作者：山西医科大学第七临床医学院（临汾市人民医院）骨科     张志敏

骨折愈合是复杂且动态的生物学过程，涉及骨髓间充质干细胞（BMSC）增殖与分化、成骨细胞和破骨细胞相互作用、血管新生和骨骼重塑等多种生理活动的协调。环状RNA（circRNA）作为一种新型的非编码RNA分子，因其独特的环状结构而在生物学研究中受到广泛关注。circRNA的环状结构赋予了其较高的稳定性和特异的表达模式，使其在细胞内外环境中都不易被降解，从而在多种生物学过程中发挥重要的调控作用。近年来研究发现，circRNA在细胞增殖、分化和凋亡等基本生命活动过程中具有显著的调控功能，这为其在骨折愈合中的潜在作用提供了理论基础。

有研究表明，circRNA在这些过程中可能通过调控基因表达和影响信号通路等方式发挥关键作用。circRNA可以通过与微小RNA（miRNA）结合，作为竞争性内源RNA（ceRNA）来调控基因表达，从而影响细胞的生物学行为，这种调控机制通过调节骨折愈合过程中成骨细胞的增殖和分化来促进骨组织再生和修复。因此，深入探究circRNA在骨折愈合中的作用具有重要的意义。

circRNA生物学特性

circRNA是一类特殊的非编码RNA分子，与传统的线性RNA不同，它没有5'端帽子和3'端多聚腺苷酸尾，通过共价键形成闭环结构，具有极高的稳定性。circRNA的稳定性不仅使其成为研究热点，也为它作为肺癌、骨质疏松、多发性骨髓瘤等疾病潜在的生物标志物和治疗靶点提供了可能性。circRNA在细胞内的特异性表达模式是其另一重要特性。不同类型的circRNA在不同组织和细胞类型中具有特异的表达谱，这种特异性使其在疾病的诊断和治疗中具有重要的应用潜力。研究表明，circRNA能够通过与miRNA结合来作为ceRNA调控基因表达，这种调控机制涉及circRNA与miRNA的结合，从而影响miRNA对其靶基因的调控能力，进而调节细胞的生物学行为。此外，circRNA还能通过与RNA结合蛋白（RBP）相互作用，影响RNA的剪接、转运和翻译等过程。这种多样的功能机制使circRNA在细胞增殖、分化和凋亡等过程中发挥复杂多样的调控作用。

circRNA在骨折愈合中的信号通路

在骨折愈合过程中，circRNA通过多种信号通路发挥重要的调控作用。Huang等研究发现，miR-4429/CTNNB1/Wnt/β-catenin信号通路在成骨细胞的分化和增殖中起着关键作用，circRNA能够通过调节该信号通路的活性，影响BMSC向成骨细胞的分化过程，它通过与特定miRNA结合，解除对miR-4429/CTNNB1/Wnt/β-catenin信号通路中关键基因的抑制，从而促进成骨细胞增殖并促使其功能增强。这一机制为circRNA在骨折愈合中的作用提供了新的视角，miR-4429/CTNNB1/Wnt/β-catenin信号通路的复杂性也意味着circRNA的调控作用可能受到细胞类型、微环境以及其他信号通路的交互作用等多种因素的影响。Su等研究发现，hsa_circ_0001600可以通过充当miR-142-5p的海绵，间接调节丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路中的相关基因表达，从而影响BMSC的成骨分化，促进骨折愈合。Yu等研究发现，过表达CircRNA422组较对照组BMSC增殖和成骨分化能力更强，认为CircRNA422通过SP7/LRP5信号通路促进BMSC的成骨分化。Chia等基于基因表达综合（GEO）数据库和定量逆转录聚合酶链式反应（qRT-PCR）分析发现，circ-DAB1通过RBPJ/DAB1信号通路促进BMSC增殖和成骨分化，而敲除RBPJ或DAB1基因可以部分恢复由circ-DAB1过表达引起的BMSC增殖和成骨分化抑制，这表明RBPJ/DAB1信号通路在circ-DAB1调节BMSC成骨分化中发挥着重要作用。深入研究这些信号通路的具体机制，将有助于揭示circRNA在骨折愈合中的功能，并为其临床应用提供理论支持。

circRNA在细胞增殖与分化中的作用

circRNA在细胞增殖与分化中的作用是理解其在骨折愈合中作用的关键。细胞增殖和分化是骨折愈合过程中必不可少的生物学过程，circRNA通过多种机制参与其中。Xu等研究发现，circRNA能够通过与miRNA结合，调控与细胞增殖和分化相关基因的表达，从而影响细胞生物学行为。①在成骨细胞的增殖过程中，circRNA可以通过调控细胞周期相关基因的表达，促进细胞增殖活性。细胞周期蛋白（cyclin）和细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的基因表达受miRNA调控，circRNA充当miRNA的海绵，通过p53、RB-E2F和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）等信号通路，解除miRNA对cyclin的抑制作用，从而促进细胞周期进程。这一机制在骨折愈合的早期阶段尤为重要，因为成骨细胞的快速增殖是新生骨形成的基础。②在细胞分化方面，circRNA通过调控成骨细胞相关转录因子的表达，影响成骨细胞分化过程。研究发现，circRNA能够通过与特定miRNA结合，调控Runx2、Osterix等关键转录因子的表达水平，从而促进成骨细胞分化和成熟。这一过程对于骨折愈合中后期阶段至关重要，因为成骨细胞分化直接决定了新生骨的质量和功能。

circRNA促进骨折愈合的机制

现有的circRNA促进骨折愈合的研究成果揭示了circRNA在此复杂生物学过程中的多重作用。

促进BMSC成骨分化      Ouyang等通过对骨折不愈合患者的研究发现，hsa_circ_0074834作为miR-942-5p的ceRNA，调节锌指E-box结合蛋白1（ZEB1）和血管内皮生长因子（VEGF）的表达，促进BMSC成骨分化及骨缺损修复。Chen等研究骨质疏松骨样本发现，circ-3626通过miR-338-3p/Runx2轴促进BMSC成骨分化，这可能为预防和治疗老年性骨质疏松症的骨质流失提供新的策略。

