作者：何毅，韩曜岭，余东升，中山大学附属口腔医院 光华口腔医学院

牙周炎（periodontitis）是一种由菌斑生物膜引起，可造成牙周支持组织（包括牙龈、牙周膜、牙槽骨、牙骨质）不可逆的病理性破坏的慢性炎症性疾病，严重时可导致牙齿松动和脱落。牙周炎严重危害人体口腔健康，且发病率高，同时它也是导致老年人牙齿缺失的主要原因。

目前，牙周炎的发病机理尚未完全阐明，其早期诊断和治疗方法还需要进一步研究。环状RNA（circular RNAs，cir-cRNAs）是一类缺乏5'端帽子和3'端poly（A）尾部新型非编码RNA。可通过外显子或内含子环化，由前体mRNA 通过RNA 聚合酶Ⅱ反向剪切生成的完整的闭合环状结构，在调节机体的生物学过程中起到了关键作用。近年来，circRNAs与牙周炎之间的关系逐渐成为人们研究的热点。本文就circRNAs 的生物学功能及其与牙周炎的最新研究进展做一综述。

1. CircRNAs的概述

CircRNAs 于1976 年首次在RNA 病毒中被发现，曾被误认为是生物体内的“剪接噪声”，近年来随着高通量测序技术和生物信息学的发展，已成为研究热点。CircRNAs 具有独特的共价闭合环状结构，由前体mRNA 通过RNA 聚合酶Ⅱ反向剪切生成，广泛分布于各种生物体内，能抵抗RNA外切酶介导的降解，在多种生物过程中起着重要的作用。

CircRNAs具有高稳定性，其比线性转录物更稳定，平均半衰期长。CircRNAs具有高丰度的特点，在人体细胞中广泛表达；有些circRNAs表达水平高于它们线性异构体的数十倍之多。CircRNAs 还具有较高的特异性，在不同时间和组织中的表达都有显著区别。基于circRNAs 的不同结构，可被分为4 类：外显子circRNAs、内含子circRNAs、外显子-内含子circRNAs 和基因间cir-cRNAs。

2. CircRNAs的生物学功能

2.1 作为微小microRNAs的“分子海绵”

CircRNAs 可与不同类型和数量的miRNAs 结合，降低成熟miRNAs的活性，进而对miRNAs对下游基因的表达进行调控，以此发挥生物学功能。Zhou等发现hsa_circ_0036872在人类牙髓间充质干细胞（human dental pulp mesenchymal stem cells，hDPSCs）成骨分化过程中表达增加，敲低hsa_circ_0036872 可抑制hDPSCs 成骨能力。进一步研究发现上调hsa_circ_0036872 可吸附miR-143-3p 促进IGF2 的表达，逆转miR-143-3p 对hDPSCs 成骨分化的抑制作用。

本课题组近期报道磁性氧化石墨烯纳米粒子可上调骨髓间充质干细胞内circAars 的表达，进而调控miR-128-3p/SMAD5信号轴，促进其成骨能力。口腔鳞状细胞癌细胞经辐照处理后，细胞内circATRNL1的表达水平显著减少，上调circATRNL1 可减少细胞内miR-23a-3p 的表达水平，进而减轻对靶基因蛋白酪氨酸磷酸酶（phos-phate and tension homology deleted on chromsome ten，PTEN）的抑制，有助于增强口腔鳞状细胞癌细胞的放射敏感性。

2.2 与RNA结合蛋白相互作用

RNA 结合蛋白（RNA-binding proteins，RBP）是一种在基因转录和翻译过程中起着重要作用的蛋白质类型。CircRNAs 可结合RBP 并调节其功能；circRNAs还可储存、隔离和分类RBP，从而影响其在细胞内的位置。相反，RBP 也可调控cir-cRNAs 的表达水平和生物学功能。CircRNAs 的另一个功能是与蛋白质相互作用。它可作为蛋白质海绵吸附一种或多种蛋白质，从而引发蛋白质间的相互作用，进而调控基因表达。

