1、CircRNA在抑郁症中的作用丁宇红1，高树贵1,2*(1宁波大学医学部，宁波 315211；2宁波市康宁医院情感障碍科，宁波 315201)摘要：抑郁症是一种常见并可能导致严重社会功能损害的精神障碍，其确切的病理生理学机制尚不清楚，诊治缺乏客观的生物学指标。环状RNA(circular RNA，circRNA)是一类非编码RNA，呈闭合环状结构，因对核酸酶不敏感，将其作为疾病的生物标志物可能更具优势。近年来，越来越多的研究探索其在抑郁症中可能发挥的重要作用。本文将综述目前circRNA与抑郁症发生发展及诊断、治疗等相关研究的结果，为后续抑郁症的研究提供一定的参考方向。关键词：circRNA；
2、抑郁症；生物标志物；认知功能；物理治疗Research progress of circRNA in depressionDING Yuhong1,GAO Shugui1,2*(1Health Science Center,Ningbo University,Ningbo 315211,China;2Department of Affective Disorders,Ningbo Kangning Hospital,Ningbo 315201,China)Abstract:Depression is a common mental disorder which leads to severe
3、social dysfunction.Its exactpathophysiological mechanism is not fully explored,and there are no objective biomarkers for the diagnosisand treatment.Circular RNA is a kind of non-coding RNAs with closed circular structure.Because it isinsensitive to RNase,it showed the advantages in being a biomarker
4、 for diseases.In recent years,an increasingnumber of studies have shown that circRNA plays a vital role in depression.This paper reviews the studies ofcircRNA in the development,diagnosis and treatment of depression,which might provide a valuable referencefor future research.Key Words:circular RNA;d
5、epression;biomarkers;cognition;physical therapy抑郁症又称抑郁障碍(majordepressivedisorder，MDD)，是一种常见的精神疾病，主要表现为情绪低落、兴趣减退、精力下降、睡眠障碍及食欲下降等，严重者甚至会出现自杀观念及行为。2021年发表在The Lancet杂志上的研究显示，中国成人抑郁障碍终生患病率达6.8%1。据世界卫生组织估算，目前全球范围内超过3.5亿人存在抑郁症状，预计到2030年，MDD将成为全球疾病负担的主要原因2，给患者、家庭及社会带来巨大的精神负担和经济压力。MDD的发病机制目前尚无定论，个体的遗传特质和环境的
6、相互作用、神经递质的紊乱、神经发生与可塑性、神经免疫状态等均不同程度地影响了该病的发生。由于确切机制不够明确，迄今为止，MDD的诊断和治疗主要依靠临床医师的主观判断。患者对其症状的隐瞒、不能配合问诊及与其他疾病共病等情况，都会增加MDD误诊或漏诊的可能。为了能够更客观地诊断、提供更精准生命的化学,2023,43(5):657-doi:10.13488/j.smhx.20230196收稿日期：2023-03-09基金项目：浙江省自然科学基金项目(Y20H090026)；浙江省医药卫生科技项目(2019KY628)第一作者：E-mail:*通信作者：E-mail:和有针对性的治疗方法，亟需更加客观
7、准确的神经生物学标志物来预测疾病的发生发展、症状和治疗效果。研究表明，表观遗传学与MDD的发生发展密切相关3，生物信息学、生化分析和深度测序技术的进步，使研究者们对非编码RNA分子有了空前的认识。环状RNA(circular RNA，circRNA)是一类单链非编码RNA，其没有5端帽结构和3端多聚腺苷酸尾，且不受RNA外切酶的影响，较线性RNA更稳定。它们大多数存在于真核细胞的细胞质中，序列高度保守，表达具有一定的组织、疾病特异性，所以有巨大潜力成为新的疾病生物标志物4。1 CircRNA的产生与功能CircRNA是一种重要的非编码RNA，来源于前体RNA(pre-mRNA)，由下游的5端剪
8、接位点与上游3端剪接位点共价连接反向剪切形成5。最早于1976年在植物类病毒中被发现 6。过去，circRNA一直被认为是基因转录过程中剪切错误的结果，直到2013年研究者发现它们可作为miRNA(microRNA)的“海绵(sponge)”7。其后，越来越多的研究发现circRNA具有重要的生物学功能，包括以下4个方面(图1)。(1)一个circRNA上具有很多个miRNA结合位点，作为miRNA海绵与其竞争靶向结合位点，干扰miRNA的表达。2011年，研究者首次提出，circRNA的竞争性内源性RNA(competitive endogenous RNA，ceRNA)假说，陆续有研究证明
