新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic-ischemic encephalopathy,HIE）是由于围生期窒息引起的新生儿脑损伤，是导致新生儿期死亡和儿童伤残的主要原因之一。严重缺氧会导致大脑组织在生理、细胞及分子水平上发生复杂的变化，造成不可逆转的神经损伤，包括脑瘫、听力和视力障碍、记忆困难和认知功能障碍[1,2,3,4]。HIE的发病率在发达国家为1%～8%，在欠发达国家可高达26%；在全球范围内HIE的死亡率为10%～60%，幸存者中至少有25%存在长期的神经发育后遗症；HIE还占儿童脑瘫的15%～28%[5,6]。HIE的病理生理学机制复杂，治疗措施有限，除了亚低温作为常规神经保护疗法外[7]，研究显示干细胞、促红细胞生成素、褪黑素、氙气、硫酸镁、胰岛素样生长因子-1、别嘌呤醇、托吡酯等也可能在HIE的治疗中有神经保护作用[8,9,10,11,12]，尽管这些神经保护策略显示出一定的疗效，但在临床实践中仍面临一些挑战，其中包括治疗时间窗口的确定、剂量的确定、治疗策略的个体化等问题。在亚低温治疗后，仍有44%～53%的患儿死亡或留有中度或重度神经功能障碍[13]。因此HIE的发病机制和防治方法值得进一步研究[14]。

环状RNA(circ RNA）是一类闭合环状的单链RNA分子，由m RNA前体（pre-m RNA）通过可变剪接形成，包括编码和非编码性RNA。与线性RNA相比，circ RNA缺乏5'端帽结构和3'端poly(A），缺乏游离末端，不易被核酸外切酶降解，稳定性更高。circ RNA有4种主要功能，包括作为mi RNA分子海绵[15]、作为蛋白质分子海绵调节蛋白质水平[16]、引发免疫反应[17]和自身翻译成蛋白质[18]。越来越多的证据表明circ RNA在细胞分化、胰岛素分泌、细胞多能性维持等生命活动中发挥重要作用，参与中枢神经系统疾病[19]、心肌肥厚[20,21]、糖尿病[22]、胃癌[23]、肝细胞癌[24,25]等多种疾病的发生发展过程。最新高通量RNA测序和生物信息学分析显示，circ RNA与脑部疾病有关[26]，大多数circ RNA在中枢神经系统中高度表达，并参与生理和病理生理过程的调节，对神经发育和疾病进展具有重要意义[27,28]。有两项研究强调了circ RNA在缺氧调节中的作用，一项研究显示，在出生3 d缺氧缺血（P3HI）大鼠中，发现大脑中有98个差异表达的circ RNA[29]，另一项研究表明，在出生10 d缺氧缺血（P10HI）大鼠中，与对照组相比，共有66个circ RNA差异表达[29]。因此，有理由相信circ RNA在HIE中扮演着重要的角色。本文综述circ RNA在神经系统改变中不同的调控作用，旨为治疗和改善HIE提供新的思路。

1、circ RNA在HIE中对不同神经细胞的调控作用

1.1神经元

神经元是神经系统最基本单位，具有感受刺激和传导兴奋的能力。新生儿缺血缺氧引起的脑损伤是一个动态过程，12～48 h为脑损伤高峰期，在这个过程中，神经元的损伤主要表现为凋亡和坏死，其中凋亡发生较早且持续时间长[30]。神经元凋亡为HIE继发性脑损伤的主要形式[31]，因此，研究circ RNA调控HIE神经元损伤机制具有重要意义。

在2017年的一项研究中，首次对小鼠circ S-7/CDR1as进行体内功能丧失研究，发现神经元特异性circ RNA调节大脑中的感觉运动门控系统和突触传递，为我们提供了circ RNA的生物学功能的新见解[32]。此外，来自星形胶质细胞的外泌体中的circ SHOC2作为mi R-7670-3p的海绵，从而上调sirtuin 1(SIRT1）减少神经元凋亡和神经元损伤，从而调节神经元自噬并改善缺血性脑损伤[33]。另一研究探讨circ HIPK2在神经细胞分化中的作用，该研究发现，在体外，沉默circ HIPK2可以促进神经干细胞（NSCs）定向分化为神经元，但对分化为星形胶质细胞没有影响。在体内，经过显微注射的NSCs可以在脑卒中诱导后迁移到缺血半球，si-circ HIPK2-NSCs通过下游精胺氧化酶（SMOX）调控NSCs的分化，增加缺血脑中的神经元可塑性，赋予持久的神经保护，并显著减少功能缺陷[34]。还有研究发现，circ UBE3B高表达参与七氟醚（SEVO）诱导的人海马神经元（HHNs）损伤，其中SEVO通过损害细胞活力、增强细胞凋亡和炎症产生来诱发HHN损伤，而circ UBE3B敲低可以减轻这种损伤。在其作用机制上，circ UBE3B竞争mi R-326和髓样分化因子88(MYD88）的结合位点，通过靶向mi R-326和调控MYD88表达来调控神经元损伤的发生[35]。此外，研究发现，circNUFIP2在氧糖剥夺（OGD）引起的神经元损伤中表达显著上调。进一步研究发现，circ NUFIP2通过调节生长分化因子11(GDF11）来改善OGD引起的神经元细胞损伤，已被证明GDF11在神经系统发育和修复中发挥重要作用，circ NUFIP2过表达通过mi R-1224-5p，增加GDF11的表达抑制OGD引起的神经元细胞凋亡和氧化应激反应，circ NU-FIP2的沉默可以逆转上述效应[36]。

