综述：环状 RNA 在血管衰老及衰老相关血管疾病中的功能与应用

环状 RNA（circRNAs）在血管衰老及相关疾病中作用关键，或可作诊疗靶点，本文全面综述其研究进展。

　　

引言

随着全球人口老龄化加剧，衰老相关疾病的发病率不断上升，血管衰老作为衰老相关疾病的重要危险因素，受到了广泛关注。非编码 RNA（ncRNAs）在基因表达调控中发挥着重要作用，其中环状 RNA（circRNAs）因其独特的结构和功能，成为近年来生命科学领域的研究热点。本文旨在综述 circRNAs 在血管衰老及衰老相关血管疾病中的研究进展，探讨其作为诊断标志物和治疗靶点的潜力。

血管衰老

1. 一般特征：血管衰老指血管壁进行性退变，包括结构和功能改变，涉及整个循环系统，会导致血流调节受损和心血管功能障碍。动脉衰老中，动脉僵硬度增加和血管钙化是重要特征；微血管衰老会导致组织缺氧和器官功能受损；静脉衰老则可能引发多种静脉疾病。
2. 一般生化原因：血管衰老的病理过程涉及氧化应激、线粒体功能障碍、细胞衰老、慢性炎症、血管壁微环境功能障碍、表观遗传改变和基因组不稳定等多种因素。氧化应激会导致活性氧（ROS）和活性氮（RNS）生成过多，损伤内皮细胞；线粒体功能障碍会增加 ROS 生成，激活炎症信号通路；细胞衰老会产生衰老相关分泌表型（SASP），促进炎症反应；慢性炎症与氧化应激相互作用，形成恶性循环；血管壁微环境的改变会影响血管功能；表观遗传机制和基因组不稳定也会加速血管衰老。
3. 细胞和组织重塑：在血管衰老过程中，血管壁细胞的功能发生显著变化。内皮细胞（ECs）功能障碍是血管衰老的关键驱动因素，会导致血管密度降低、内膜和中膜增厚等；血管平滑肌细胞（VSMCs）会发生表型转换，促进血管僵硬和钙化；外膜成纤维细胞（AFs）功能改变会影响血管完整性和重塑；免疫细胞在血管衰老中的作用也日益凸显，会促进炎症反应和血管重塑。此外，血管壁细胞之间通过外泌体（Exos）等进行通讯，调节血管功能。
4. 后果：血管衰老作为独立风险因素，与多种衰老相关的大血管疾病（如动脉粥样硬化、动脉瘤、外周动脉疾病、心肌梗死、缺血性中风）和微血管疾病（如急性肾损伤、年龄相关性黄斑变性、糖尿病视网膜病变、心力衰竭、高血压）密切相关。深入研究血管衰老的分子机制，有助于开发预防和治疗策略。

环状 RNA 的历史与特征

1. 历史发展：circRNAs 最早于 1976 年被发现，最初被认为是异常剪接的副产物。2012 年，RNA 测序技术的应用揭示了 circRNAs 在哺乳动物细胞转录组中的丰富性，随后其功能逐渐被阐明。近年来，circRNAs 在血管疾病中的研究取得了重要进展，为心血管疾病的诊疗提供了新方向。
2. 特征：circRNAs 具有独特的共价闭合环状结构，缺乏 5′- 帽和 3′- 聚腺苷酸尾。其形成机制包括内含子配对驱动的环化、RNA 结合蛋白（RBP）驱动的环化、外显子跳跃和内含子套索驱动的环化。circRNAs 主要来源于已知的蛋白质编码基因，具有细胞和组织特异性表达模式。核内 circRNAs 可增强基因转录，细胞质 circRNAs 可作为微小 RNA（miRNA）海绵、与 RBP 相互作用、作为分子支架或翻译蛋白质。