CircRNAs作为蛋白海绵的作用最早是从circMbl 发现的，它参与了MBL和circMbl之间反馈回路的调整。通过结合含有保守MBL结合位点的circMbl侧翼内含子促进circMbl 的生物发生，并与circMbl 相互作用。相应地，MBL 能促进circMbl 的反向剪切能力以及增强circMbl 的表达水平。Du 等发现周期蛋白依赖性激酶2（cyclin-dependent kinase 2，CDK2）和p21蛋白在肿瘤中与细胞周期调节有关。CircFOXO3支架有助于阻止circFOXO3-p21-CDK2三元复合物的形成抑制CDK2的功能，从而阻断癌细胞的细胞周期进程。

2.3 调控转录

尽管大多数的circRNAs 位于细胞质中，但在细胞核中仍存在着一些circRNAs。保留在细胞核中的circRNAs 可作为剪接或转录调节因子影响基因表达，调节可变剪接和转录过程。circITGA7 通过Ras通路抑制转录因子Ras反应元件结合蛋白1（Ras responsive element binding protein 1，RREB1），从而增加其宿主基因整合素α7 的转录。Nie等发现敲低肾小管上皮细胞中circPTPN14 可抑制转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）诱导的促纤维化基因的表达，而过表达circPTPN14 可增强TGF-β1 的促纤维化作用。

cir-cPTPN14 的促纤维化作用归因于MYC 转录的增加。circPTPN14 与远上游元件（far upstream ele-ment，FUSE）结合蛋白1的KH3和KH4结构域的结合增强了FUSE 结合蛋白1 与FUSE 结构域之间的相互作用，这是MYC转录起始所必需的。Ma等［报道在缺氧条件下，circKrt4 在肺组织和血浆中表达上调。在肺动脉内皮细胞的细胞核中circKrt4通过与转录激活蛋白Pura-α 相互作用促进n-钙粘蛋白基因活化，诱导内皮细胞向间质细胞转化。在细胞质中，circKrt4 的增加通过抑制线粒体结合甘油激酶的细胞质-线粒体穿梭而导致线粒体功能障碍。有趣的是，circKrt4 被鉴定为一种超级增强子相关circRNAs，可被转录因子CEBPA 转录激活。RNA结合基序蛋白25可通过增加Krt4基因的反剪接来调节circKrt4的环化。

2.4 翻译功能

CircRNAs 可通过独立于帽的方式实现翻译过程，主要依赖于其内部核糖体进入位点（internal ribosome entry site，IRES）和N6-甲基腺苷（N6-methyl-adenosine，m6A）的作用。IRESs是一种能够招募核糖体至mRNA 内的特定部位以开启翻译过程的RNA 元件，通常为200 ~ 500 个核苷酸（nt）长的序列，存在于许多动物病毒的5'-UTR 或某些植物病毒的3'-UTR 中。IRESs 也被发现用于许多致病性病毒和circRNAs 的翻译起始。一些circRNAs 的翻译独立于IRES，但依赖于N6-甲基腺苷。

m6A 是由许多真核细胞mRNA 中腺苷酸第6 位氮的甲基化形成的。mRNA 上的m6A 分别被甲基转移酶的“Writers”、去甲基化酶的“Erasers”和保守的含有m6A结合结构域的蛋白质的“Readers”转录后安装、擦除和识别。Legnini 等基于circ-ZNF609 的高度甲基化特征，提出m6A 修饰对circ-ZNF609 翻译活性有调控作用。Huang 等发现circfam53b 编码的肽对人类白细胞抗原I（human leukocyte antigen I，HLA-I）和HLA-II 分子均具有很强的结合亲和力。Chen等开发了一种系统的方法来快速组装和测试影响合成circRNAs 产生蛋白质的特征，优化了包括载体拓扑、5'和3'非翻译区、内部核糖体进入位点和合成适体招募翻译起始机制用来最大化增强circRNAs 翻译效率。以上这些设计原则可将circRNAs 蛋白产量提高了数百倍，可在体内外提供更高效的翻译效率。