1.2星形胶质细胞

星形胶质细胞作为中枢神经系统中最丰富的细胞类型，在调节微环境稳态、参与突触发育、支持营养神经元、形成血脑屏障以及调节神经递质等方面起着重要作用[37]。然而在某些神经系统疾病中，如缺血性脑卒中[38]和阿尔茨海默氏症[39]，星形胶质细胞异常激活可导致其形态异常和增殖速率增强，进而加剧神经功能的缺陷[40]，并在神经炎症反应过程中具有重要作用[41]。HIE中星形胶质细胞异常激活可能与脑损伤的程度和进展密切相关。因此，研究和了解星形胶质细胞在这些疾病中的作用机制和调控过程对于预防和治疗这些疾病具有重要意义[42,43]。

已有研究证明，在缺氧诱导的病理条件下，如缺血性损伤[44]和神经炎症[45,46]，星形胶质细胞会发生活化[47]，这种活化与脑损伤的发病机制密切相关[48]。在脑卒中后，星形胶质细胞从静息状态变为活化状态，导致脑组织严重损伤，形成神经瘢痕，影响受损脑组织的修复[49]。许多研究证明circ RNA能通过多种途径调节星形胶质细胞的活化，一项体外研究发现circ HIPK2作为内源mi R124-2HG的海绵，抑制mi R124-2HG的活性，从而增加sigma非阿片类细胞内受体1(SIGMAR1/OPRS1）表达。敲低circ HIPK2表达，靶向mi R124-2HG和SIGMAR1，通过调节自噬和内质网（ER）应激，可以显著抑制星形胶质细胞活化[50]。另一项研究报道，多次腹膜内注射脂多糖（LPS）后，小鼠前额叶皮层的circ HIPK2和SIGMAR1显著增加，同时升高炎症介质，敲低circ HIPK2抑制SIGMAR1表达并改善神经炎症[51]。在短暂的大脑中动脉闭塞（t MCAO）小鼠中风模型中，缺血脑组织的circ HECTD1水平显著增加，并在急性缺血性中风（AIS）患者的血浆样本中进一步得到验证。敲低circ HECTD1表达可以显著减少t MCAO小鼠的梗死区域，减轻神经元缺陷，并改善星形胶质细胞的活化。在机制上，circ HECTD1作为内源性mi R142的海绵抑制mi R142活性，导致抑制四氯二苯-p-二恶英（TCDD）诱导型聚[ADP-核糖]聚合酶（TIPARP）的表达，进而通过抑制自噬来抑制星形胶质细胞活化[52]。在氧糖剥夺/再灌注（OGD/R）条件下，circ TTC3/mi R-372-3p/Toll样受体4(TLR4）轴可以促进星形胶质细胞损伤，mi R-372-3p能够靶向抑制细胞内的TLR4的表达，而circ TTC3与mi R-372-3p结合后，通过抑制mi R-372-3p而促进TLR4的表达，最终诱导星形胶质细胞损伤,并通过mi R-372-3p-TLR4轴促进NSCs增殖和分化[53]。circ CNOT6L作为mi R-99a-5p海绵，调节丝氨酸蛋白酶抑制剂（SERPINE1）的表达，circ CNOT6L通过mi R99a-5p/SERPINE1轴减弱星形胶质细胞的细胞凋亡信号，从而减轻OGD/R条件下的脑损伤[54]。