促进成骨细胞增殖和分化       circRNA通过与特定的miRNA结合，解除对成骨细胞相关基因的抑制，从而促进成骨细胞增殖和分化。Ni等在髋关节假体无菌性松动的研究中，通过高通量测序技术对髋关节置换术后无菌性松动和非无菌性松动中的circRNA表达谱进行分析，揭示了circRNA在骨水泥假体松动过程中的差异表达模式，发现与非无菌性松动组相比，无菌性松动组有171个circRNA表达上调，86个circRNA表达下调，并进一步验证circRNA具有促进成骨细胞活性的作用。

调控破骨细胞功能      破骨细胞过度活跃会导致骨组织过度吸收，从而破坏骨稳态，影响骨折愈合质量。骨折愈合过程中，circRNA还能通过调控破骨细胞功能，维持骨吸收与新生骨形成之间的平衡。Guan等研究发现，circ_0021739过表达可降低hsa-miR-502-5p水平并抑制破骨细胞分化，经受试者工作特征（ROC）曲线分析认为，circ_0021739的表达水平可以作为诊断骨质疏松症的潜在生物标志物。这提示，circ_0021739可能参与骨质疏松症的发生机制，并为疾病早期诊断提供了新途径。

调控炎症反应       炎症反应是骨折愈合过程中的关键环节，适度的炎症反应有助于清除坏死组织和促进愈合，但过度的炎症反应可能导致组织损伤和愈合延迟。Zhao等研究发现，circRNA-SCAR在线粒体内通过结合线粒体膜通透性转换孔（MPTP）的亚基腺嘌呤核苷三磷酸5B（ATP5B），阻止其开放，抑制线粒体活性氧（ROS）和成纤维细胞活化，从而发挥减轻炎症反应的作用。

影响细胞外基质生成和骨重塑     细胞外基质在骨组织的形成和稳定中起着重要作用。Saranya等研究发现，通过circ_ST6GAL1/miR-130b-5p/p300轴可以调控成骨细胞基质金属蛋白酶-13表达，从而影响骨组织的再生和修复。兰元辰等研究认为，circRNA-miRNA网络在骨重塑的成骨-破骨平衡中起重要调节作用，深入探究circRNA-miRNA的调控机制，将有助于更好地理解骨重塑过程中成骨细胞和破骨细胞活性平衡的调控机制，以及进行相关疾病的诊断和治疗。

不同研究方法的比较分析

学者们在研究circRNA对骨折愈合的影响时，采用多种方法来揭示其生物学功能和机制。①高通量测序技术是其中一种关键方法，它可以全面分析circRNA的表达谱，揭示其在不同生理和病理状态下的表达变化。这种技术的优势在于其高灵敏度和高通量，可以在单次实验中检测数千种circRNA。但高通量测序技术也有一些局限性，如数据分析复杂，需要强大的计算能力，同时对实验设计和样本质量要求较高。②体外细胞实验是验证circRNA生物学功能的重要手段。研究者通过操纵体外培养细胞中circRNA的表达水平，直接观察其对细胞增殖、分化和凋亡等生物学过程的影响。这种方法的好处在于实验条件可控，结果易于重复和验证。但体外实验的结果可能与体内环境实验存在差异，因此在解释这些结果时需慎重。此外，体外实验通常无法模拟复杂的体内微环境，这可能限制了其在揭示circRNA复杂生物学功能方面的作用。③动物模型研究为circRNA在体内的功能验证提供了重要工具。研究者通过在动物模型中操控circRNA的表达，观察其对骨折愈合过程的整体影响。这种方法的优势是能够模拟体内复杂的生物学环境，并且提供更为全面的功能验证。但动物模型研究也存在着一些挑战，例如实验周期长、成本高，以及动物与人类生理方面的差异可能影响结果的外推性。

这些方法各有优缺点，综合运用这些方法可以更全面地理解circRNA在骨折愈合中的作用。高通量测序技术提供了广泛的表达谱信息，体外实验验证了具体的生物学功能，动物模型则提供了体内验证的可能性。然而，现有研究在研究方法应用上仍存在一些不足。例如，不同方法之间的结果可能会存在不一致性，这就需要通过多种方法的交叉验证来解决。此外，随着技术的进步，新的研究方法如单细胞测序、基因编辑技术的引入，可能为circRNA的研究提供新的工具。在研究circRNA促进骨折愈合的过程中，需不断反思现有方法的局限性，并探索新的研究策略，以更全面地揭示circRNA的生物学功能和机制。

结语

circRNA促进骨折愈合的研究为骨组织再生提供了新的视角。circRNA通过调控信号通路和细胞增殖分化，展现出其在骨折愈合过程中的重要作用，它能够通过与miRNA相互作用，影响成骨细胞的增殖分化，这一机制在骨质疏松等骨科疾病中同样适用。此外，circRNA在调控细胞外基质的生成和骨重塑中也起到了关键作用，并为骨折愈合的分子机制研究提供了新的思路。尽管现有研究取得了一定进展，但仍存在一些不足之处。例如，circRNA在骨折愈合中的具体分子机制尚未完全阐明，不同circRNA在相同生物学过程中的功能可能存在差异。现有的研究大多集中于细胞水平的实验研究，而在体内复杂环境中的作用机制则有待于进一步探索。

来源：国际骨科学杂志2025年3月第46卷第2期

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