环状RNA在免疫炎症反应中的作用及其在口腔疾病中的研究进展

作者：张儒雅，李彧婷，林莉，中国医科大学口腔医学院·附属口腔医院牙周病科

许多环状RNA（circular RNA，circRNA）作为相互竞争的内源性RNA具有丰富稳定的潜在功能。circRNA可由外显子或内含子产生，两种circRNA在基因表达调控方面具有潜在功能的证据都已被发现。最近研究显示，内源性的circRNA可作为微小RNA（microRNA，miRNA）海绵与miRNA结合并因此抑制它们的功能，而且一些研究已经证实miRNA与骨关节炎、糖尿病、口腔癌等多种类型的人类疾病有关，因此circRNA的海绵活动也会影响这些疾病的生物学过程。本文对circRNA在调控各类免疫炎症反应中的作用及其在口腔疾病中的研究进展做一综述，并对其在口腔医学领域中的研究方向进行展望。

1.circRNA概述

1.1circRNA的形成及特征

circRNA是一种共价闭合RNA分子，不具有5′末端帽子和3′末端ployA尾，由编码基因的前mRNA通过剪接（典型和替代的非典型剪接）形成，其成熟受顺式和反式元件的调控。circRNA作为各类疾病的潜在生物标志具有以下特征：（1）只有少部分circRNA来源于内含子，其余大部分circRNA来源于外显子；（2）细胞内的circRNA非常稳定，部分细胞质中的circRNA半衰期超过48h；（3）circRNA具有不同物种间的保守性及组织和发育阶段的特异性；（4）与它们的线性类似物相比较而言，circRNA的合成是保守且通用的，对外切核酸酶具有抗性，并且它们的表达水平通常高于它们的线性形式。

1.2circRNA的生物学功能

作为近年来的研究热点，circRNA具有充当miRNA海绵的作用，从而调控其亲本基因或线性mRNA的表达。现已证实，circRNA作为miRNA海绵参与多种疾病生物学过程的调控。Song等研究发现，hsa_circ_001564敲除显著抑制了人骨肉瘤细胞（HOS）G0/G1期的增殖活性，诱导细胞周期阻滞，促进了HOS和人成骨肉瘤细胞（MG-63）的凋亡；并且双荧光素酶报告实验证实，miR-29c-3p包含与hsa_circ_0001564互补的结合区域。该研究证实了hsa_circ_0001564充当miR-29c-3p海绵可以调节骨肉瘤的致瘤性。另有研究表明，ciRS-7包含多个串联的反miRNA-7序列。

Lukiw利用Northernblot杂交技术和循环敏感的circRNA探测核糖核酸外切酶RNaseR，提供了在散发性阿尔茨海默病海马CA1区中miRNA-7-circRNA系统失调的初步证据。除此之外，circRNA还可作为反转录转座子介导假基因的产生；与蛋白质结合形成RNA-蛋白复合物；并且具有翻译与编码蛋白质的功能。

2.circRNA在免疫调控及炎症反应中的潜在作用

Wang等研究表明，circRNA100783的表达受时间和CD28相关的CD8（+）T细胞老化期间抗原暴露的影响，并且circRNA100783可能在CD28依赖性CD8（+）T细胞衰老过程中调节磷蛋白相关信号的传导。因此，他们认为circRNA100783可作为免疫衰老潜在的细胞内标志物。另外，脂多糖（LPS）诱导小鼠巨噬细胞产生的circRNAm circRasGEF1B能够正向调节Toll样受体4/脂多糖（TLR4/LPS）途径中细胞间黏附分子-1（ICAM-1）抗体的表达，并且mcircRasGEF1B还可调控成熟的ICAM-1mRNA的稳定性。这些发现提示在circRNA的大家族中有一类circRNA在微调免疫应答及保护细胞抵抗微生物感染的免疫反应中扮演重要角色。

在矽肺的病理过程中，二氧化硅（SiO2）进入肺细胞会引起炎症级联的吞噬作用，导致成纤维细胞增殖和迁移，从而引发肺纤维化。为了阐明circRNA在SiO2诱导的肺巨噬细胞炎症中的作用，Yang等研究了circRNA所作用的细胞凋亡、增殖和迁移的上游分子机制及功能效应，结果显示：SiO2进入肺细胞导致circZC3H4RNA表达增加和ZC3H4蛋白水平增加；circZC3H4RNA和ZC3H4蛋白参与SiO2诱导的巨噬细胞活化；SiO2激活的巨噬细胞通过circZC3H4RNA/ZC3H4途径促进成纤维细胞增殖和迁移。该研究表明，SiO2诱导的circZC3H4RNA/ZC3H4途径的启动促进了肺巨噬细胞活化，提示circRNA参与矽肺病理过程中的肺巨噬细胞炎症反应。

炎症反应可加速软骨降解，在骨关节炎的发生发展中起到重要作用。Wu等研究中用白细胞介素-1β（IL-1β）刺激软骨细胞后，hsa_circ_0005105表达显著上调，进一步研究表明，hsa_circ_0005105能抑制Ⅱ型胶原蛋白聚糖的表达，促进基质金属蛋白酶-13（MMP-13）和含血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶-4（ADAMTS-4）的表达以及前列腺素E2（PGE2）、IL-6和IL-8的生成，但hsa_circ_0005105的线性序列并不能，提示has_circ_0005105可促进软骨细胞炎症反应的发生。系统性红斑狼疮（SLE）是一种典型的自身免疫介导的以免疫性炎症为突出表现的弥漫性结缔组织病，常累及多系统、多器官，其中最常见的并发症为狼疮肾炎（LN）。

