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circBMP2水平升高，circBMP2通过外泌体被分泌，并被PASMC摄取，在PASMC中circBMP2发挥吸附miNA的功能，影响下游靶基因的mNA和蛋白表达，从而调控PASMC增殖和凋亡，参与HPH发生。
　　环状NA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：103877cmajissn16746902202101027
　　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
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　　【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（hypoxicpulmonaryhypertension，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NA调节低氧性肺动脉高压
　　环状NA是新近确认的一类特殊的非编码NA分子，具有特征性的共价闭合环结构，是目前非编码NA领域最新的研究热点。环状NA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NA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NA在HPH中具有调节作用。我们首先利用环状NA芯片技术在HPH模型小鼠肺中发现表达异常的环状NA，其中23个环状NA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NA的靶基因主要涉及癌症调控途径、PI3KAkt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mmucirc0001033，研究发现低氧状态可以使小鼠肺动脉平滑肌细胞（PASMC）中mmucirc0001033明显下调，而利用慢病毒转染使mmucirc0001033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mmucirc0001033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mmucirc0000790表达上调，mmucirc0000790可以竞争性结合mi374c，从而上调mi374c靶基因FOXC1的表达，进一步促进小鼠HPH的发生。总之，环状NA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NA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NA存在m6A甲基化修饰
　　NA甲基化（NAmethylation）是一类新认知的表观遗传修饰，主要有6甲基腺嘌呤（N6methyladenosine，m6A）和5甲基胞嘧啶（C5methylcytosine，m5C）两类NA转录后修饰，存在于真核生物中。
　　环状NA上的m6A修饰分布模式与mNA有很大区别，m6A修饰对环状NA影响的研究刚起步。
　　m6A修饰对于环状NA的功能有着重要影响，细胞可以通过识别环状NA是否带有m6A修饰来区分这些环状NA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NA，会在细胞内和K63连接的多聚泛素（K63Ubn）以及视黄酸诱导蛋白（IGI）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NA由于有m6A修饰，就可以募集YTHDF2，YTHDF2能够抑制IGIK63Ubn环状NA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NA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NA上的m6A修饰可以驱动环状NA翻译，YTHDF3可以通过这些环状NA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NA翻译肽链。
　　四、外泌体中m6A修饰的circBMP2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circBMP2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circBMP2水平比正常人明显升高；
　　（2）构建circBMP2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circBMP2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circBMP2的m6A修饰水平显著降低，同时去甲基化酶ALKBH5和hnNPA2B1表达显著升高。
　　图一：作者推测circBMP2在PAEC的细胞核中生成并完成m6A修饰，然后由hnNPA2B1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circBMP2被PASMC摄入和内化，circBMP2通过miNA海绵（吸附miNA）机制，影响miNA对其下游靶基因mNA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NA调节低氧性肺动脉高压的研究JCD中华肺部疾病杂志（电子版），2021，14（1）：111113
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