环状 RNA 在血管衰老中的作用

1. circRNAs 与 EC 功能：EC 功能障碍是血管衰老的关键风险因素。circRNAs 在调节 EC 的衰老、凋亡、增殖、迁移、血管生成和炎症等过程中发挥重要作用。例如，circGNAQ 通过海绵吸附 miR-146a-5p 增加 PLK2 表达，抑制 EC 衰老；circ_0005699 通过调节 miR-450b-5P/NFKB1 轴诱导炎症和凋亡。目前对 circRNAs 在 ECs 中的研究主要集中于其作为 miRNA 海绵的机制，对其他机制的研究仍有限。
2. circRNAs 与 VSMC 功能：VSMCs 是动脉壁中层的主要成分，在血管衰老过程中，VSMCs 会发生异常增殖、表型转换和功能改变。circRNAs 与 VSMC 的衰老、凋亡、增殖、迁移、钙化和分化密切相关。例如，circACTA2 通过调节 NF-κB/NLRP3 轴抑制炎症，通过调节 ILF3/CDK4 轴促进衰老；circHIPK3 通过调节 miR-106a-5p/MFN2 轴抑制钙化和分化。这些研究揭示了 circRNAs 在 VSMC 功能调节中的重要作用。
3. circRNAs 介导 ECs 和 VSMCs 的相互作用：心血管系统中 ECs 和 VSMCs 之间的生理通讯对维持系统发育和内环境稳定至关重要。circRNAs 可通过 Exos 在 ECs 和 VSMCs 之间传递，影响受体细胞的发育。例如，cZFP609 从 VSMCs 通过 Exos 传递到 ECs，抑制内皮细胞的血管生成能力；高糖诱导的 ECs 分泌的外泌体 hsa_circ_0008362 可促进 VSMC 钙化。circRNAs 在 ECs 和 VSMCs 的相互作用中发挥着关键调节作用。

环状 RNA 在衰老相关血管疾病中的作用

1. 大血管疾病
   • 动脉粥样硬化：衰老显著影响动脉粥样硬化的发生发展，circRNAs 在其中发挥重要作用。circ-Sirt1 通过与 NF-κB p65 相互作用并隔离它，促进 SIRT1 表达，抑制 VSMC 的炎症表型转换，改善血管炎症和内膜形成；circSQSTM1 通过调节 Sirt1 表达，抑制 EC 炎症和氧化应激，促进自噬。这些研究为动脉粥样硬化的治疗提供了新的靶点。
   • 动脉瘤：circRNAs 在动脉瘤的发生发展中也具有重要作用。circ_0008285 和 circ_0000595 通过调节相关 miRNA 通路，促进 VSMC 凋亡，导致动脉瘤形成；circCdyl 促进 M1 巨噬细胞极化和炎症反应，参与腹主动脉瘤的形成。对 circRNAs 在动脉瘤中的研究有助于深入理解动脉瘤的发病机制。
   • 外周动脉疾病：外周动脉疾病（PAD）常与糖尿病等疾病相关，EC 功能障碍是其重要病理基础。circBPTF 通过调节 miR-384/LIN28B 轴，抑制细胞凋亡和炎症反应；circHIPK3 通过调节 miR-30a-3p 等，促进 EC 功能障碍和炎症反应。研究 circRNAs 在 PAD 中的作用，对改善糖尿病患者的治疗策略具有重要意义。
   • 心肌梗死：心肌梗死（MI）是常见的心血管疾病，与血管生成密切相关。circCEBPZOS 通过调节 miR-1178-3p/PDPK1 轴，减轻 MI 诱导的左心室功能障碍，促进血管生成；circFndc3b 通过调节 VEGF 表达和信号通路，减少心肌细胞凋亡，增强血管生成。深入研究 circRNAs 与 MI 的关系，有助于开发基于 circRNAs 的 MI 诊断和治疗方法。
   • 缺血性中风：缺血性中风（IS）与血管内皮损伤密切相关，circRNAs 在其中发挥重要作用。circPTP4A2 和 circTLK2 等在 IS 患者中表达上调，与中风严重程度相关；circ-FoxO3 通过抑制 mTORC1 活性，促进 EC 自噬，保护血脑屏障完整性。这些研究为 IS 的治疗提供了新的思路。
2. 微血管疾病
   • 急性肾损伤：急性肾损伤（AKI）常由多种因素引起，circRNAs 在其中发挥重要作用。CiRs-126 在 AKI 患者的缺氧 ECs 中显著上调，可能通过与 miR-126-5p 相互作用，参与肾脏损伤的保护机制；间充质干细胞来源的 Exos 通过传递 mmu_circ_0001295，减轻脓毒症诱导的 AKI。研究 circRNAs 在 AKI 中的作用，有助于寻找新的治疗靶点。
   • 年龄相关性黄斑变性：年龄相关性黄斑变性（AMD）是导致老年人视力严重受损的退行性疾病，circRNAs 在其中发挥重要作用。cZBTB44 通过海绵吸附 miR-578，增强 VEGFA 和 VCAM1 表达，促进脉络膜新生血管形成；circRNA Uxs1 通过海绵吸附 miR-335-5p，激活下游通路，促进 CNV。这些研究为 AMD 的治疗提供了新的方向。
   • 糖尿病视网膜病变：糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病常见的微血管并发症，circRNAs 在其中发挥重要作用。circHIPK3 通过海绵吸附 miR-30a-3p，调节 EC 的活力、增殖、迁移和管腔形成，促进 DR 的发生发展；cZNF609 在高糖和缺氧应激下上调，抑制其表达可保护 ECs，减少视网膜血管损失。研究 circRNAs 在 DR 中的作用，有助于开发针对 DR 的治疗策略。
   • 心力衰竭：心力衰竭（HF）是严重的慢性疾病，circRNAs 在其中发挥重要作用。circHIPK3 通过调节 miR-29a/IGF-1 通路，减轻心脏微血管内皮细胞（CMVECs）的氧化应激损伤；circBPTF 在缺氧条件下表达增加，沉默其表达可导致 EC 周期停滞。研究 circRNAs 在 HF 中的作用，有助于改善 HF 患者的血管和心脏功能。
   • 高血压：高血压是与血管衰老相关的疾病，circRNAs 在其中发挥重要作用。circHIPK2 通过海绵吸附 miR-145-5p，促进 VSMC 的表型转换；hsa_circ_0105015 通过海绵吸附 has-miR-637，诱导炎症和 EC 功能障碍，促进高血压进展。研究 circRNAs 在高血压中的作用，有助于开发新的治疗策略。