此外，研究还发现circ CELF1在OGD/R诱导的星形胶质细胞中上调。敲低circ CELF1抑制星形胶质细胞的凋亡和自噬。在体内t MCAO模型研究显示，circ CELF1或活化T细胞核因子5(NFAT5）缺陷有助于抑制神经损伤。此外，circ CELF1被发现通过招募DDX54来提高NFAT5表达，刺激星形胶质细胞凋亡和自噬[55]。还有一项研究表明，circ BCL11B通过mi R-29b-3p/水通道蛋白4(AQP4）轴促进1,2-二氯乙烷（1,2-DCE）引起的星形胶质细胞肿胀，circ BCL11B敲低逆转1,2-DCE驱动的AQP4上调并缓解细胞肿胀[56]。

1.3小胶质细胞

小胶质细胞是中枢神经系统中的免疫活性细胞和吞噬细胞。在正常条件下，通过适当的吞噬作用维持健康的大脑环境，并释放神经营养因子发挥神经保护作用。然而，在脑缺血缺氧时，小胶质细胞被激活，并通过形态学的改变极化为促炎的M1型和抗炎的M2型[57]。炎症反应在HIE中被认为是继发性神经元损伤的主要因素，而活化小胶质细胞通过过度产生促炎细胞因子和神经毒性介质来参与炎症反应，也是脑卒中后神经炎症最重要的细胞成分之一[58,59,60,61]。

HIE时，circ RNA在小胶质细胞的活化过程中也有一定的调控作用，研究表明，来自缺氧预处理脂肪干细胞（ADSC）的外泌体传递circ RPS5，并通过mi R-124-3p/去乙酰化酶SIRT7轴减轻急性缺血性中风诱导的脑损伤，并促进M2小胶质细胞/巨噬细胞的极化[62]。另外，circ USP10通过靶向mi R-152-5p/CD84促进小胶质细胞活化并诱导神经元凋亡[63]。还有研究发现，circ PTK2通过海绵mi R-29b调节小胶质细胞诱导的神经元凋亡，并通过circ PTK2-mi R-29b-SOCS-1-JAK2/STAT3-IL-1β轴调节OGD激活的小胶质细胞诱导的神经元凋亡[64]。另外，circ ARF3通过海绵mi R-31-5p使MYD88-NF-κB通路失活，缓解OGD介导的脑血管内皮细胞和小胶质细胞诱导的神经炎症损伤，减少神经元凋亡[65]。

1.4 NSCs

NSCs是指存在于神经系统中，具有分化不同神经细胞的潜能，其可以产生大量脑细胞组织并进行自我更新[66]。在脑缺血情况下，NSCs会增殖、迁移和分化，以修复受损的神经功能，因此，NSCs对于损伤后的脑组织再生和修复非常重要[67,68]。

在缺血性脑卒中后的神经再生中，circ RNA-102481起着重要作用，其通过调节mi R-194-5p/HDAC4信号通路来促进神经元再生。研究发现，circ RNA-102481的表达在缺血性脑卒中后上调，通过作为mi R-194-5p的海绵，减少mi R-194-5p对HDAC4基因的抑制作用，从而促进HDAC4的表达和神经再生[69]。研究发现，另一种circ MYO10的表达升高与缺血性脑卒中诱导的神经炎症和神经元凋亡相关。进一步的实验发现，circ MYO10通过作为mi R-370-3p的海绵，抑制mi R-370-3p对ABCA7基因的抑制作用。ABCA7是一种调节细胞膜脂质代谢和神经炎症的关键分子。因此，circMYO10/mi R-370-3p/ABCA7轴通过调节神经炎症和神经元凋亡的过程，在缺血性中风中发挥重要的调控作用[70]。

另外两个circ RNA(circ ACBD6和circ ZNF292）也对NSCs分化和损伤修复起到重要作用。circ ACBD6能够促进NSCs向胆碱能神经元的分化，通过作为mi R-320-5p的海绵，减少mi R-320-5p对OSBPL2基因的抑制作用，从而在促进NSCs分化中起到重要作用；circ ZNF292在OGD/R诱导的NSCs中过表达，沉默circ ZNF292通过上调NSCs中mi R-22，促进Wnt/β-连环蛋白和PKC/ERK通路的激活，减轻OGD/R诱导的NSCs损伤、炎症反应及细胞凋亡，因此，circ ZNF292/mi R-22轴在保护NSCs免受缺氧缺血损伤并促进其生存和功能方面发挥着重要作用[71,72]。