2.5 与mRNA相互作用影响其表达

CircRNAs可直接结合mRNA 影响基因的表达输出。CircHomer1来源于Homer1b前体mRNA的第2 ~ 5外显子，在眶额皮质中大量表达。CircHomer1通过结合Homer1b mRNA 的3'-UTR 来减少其突触翻译。Rossi 等利用靶向识别circZNF609 和ZNF609 mRNA 的生物素化DNA 探针沉淀与circ-ZNF609 相互作用的mRNA，发现CKAP5 mRNA 可结合circZNF609的剪切位点，这种相互作用能增加CKAP5 mRNA的稳定性和翻译效率。

2.6 调节剪接

CircRNAs 是由蛋白质编码基因的中间外显子产生，可与pre-mRNA 竞争剪切位点。剪接体成分（如U1 和U2 snRNPs）的耗竭可导致circRNAs 表达水平的增加，并伴随线性mRNA 表达水平的降低。反向剪接属于经典的剪接方式，但cir-cRNAs 本身也可促进亲本基因位点上环化外显子的跳跃过程。Conn 等发现SEPALLATA3（SEP3）的第6 外显子发生反向剪接，产生circSEP3。Circ-SEP3与其亲本DNA位点形成R环，导致转录暂停。

3. CircRNAs与牙周炎

3.1 CircRNAs参与牙周炎的发生进程

近年来随着牙周炎相关的研究增多，circRNAs作为一种新型的非编码RNA逐渐引起研究者的关注。研究结果表明，circRNAs 参与牙周炎的发生与发展。Redondoviridae 家族是一类小型、环状DNA病毒，它们广泛存在于人类口腔和呼吸道，与牙周病和危重病情相关。Zhang 等利用高通量RNA测序方法发现有无感染Redondoviridae牙周炎患者牙龈组织中存在175个circRNA出现显著性差异表达。低氧微环境存在于牙周炎炎性微条件下，其中缺氧诱导因子1α（hypoxia-inducing factor1α，HIF-1α）是缺氧的内源性标志物。

Ye 等研究发现在缺氧微环境下培养的PDLSCs 中，circRNAs、长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和miRNA的表达存在显著性的差异，因此推测特异性circRNAs 和lncRNA 均能作为miRNA的“分子海绵”可能在调控牙周韧带干细胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）分化中存在竞争作用。Wang 等发现circ_0081572 在牙周炎患者牙龈组织中表达显著下调。过表达circ_0081572可减轻脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）诱导的PDLSCs 损伤预防牙周炎发生。近期研究结果表明，牙周炎患者中circ_0099630的表达较健康者显著增加。沉默circ_0099630 可抑制LPS 造成的PDLSCs 的增殖和成骨能力减弱，而沉默circ_0099630则发挥相反的作用。

牙周炎与糖尿病相互影响，其中牙周炎会干扰血糖控制进而阻碍糖尿病患者的预后，而伴糖尿病的牙周炎患者牙周组织炎症及牙周组织的破坏程度更严重。He等发现与对照组和LPS处理组相比，高糖联合LPS 处理后PDLSCs 中hsa_circ_0084054 表达显著升高；以上研究结果在糖尿病牙周病患者的牙周韧带组织中也得到验证。

沉默PDLSCs 中hsa_circ_0084054 可降低炎症因子IL-1β 和TNF-α 的表达水平，并且可以减少ROS、MDA 和凋亡细胞的数量。进一步研究发现hsa_circ_0084054可以通过海绵miR-508-3p抑制蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）磷酸化，最终造成牙周炎合并糖尿病患者氧化应激和炎症反应加重，可为牙周炎合并糖尿病的干预提供新的靶点。牙骨质是一种特殊的钙化结缔组织，覆盖在牙根表面，具有支持牙周韧带、适应牙周韧带的改建和附着等功能。Li 等报道circLRP6 在成牙骨质分化中显著上调，circLRP6敲低可抑制ALP活力和钙化结节形成以及降低Runx2、OPN和BSP的表达。

