差异性[25]。如 ciRS-7 在非小细胞肺癌的发生中起着重要作用，肿瘤组织中 ciRS-7 表达水平相对于正常组织显著增高，它通过 ciRS-7/miR-7/NF-κB 轴起作用，负性调控 miR-7 并活化 NF-κB 与下游分子，促进肺癌细胞的迁移、侵袭、增殖[26]。另外，Wang 等[27]报告了 hsa_circ_0012673 在肺腺癌中表达显著上调，它通过 has_circ_0012673/miR-22/ErbB3 轴发挥作用。在五种肺腺癌细胞系（H1792、A549、PC9、H1703 与 H1793）中，其表达水平较人支气管上皮细胞明显上升。虽然 CircRNAs 与肺癌关系的研究近年来才开展，但已经发现不少与肿瘤发生发展的相关 CircRNAs，诸如 circHIPK3、hsa_circ_0007385、hsa_circ_0013958、circFOXO3、circPRKCI 等（表 1）。
表1
肺癌相关的 CircRNAs
一些 CircRNAs 对肺癌有抑制作用。Wan 等[28]通过对 78 对非小细胞肺癌标本和癌旁组织检测，发现 cir-ITCH 在肿瘤组织中表达显著减少，它通过竞争性结合 miR-7 和 miR-214，增强亲本基因 ITCH 的表达。而 ITCH 作为 E3 泛素连接酶，能通过蛋白酶体降解途径来降解磷酸化的蓬乱蛋白 2（Dishevelled 2，DVL2），DVL2 的低表达可进一步抑制 Wnt/β-catenin 信号通路，从而抑制肿瘤的生长。
4.2 CircRNAs 与肺结核
鉴于肺结核的现有诊断方法的不足，不少学者研究如何在血中找到更敏感且特异的诊断标志物。Zhang 等[50]比较了肺结核患者和健康者血浆中 CircRNAs 表达谱，发现了 170 种 CircRNAs 的表达存在显著差异（≥2 倍），其中 102 种上调，68 种下调，26 种 CircRNAs 上调达 5 倍以上。特别是 hsa_circRNA_14623、hsa_circ_09585 和 hsa_circ_005538 在肺结核患者血液中明显不同，提示它们可能作为新的结核诊断标志物。在活动性肺结核患者中，外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中的 CircRNAs 也会出现变化，相比于全血和红细胞，PBMC 中 CircRNAs 种类更丰富[51]。Zhuang 等[52]对比了活动性肺结核患者和健康对照组，在 PBMC 中找到了 523 种 CircRNAs 表达发生了显著变化（>2 倍，P<0.05），其中上调 199 种，下调 324 种。Huang 等[53]分析了 PBMC 中的多个有显著表达差异的 CircRNAs，has_circRNA_001937 作为候选活动性肺结核标志物有着较高的敏感性（72.2%）与特异性（90.0%），而经过有效抗结核治疗后，其表达明显下降。
4.3 CircRNAs 与急性呼吸窘迫综合征
目前 CircRNAs 和急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）关系的研究仍在动物实验阶段。Wan 等[54]检测了脂多糖诱导造模的 ARDS 大鼠肺组织的 13 438 种 CircRNAs，与正常大鼠对比，395 种上调，562 种下调。特别是其中上调的 mmu_circRNA_19423、rno_circRNA_010489、rno_circRNA_011426、mmu_circRNA_30664 和下调的 rno_circRNA_005564 通过 miRNAs 海绵作用，调节相应 miRNAs 和下游蛋白表达，在 ARDS 的发生上起重要作用。Li 等[55]检测了急性肺损伤模型小鼠与正常对照小鼠，在 12 659 种 CircRNAs 中找到了 381 种显著上调的 CircRNAs，另有 200 种 CircRNAs 下调，这些 CircRNAs 主要涉及 MAPK、Wnt、灶性粘附因子等信号通路。CircRNAs 在 ARDS 肺组织中的广泛分布和显著的差异表达，说明这些 CircRNAs 介导的基因表达变化在疾病的发生过程有着重要作用。