9、circRNA可以作为miRNA的分子海绵8。例如，CDR1as是哺乳动物中高度保守且丰富的circRNA，其具有70多个miR-7的结合位点，CDR1as表达减少导致含有miR-7结合位点的miRNA表达也减少，验证了circRNA对miRNA的影响9。(2)结合mRNA直接调控转录后基因表达。在细胞核中富集的circRNA可以与RNA聚合酶相互作用，并以顺式作用方式调节宿主的转录活性10。(3)结合蛋白质影响RNA的编辑和剪切过程。研究显示，circMBL的生物合成显著影响MBL(muscle blind)的蛋白质表达水平，其通过竞争线性剪接来发挥基因调控的功能，可以调节基因表达中的RNA
10、结合蛋白，进而改变mRNA的稳定性11。(4)少量circRNA可以翻译成有活性的小分子多肽，通过N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine，m6A)修饰参与蛋白质翻译，甚至通过单一的m6A残基就足以驱动蛋白质翻译12。CircRNA分子头尾相连，使极性丧失，形成封闭的环状结构。这一特性赋予了circRNA比其他线性RNA更强的稳定性，可以抵抗核糖核酸酶R(RNaseR)的降解，且circRNA半衰期更长，因此更适合作为疾病的生物标志物13。目前，有研究显示，circRNA与阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化症和精神分裂症等神经精神疾病存在关联14,15。阿尔茨海默病患者外周血hs
11、a_circ_0003391表达水平更低，且与功能磁共振检测的海马体积呈正相关14。综上，circRNA在MDD中可能发挥着举足轻重的生物学作用，未来可能作为MDD诊断和治疗的生物标志物。2 CircRNA在抑郁行为中的作用动物研究表明，circRNA参与了抑郁行为的发生，在抑郁症的病理生理中起重要作用。Zhang等 1 6 和Huang等 1 7 发现，慢性不可预测应激(chronic unpredictable stress，CUS)小鼠的海马和血浆中circHIPK2表达增多，而circSTAG1的表达减少，两者通过影响星形胶质细胞功能参与抑郁样行为的发生。将circHIPK2 siRN
12、A慢病毒注射到小图1CircRNA的功能 658 生命的化学 2023年43卷5期综述鼠海马中，可以使circHIPK2的表达减少，小鼠的抑郁样行为得以缓解；将NLRP3基因敲除小鼠的肠道菌群移植到CUS小鼠中，发现其肠道菌群可通过影响circHIPK2调节小鼠的星形胶质细胞功能，改善抑郁样行为16(图2A)。而circSTAG1通过捕获ALKBH5并减少其转位至细胞核，上调靶基因脂肪酸酰胺水解酶(atty acid amide hydrolase，FAAH)mRNA的m6A甲基化，使星形胶质细胞中FAAH减少，改善CUS小鼠抑郁样行为17(图2B)。该团队还发现，在CUS小鼠和脂多糖抑郁模型
13、小鼠的血浆和海马中，circDYM的表达显著降低，circDYM可以作为microRNA-9的“海绵”，通过增加下游连接酶HECTD1表达和热休克蛋白90(heat shock protein90，HSP90)泛素化，抑制小胶质细胞的活化并最终改善抑郁样行为18(图2C)。Yu等19通过构建细胞外囊泡(RVG-circDYM-EVs)，向小鼠海马系统给药circDYM慢病毒，使其不受血脑屏障的影响，能有效地将circDYM输送到大脑，发现circDYM通过抑制小胶质细胞活化、星形细胞功能障碍、血脑屏障渗漏和外周免疫细胞浸润，达到改善抑郁样行为的目的(图2D)。后续，Li等20也得出了一致结论：
14、circDYM在慢性轻度不可预见性应激(chronicunpredictable mild stress，CUMS)小鼠海马组织中的表达降低，并通过海绵吸附miR-497a-5p而上调糖皮质激素受体NR3C1，抑制海马神经元的凋亡和炎症反应，从而改善CUMS小鼠的抑郁样行为、抑制海马神经元损伤。Fan等21对大鼠海马齿状回区(dentategyms，DG)进行全转录组测序，结果显示，CUMS大鼠海马DG区circANKS1B、circARHGAP21、circPJA2和circSYNC表达显著下调。随后，构建circANKS1B腺病毒注射到大鼠DG区，发现过表达circANKS1B可能通过mi
15、R-146a-A：circHIPK2 siRNA慢病毒、将NLRP3基因敲除小鼠的肠道菌群移植，circHIPK2表达减少，调节小鼠的星形胶质细胞功能障碍；B：cir-cSTAG1捕获ALKBH5并减少其转位至细胞核，FAAH mRNA m6A甲基化上调，改善星形胶质细胞功能障碍；C：circDYM作为miR-9海绵，增加下游连接酶HECTD1表达和HSP90泛素化，抑制小胶质细胞的活化；D：RVG-circDYM-EVs不受血脑屏障的影响，抑制小胶质细胞活化、星形细胞功能障碍、血脑屏障渗漏和外周免疫细胞浸润；E：circSYNDIG1作为miR-344-5p海绵，与其结合抑制其活性，使树突棘
16、密度增加图2CircRNA在抑郁行为中的作用机制丁宇红,等.CircRNA在抑郁症中的作用 659 5p/KLF4通路调控大鼠海马DG区神经系统，最终改善抑郁样行为。Wang等22通过circRNAs微阵列分析发现，与对照组相比，CUMS小鼠海马中筛选出3215个差异表达的circRNAs(1 845个上调、1 370个下调)，随后进行qRT-PCR验证，发现circSYNDIG1在CUMS小鼠、脂多糖应激小鼠、皮质酮应激小鼠模型中均下调，并且其表达水平与应激小鼠的抑郁和焦虑样行为呈负相关。为了验证了circSYNDIG1在应激诱导的抑郁样行为中的作用，该 团 队 在 进 行 C U M S 应 激 诱 导 前，将circSYNDIG1-GFP腺病毒注射到小鼠海马中，发现CUMS小鼠海马中的circSYNDIG1表达恢复，可以逆转CUMS诱导的小鼠抑郁样行为。分析其中机制，发现circSYNDIG1可以作为miR-344-5p海绵，与其结合抑制其活性，改善突触可塑性，从而改善CUMS小鼠抑郁和焦虑样行为及记忆障碍(图2E)。这些动物研究提示，circDYM、circHIPK2、circ