Li等研究对SLE患者T细胞中的circRNA表达谱进行了测量，并生成稳定的hsa_circ_0045272基因敲除的Jurkat细胞。该研究显示，hsa_circ_0045272可与hsa_miR_6127结合，并且hsa_circ_0045272敲除显著提高了活化Jurkat细胞的IL-2生成，提示circRNA在SLE中存在表达异常，并揭示了hsa_circ_0045272在负调控细胞凋亡和IL-2分泌及其潜在机制中的作用。

Luan等首次提供了肾的circRNA分析及LN中circRNA和miRNA之间的相互作用网络，发现circHLA-C的表达与蛋白尿、血清肌酐、肾脏活性指数和新月形肾小球数量呈正相关；并且miR-150在高慢性指数LN患者的反复肾活检中显著增加，通过调节纤维化相关基因促进肾纤维化。与正常肾组织相比，LN中的circHLA-C升高2.72倍，miR-150下降66%，并且在circHLA-C与miR-150之间存在一种完美的结合序列。该研究可以证明，circHLA-C通过发挥miR-150海绵作用在LN的发病机制中起着重要的作用。

3.circRNA在口腔医学中的研究进展

3.1circRNA在牙周病学中的研究进展

牙周炎是一种慢性进行性疾病，其特点是牙周组织的丧失。牙周膜干细胞（PDLSCs）的再生能力可促进其自我更新和多分化，尤其是成骨分化，并且PDLSCs已被证明能够产生典型的牙周膜样组织，以再生被牙周炎破坏的组织。研究表明，丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路对骨骼发育和骨骼内稳态至关重要，同时在PDLSCs的成骨分化中起到重要作用。

Gu等通过KEGG分析发现，circRNABANP、circRNAITCH、miRNA34a、miRNA146a是MAPK通路的重要组成部分。并且miRNA34a和miRNA146a都与人间充质干细胞的成骨分化密切相关，miRNA146a可促进PDLSCs分化。此外circRNABANP和circRNAITCH被预测可与miRNA34a、miRNA146a结合。因此可以推断，circRNABANP和circRNAITCH可能与miRNA34a和miRNA146a相互作用，通过MAPK通路调控PDLSCs成骨分化。

Qian等通过检测骨形态发生蛋白2（BMP2）诱导的小鼠胚胎成骨细胞前体细胞（MC3T3-E1）成骨分化过程中circRNA的差异表达谱发现，circ19142和circ5846与成骨细胞分化有关，BMP2可能通过circ19142/circ5846-miRNA-mRNA靶向轴诱导成骨分化。Zheng等在PDLSCs成骨分化过程中检测到12693个circRNA转录本，并且发现circRNA的表达显示了阶段特异性。这些证据都表明，circRNA在PDLSCs成骨分化的生物学过程中起到了不可或缺的作用，与牙周炎的进展和牙周组织的再生密切相关。

3.2circRNA在口腔恶性肿瘤中的研究进展

circRNA已被证明与肺癌、子宫内膜癌、食管鳞状细胞癌、结直肠癌和胃癌等多种恶性肿瘤存在关联。例如，用小干扰RNA（siRNA）敲减人肝癌细胞（HCC）中的hsa_circ_0001649后，MMP-9、MMP-10和MMP-13的mRNA水平显著升高，表明hsa_circ_0001649表达水平较低与HCC的转移呈正相关；乳腺癌中存在着circRNA-000911/miR-449途径，并且circRNA-000911的过度表达可以增强Notch1信号通路的表达，表明circRNA-000911在乳腺癌中起着抗肿瘤作用。这些研究结果对口腔恶性肿瘤中circRNA作用的研究同样具有重大意义。

最近已有研究报道，circRNA与口腔恶性肿瘤的发生发展存在着一定程度的联系。口腔鳞状细胞癌（OSCC）是世界上最常见的口腔癌，Wang等通过构建肿瘤坏死因子-α（TNF-α）凋亡模型，进而将凋亡模型中circRNA的表达谱与未经治疗的OSCC细胞中circRNA的表达谱进行比较，确认circDOCK1与OSCC细胞的凋亡有关，并且构建了circDOCK1/miR-196a-5p/BIRC3轴。最终的研究结果表明，circDOCK1通过发挥内源竞争RNA（ceRNA）的功能从而调节凋亡抑制基因BIRC3的表达并且参与了OSCC细胞的凋亡。

Chen等研究发现，circRNA_100290是OSCC发展的一个重要调节器，在OSCC组织中表达上调并与人周期素依赖性激酶6（CDK6）共同表达。该研究报告显示，CDK6是miR-29b的直接靶点，并且circRNA_100290可直接与miR-29b的家族成员结合。因此，研究人员认为circRNA_100290可作为一种相互竞争的内源性RNA，通过吸附miR-29b家族成员来调节CDK6的表达。除此之外，有学者研究表明，circRNA在舌鳞状细胞癌组织中也具有显著的差异表达。以上结果都表明circRNA在口腔恶性肿瘤中具有潜在作用。

4.circRNA在口腔医学领域中的研究展望

虽然目前直接研究circRNA与口腔疾病关系的相关文献屈指可数，但miRNA已被证实在颞下颌关节病、口腔扁平苔藓、牙周炎等各类口腔疾病的发生发展中有着重要的作用，并且已有报道证实了circRNA竞争性结合miRNA从而调控口腔疾病的通路。因此，circRNA很可能通过海绵活动对口腔疾病产生重要影响，为口腔医学中circRNA的研究方向提供新的思路。此外，已有学者初步证明circRNA对胚胎发育的调控作用。因此，口腔颌面部发育畸形及先天性牙缺失等口腔发育遗传性疾病也可作为circRNA研究领域的拓展方向。

来源：张儒雅,李彧婷,林莉.环状RNA在免疫炎症反应中的作用及其在口腔疾病中的研究进展[J].中国实用口腔科杂志,2019,12(06):376-380.

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