4.4 CircRNAs 与肺动脉高压
肺动脉高压是包括各种因素所造成的肺动脉压力异常升高的一种病理生理状态。既往研究已证实 miRNAs 和 lncRNA 等非编码 RNA 在肺动脉高压的发生过程中起重要作用[56]，近来 CircRNAs 在肺动脉高压中的作用被逐步认识。我们课题组率先使用 CircRNAs 芯片技术在低氧性肺动脉高压小鼠肺组织中发现了多个差异性表达的 CircRNAs，其中显著上调的 CircRNAs 有 23 种，显著下调 CircRNAs 有 41 种。进一步通过分析 circRNA-miRNA-mRNA 网络和利用基因本体数据库和基因组百科全书了解其调控的相关机制与通路，我们发现这些差异性表达的 CircRNAs 可能在低氧性肺动脉高压起着关键作用[57]。并且我们通过实验研究证实慢病毒介导的 mmu-circ-0001033 过表达可以抑制小鼠肺动脉平滑肌细胞的增殖[58]。Miao 等[59]通过比较慢性血栓栓塞性肺动脉高压和正常对照组的外周血 CircRNAs，找到了 351 种差异表达的 CircRNAs，其中上调 122 种，下调 229 种。特别是下调的 hsa_circ_0002062 和 hsa_circ_0022342，不但调节众多 miRNAs（前者 761 种、后者 453 种），更重要的是它们参与了一些重要信号通路。hsa_circ_0002062 作为 hsa-miR-942-5p 的海绵，进一步调节周期蛋白依赖性激酶 6（cyclin-dependent kinase 6, CDK6），而 hsa_circ_0022342 是 hsa_circ_0022342–hsa-miR-940–CRKL–ErbB 信号通路重要一环，ErbB 参与细胞的生长增殖，影响肺动脉高压发生过程。
4.5 CircRNAs 与矽肺
矽肺是尘肺中最为常见的一种类型。Fang 等[60]在矽肺模型小鼠组织找到 120 种有着差异表达的 circRNAs，其中上调 73 种，下调 47 种，包括了 HECTD1（HECT domain E3 ubiquitin protein ligase 1）基因，HECTD1 基因的产物可能通过泛素化介导矽肺患者肺部炎症与纤维化过程。接触 SiO2 使上皮细胞内 circHECTD1 水平明显升高，抑制下游 HECTD1 蛋白的表达，诱导上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），从而促进肺纤维化。另一个参与矽肺发病过程重要的蛋白 PPP1R13B，它是 p53 家族促凋亡蛋白（the apoptosis-stimulating proteins of the p53 family，ASPPs）之一，Cheng 等[61]发现成纤维细胞接触 SiO2 后 ppp1r13b 基因编码的 CircRNAs（ciR-012091）表达下降，通过内源竞争性 RNA 作用使下游的 PPP1R13B 蛋白表达增加，PPP1R13B 进一步促进成纤维细胞的增殖和迁移，加剧肺纤维化。
5 总结
CircRNAs 作为近年的研究热点，在临床一线可以有两方面的应用：诊断和预后判断的标志物以及新的治疗靶点[62-63]。CircRNAs 的环状结构让其不易被核酸酶分解，因而具有高度的稳定性，该稳定性使其作为诊断标志物有天然的优势[11]。通过检测组织或体液中特定 CircRNAs 可以帮助诊断呼吸系统疾病[64]。另外，CircRNAs 对疾病的发生、发展、转归有着重要的影响，如前文所述 cir-ITCH 质粒转入肺癌细胞系（A549、NCI-H460），可以增强 ITCH 基因的表达，抑制肿瘤细胞增殖[28]，而提高 mmu-circ-0001033 表达可以显著抑制小鼠肺动脉平滑肌细胞的增殖[58]，提示可以利用 CircRNAs 作为药物来治疗疾病。由此可见，CircRNAs 在呼吸系统疾病的诊断、治疗评价和预后判断中展现了重要的理论意义和潜在的应用价值。
利益冲突：本文不涉及任何利益冲突。
