外泌体m6A修饰的环状RNA调节低氧性肺动脉高压的研究

　　太长不看版：
　　HPH 是种高致残率、高致死率且缺乏有效治疗手段的严重威胁患者健康的疾病，目前只有深刻理解 HPH 的发生 机制才能找到有效的干预手段。
　　作者有待发表的研究显示， 低氧会引起PAEC 中 circBMPＲ2 水平升高，circBMPＲ2 通过 外泌体被分泌，并被PASMC 摄取，在 PASMC 中 circBMPＲ2 发挥吸附 miＲNA 的功能，影响下游靶基因的 mＲNA 和蛋白 表达，从而调控 PASMC 增殖和凋亡，参与 HPH 发生。
　　环状 ＲNA 的 m6A 修饰  是一个崭新的领域，有待深入挖掘，目前的研究以此为切入点，为阐明 HPH 的发生机制提供理论依据， 为 HPH 早期诊断和防治提供新策略。
　　文献：DOI: 10．3877 /cma．j．issn．1674-6902．2021．01．027
　　基金项目: 国家自然科学基金面上项目( 81870044)
　　作者单位: 200040 上海，复旦大学附属华东医院
　　REVIEW ARTICLES
　　【综述】
　　2019 年诺贝尔生理学或医学奖授予3 位科学家，表彰他们开创性地揭示细胞如何感知和适应氧气供应，提出可调节 基因活性以应对不同氧浓度变化的氧感应和适应性理论，诠释生物处于低氧和高氧环境所出现病理生理的分子机制。低氧能使机体产生系统性疾病，在肺部可表现为低氧性肺动脉高压( hypoxic pulmonary hypertension，HPH) 。
　　中国肺动脉高压诊断与治疗指南（2021版）
　　HPH 是主要以肺动脉压力和肺血管阻力进行性升高为 特征的病理生理综合征，其病因和发病机制极其复杂，理想 的诊断和治疗措施极度缺乏，发病率、致死率和致残率极高，患者预后极差，因此被称为＂假恶性肿瘤＂。HPH 发病隐匿，早期缺乏特异性临床症状，也无可靠的早期诊断标志物， 大多数患者出现临床症状时，已进入疾病的中晚期，治疗困 难。早期诊断可延长患者的存活期。
　　HPH 诊断的＂金标准＂是右心导管检查， 但具有侵入性和危险性，操作复杂，成功率难保证; 而超声心动图等影像学方法只能在疾病晚期才检测到病变。因此，阐明 HPH 发生机制，寻求具有敏感性和特异性的 HPH 早期诊断生物标志物和干预靶标，成为研究的难点和热点，是亟待解决的重大公共卫生问题。
　　一、环状ＲNA 调节低氧性肺动脉高压
　　环状ＲNA 是新近确认的一类特殊的非编码ＲNA 分子，具有特征性的共价闭合环结构，是目前非编码ＲNA 领域最 新的研究热点。环状ＲNA 是一种丰富的、稳定的、保守的、具有重要功能的内源性产物，具有种属、组织、疾病及发 育阶段相关的特异性。
　　环状ＲNA 参与多种呼吸系统疾病发生发展过程。我们的一系列实验研究发现环状ＲNA 在 HPH 中具有调节 作用。我们首先利用环状ＲNA 芯片技术在 HPH 模型小鼠肺中发现表达异常的环状ＲNA，其中 23 个环状ＲNA 显 著上调，41 个显著下调。
　　接着通过生物信息学分析，这些环 状ＲNA 的靶基因主要涉及癌症调控途径、PI3K /Akt 信号传 导途径、细胞肌动蛋白骨架调节和MAPK 信号传导途径。
　　特别是对于mmu-circ-0001033，研究发现低氧状态可以使小 鼠肺动脉平滑肌细胞( PASMC) 中 mmu-circ-0001033 明显下 调，而利用慢病毒转染使mmu-circ-0001033 表达上调，可以 明显抑制低氧所诱发的 PASMC 增殖。
　　我们尚待发表的HPH 小鼠动物模型实验也说明 mmu-circ-0001033 可望成为 HPH 的治疗靶标。
　　另外，Yang 等发现在 HPH 小鼠肺血管组织和缺氧PASMC 中 mmu_circ_0000790 表达上调，mmu_ circ_0000790 可以竞争性结合miＲ-374c，从而上调miＲ-374c 靶基因FOXC1 的表达，进一步促进小鼠HPH 的发生。总 之，环状ＲNA 参与 HPH 的发生发展，是诊治 HPH 极具前景 的潜在靶点。