环状 RNA 在衰老相关血管疾病中的临床应用

1. circRNA 检测和研究方法：准确可靠的 circRNA 检测方法是研究其在衰老相关血管疾病中作用的基础，包括 RNA 测序、定量逆转录 PCR（qRT-PCR）、微阵列等。体外和体内实验是研究 circRNA 功能的主要方法，通过转染技术、RNA 干扰和 CRISPR-Cas 系统等手段，可精确调节 circRNA 表达，探索其功能。目前的检测和研究技术仍面临稳定性、特异性、成本效益等挑战，需要进一步优化和发展。
2. circRNAs 作为潜在的诊断生物标志物：circRNAs 具有稳定性高、保守性强、在血液和其他体液中广泛分布等优点，可作为衰老相关血管疾病的潜在诊断生物标志物。例如，在冠心病患者血清中发现了多种差异表达的 circRNAs，其中 hsa_circ_0001879 和 hsa_circ_0004104 有望成为冠心病诊断的候选标志物；circRNAs 在 EVs 中的含量较高，其水平可用于评估疾病的严重程度和预测疾病进展。
3. circRNAs 作为潜在的治疗靶点：circRNAs 主要通过作为 miRNA 海绵调节下游靶蛋白，阻断或模拟特定的 circRNAs/miRNAs/mRNAs 轴可能缓解疾病进展。一些 RNA 药物已进入临床研究，为疾病治疗提供了新策略。此外，EVs 作为天然的药物递送载体，可将 circRNAs 输送到靶细胞，发挥治疗作用。合成 circRNAs 可整合多个有效靶点，提高治疗效果。
4. circRNAs 作为潜在的预后生物标志物：circRNAs 的表达谱与疾病的发生、发展和预后密切相关，可作为潜在的预后生物标志物。例如，circ-STAT3 的表达与 IS 患者 90 天的恢复情况相关，可用于预测中风后的功能结局；血浆中 circPTP4A2 和 circTLK2 的水平与中风严重程度、亚型和预后相关。

环状 RNA 在临床实践中的挑战和局限

尽管 circRNAs 在衰老相关血管疾病的研究中取得了重要进展，但其临床应用仍面临诸多挑战和局限。目前，大多数 circRNAs 作为生物标志物的敏感性和可靠性不足，且研究结果易受样本量、年龄、性别等多种因素影响。此外，circRNAs 的靶向递送、安全性和有效性评估等问题也亟待解决。未来需要进一步研究，以推动 circRNAs 的临床转化。

结论与展望

circRNAs 在血管衰老及衰老相关血管疾病中发挥着重要的调节作用，影响血管壁细胞的功能。然而，目前对 circRNAs 与 AF 功能以及 circRNAs 对免疫细胞功能调节的研究仍较少，未来可从这些方面深入探索。随着研究的不断深入，circRNAs 有望成为衰老相关疾病的前沿生物标志物和治疗靶点，但仍需克服临床应用中的诸多挑战。深入研究 circRNAs 在衰老相关疾病中的作用机制，将为开发新的治疗策略提供理论依据。