2、circ RNA其他相关作用

circ RNA不仅在调节神经细胞功能，而且在调控血脑屏障损伤中也发挥着关键作用。血管内皮细胞（VECs）是血脑屏障的重要组成部分，对于保持正常脑血管生理功能有决定性的作用。有研究显示，在人脑血管内皮细胞OGD/R条件下，circ MEMO1作为mi R-17-5p的海绵，抑制mi R-17-5p的活性，从而增强非七激酶子同源物1(SOS1）表达，进而促进ERK/NF-κB信号通路的活化，促进氧化应激、炎症反应以及细胞凋亡。敲低circMEMO1通过mi R-17-5p/SOS1轴减少人脑VECs的损伤，改善血脑屏障障碍及神经炎症[73]。另外一项研究中，circ DLGAP4作为内源mi R-143海绵抑制mi R-143活性，导致内皮-间充质转化（EndoMT）抑制，Endo MT有助于血脑屏障破坏，在小鼠t MCAO模型中，circ DLGAP4表达的上调显著减轻神经功能缺损，减少梗死面积和血脑屏障损伤[74,75]。还有研究发现，circ Fox O3在脑缺血/再灌注（I/R）和OGD模型中显著上调，通过促进自噬过程来保护血脑屏障免受OGD/R损伤的影响，机制为circ-Fox O3作用于m TOR和E2F1来抑制m TORC1活性，从而促进自噬以清除细胞毒性聚集体以提高血脑屏障完整性，证实了circ Fox O3在OGD/R损伤中的保护作用[76]。

circ RNA在不同神经细胞HIE中的具体分子调控机制见Tab.1。

3、circ RNA与HIE病理生理机制分析与探讨

不同类型的神经细胞在应对HIE过程中，其内部的circ RNA表达会发生特异性变化，这些改变可能影响细胞功能改变。同一种circ RNA在不同类型的神经细胞中也可能有不同的表达水平和功能，例如，circ HECTD1既可作为内源性mi R142的海绵抑制mi R142活性，导致抑制TIPARP的表达，进而抑制自噬来抑制星形胶质细胞活化，从而改善神经炎症反应[52];circ HECTD1也可作为mi R-335的海绵，调节Endo MT,circ HECTD1敲低通过mi R-335/NOTCH2轴的介导显著缓解血管内皮细胞中的Endo MT[77]。circ HECTD1敲低通过靶向mi R-133b抑制肿瘤坏死因子受体相关因子3(TRAF3）的表达，从而减轻脑缺血引起的神经元损伤[78]。还有研究显示，circ HECTD1表达在OGD/R处理的神经细胞中增强，作为mi R-27a-3p的海绵，抑制mi R-27a-3p活性，使FSTL1高表达。敲低circ HECTD1改善的OGD/R诱导的神经细胞损伤，降低细胞凋亡[79]。一个circ RNA可能有多个靶向mi RNA，可以通过调节多种信号通路以影响神经细胞的功能，对于不同类型脑细胞，它们各自具有自身特异的分子机制和信号传导途径。这意味着特定的circ RNA可能在不同类型的细胞中有不同的表达模式和功能。然而，这些可能的机制还需要进一步的研究来证实。

HIE时各神经细胞发生一系列病理生理改变，circ RNA可能涉及HIE兴奋毒性、炎症反应、氧化应激、细胞凋亡及血脑屏障损伤等多个方面。而炎症反应、细胞凋亡及血脑屏障损伤是HIE重要组成部分，研究证明circ NUFIP2的过表达可以减轻OGD引起的神经元细胞凋亡和氧化应激反应[36],circ ARF3过表达能减少血脑屏障破坏、神经元凋亡和小胶质细胞炎症反应[65]等等。这在HIE中可能同样存在，circ RNA在HIE中的作用的研究还处于初级阶段，很多机制尚不清楚，需要在HIE模型上广泛研究来完善和阐述。

4、小结与展望

尽管当前的研究显示circ RNA在HIE中扮演着重要的角色，但是我们对于其具体作用机制的理解仍然很有限。进一步的研究需要揭示circ RNA与其他分子之间的相互作用以及它如何调节关键的信号通路和细胞功能。考虑到circ RNA作为潜在的治疗靶点或临床标志物的潜力，有必要对此进行更深入的研究。面对circ RNA合成效率低、安全性不确定以及成本过高等问题，我们仍需要努力找到解决方法。因此，未来我们研究的重心应当集中在circ RNA对炎症反应、自噬、内质网应激、细胞凋亡以及神经血管重塑等过程中的作用机制上。此类研究将有助于我们找到HIE新的神经保护策略，成为未来研究领域的一个重要方向。

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基金资助:甘肃省自然科学基金项目(22JR5RA985);甘肃省卫生行业科研计划项目(GSWSHY2018-63);兰州大学第二医院萃英科技创新基金(CY2022-BJ-05);

文章来源:党银霞,沈富辉,王生霞等.环状RNA在新生儿缺氧缺血性脑病中的作用研究进展[J].中国临床药理学与治疗学,2024,29(04):466-474.