　　二、外泌体
　　外泌体是肺动脉内皮细胞( PAEC) 极其重要的旁分泌途径载体。
　　研究发现缺氧可诱导PAEC释放外泌体，PAEC 来源的外泌体参与 PASMC 过度增殖和凋 亡抵抗。 注射外泌体可以诱导或逆转野百合碱诱导的小鼠肺动脉高压，提示外泌体可参与肺动脉高压的发生机制， 但其机制尚未阐明。
　　外泌体是非细胞结构，生理生化性质稳定，不受外界刺激因素的影响，且成分可确定和标准化; 使用方便，随时可用，远比细胞的反复冻融稳定; 可经任何形 式的注射，应用广泛。PAEC 外泌体环状ＲNA 的功能及其在 HPH 发生中的作用和机制研究，尚未见报道，值得探索。
　　三、环状ＲNA 存在 m6A 甲基化修饰
　　ＲNA 甲基化( ＲNA methylation) 是一类新认知的表观遗传修饰，主要有 6-甲基腺嘌呤( N6-methyladenosine，m6A) 和 5-甲基胞嘧啶( C5-methylcytosine，m5C) 两类ＲNA 转录后修 饰，存在于真核生物中。
　　环状ＲNA 上的 m6A 修饰分布模式与 mＲNA 有很大区别，m6A 修饰对环状ＲNA 影响的研究刚起步。
　　m6A 修饰对于环状ＲNA 的功能有着重要影响，细胞可以通过识别 环状ＲNA 是否带有 m6A 修饰来区分这些环状ＲNA 是来自 于细胞内还是细胞外的。
　　对于外源性不含m6A 修饰的环状 ＲNA，会在细胞内和K63 连接的多聚泛素( K63-Ubn) 以及视黄酸诱导蛋白( ＲIG-I) 相结合，并进一步诱导自身免疫通路 相关基因表达。而同样序列的内源性环状ＲNA 由于有 m6A 修饰，就可以募集YTHDF2，YTHDF2 能够抑制ＲIG-I /K63-Ubn /环状ＲNA 复合物激活，避免自身免疫通路的激活。
　　而且m6A 修饰对于环状ＲNA 在细胞内运送到正确的部位至关重要，例如circNSUN2 依赖于其上m6A 修饰部 位 与 YTHDC1 结合，通过YTHDC1 介导由细胞核向细胞质的运 送。
　　部分环状ＲNA 上的 m6A 修饰可以驱动环状ＲNA 翻译，YTHDF3 可以通过这些环状ＲNA 上m6A 修饰位点与之 结合，并进一步招募翻译起始因子 eIF4G2 等来驱动环状 ＲNA 翻译肽链。
　　四、外泌体中 m6A 修饰的 circBMPＲ2 可调节HPH
　　我们新近待发表的研究提示:
　　( 1) 低氧处理大鼠PAEC所产生的外泌体circBMPＲ2 出现过表达，同时在肺动脉高压 患者血清外泌体中也检测到 circBMPＲ2 水平比正常人明显 升高;
　　( 2) 构建circBMPＲ2 敲除和过表达的慢病毒载体，转染 PAEC，分别提取细胞外泌体，然后外泌体与 PASMC 进行共培养，经低氧处理，发现PAEC 来源circBMPＲ2 能被PASMC 摄入和内化，PASMC 增殖、凋亡、周期和迁移同时出现HPH 样异常改变;
　　( 3) 进一 步实验发现，低氧可引起PAEC 中 circBMPＲ2 的 m6A 修饰水平显著降低，同时去甲基化酶 ALKBH5 和hnＲNPA2B1 表达显著升高。
　　图一：作者推测circBMPＲ2 在 PAEC 的细胞核中生成并完成 m6A 修饰，然后由hnＲNPA2B1 介导从细胞核转移进入外泌体。然后从 PAEC 分泌至细胞外，外泌体中的 circBMPＲ2 被PASMC 摄入 和内化，circBMPＲ2 通过miＲNA 海绵( 吸附 miＲNA) 机制，影响miＲNA 对其下游靶基因mＲNA 和蛋白表达的调控，进而 调控 PASMC 增殖和凋亡等生物学功能，参与 HPH 发生机制。
　　文字来源：夏世金，徐康乔，周长喜，等． 外泌体m6A 修饰的环状ＲNA 调节低氧性肺动脉高压的研究［J /CD］． 中华肺部疾病杂志( 电 子版) ，2021，14( 1) : 111-113．
　　编辑&排版：启帆医学BioSCI
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