3.2 CircRNAs参与牙周稳态的调节

牙周韧带组织在维持牙周的动态平衡和发展中发挥着重要作用。Gu等发现小脑变性相关蛋白1 反义转录物（RNAantisense to the cerebellar degeneration related protein 1 transcript，CDR1as）的敲低降低了PDLSCs 内干细胞相关基因的表达水平，抑制其多分化和细胞迁移能力。进一步研究发现RNA 结合蛋白异质核核糖核蛋白（heterogeneous nuclear ribonucleoproteins，hnRNPM） 可直接与CDR1as 相互作用，并促进PDLSCs 中CDR1as 的表达。此外，CDR1as 可通过抑制miR-7 介导的Kruppel样因子4（Kruppel like factor 4，KLF4）表达抑制，促进PDLSCs内干细胞相关基因的表达。

程序性细胞死亡不同于坏死，是由一系列基因表达事件引发的的活性细胞死亡，主要分为凋亡、自噬、坏死、焦亡和铁死亡。近期研究结果表明，circ_0099630 在牙周炎发生发展的进程中起着重要作用。过表达_circ_0099630 显著促进PDLSCs 的凋亡，然而敲低circ_0099630 显著逆转LPS 诱导PDLSCs 凋亡发生。Zheng 等观察到circCDK8 在牙周炎组织以及氯化钴缺氧模型中的表达水平均有显著增加。氯化钴还能诱导PDLSCs内质网应激、凋亡和自噬的发生; 抑制自噬能促进氯化钴处理PDLSCs 后成骨分化能力。过表达circCDK8 可通过mTOR 信号通路诱导自噬和凋亡的发生。

Wang 等发现circ_0062491 在牙周炎组织中和LPS诱导的PDLSCs中表达显著降低。过表达circ_0062491 可减轻LPS 诱导的PDLSCs 细胞凋亡和炎症反应。进一步研究发现circ_0062491 海绵吸附miR-498进而调控SOCS6的表达，进而减轻保护LPS 诱导PDLSCs 的损伤。Pan 等发现circ_0138959 在LPS 处理的人类牙龈成纤维细胞中上调。

抑制circ_0138959 提高了牙龈成纤维细胞的活力，降低了LPS诱导的牙龈成纤维细胞的焦亡发生。研究表明敲低circ_0138959 可通过调控miR-527/CASP5 轴促进细胞活力并抑制牙龈成纤维细胞的焦亡。Wu等研究发现过表达miR-29a可提高牙龈成纤维细胞活力，降低LPS诱导的细胞的焦亡，而抑制miR-29a则发挥相反的作用。进一步研究表明circ_0036490能和DKK1竞争性结合miR-29a加重LPS诱导的牙龈成纤维细胞体外损伤程度。

3.3 CircRNAs调控牙周免疫微环境

Toll样受体4（Toll like receptor 4，TLR4）是一种存在于第9条染色体上的基因，该基因编码的蛋白质属于Toll样受体家族的成员，该家族对于启动天然免疫力及辨识病原菌至关重要。Wang 等观察到牙周炎患者的牙周韧带组织及LPS 处理的PDLSCs中的circ_0087199和TLR4的表达量显著上升，同时 miR-527 的表达却大幅度下降。进一步研究发现敲低circ_0087199 可调控miR-527/TLR4 轴抑制LPS 诱导的PDLSCs 凋亡的发生、炎症和氧化应激反应程度。

LPS 可通过调控肿瘤坏死因子受体相关因子6（tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6）诱导牙周炎的炎症反应。Deng 等发现circ_0138959 在牙周炎组织和LPS处理的PDLSCs 中表达增加。Circ_0138959 通过吸附miR-495-3p上调TRAF6的表达，从而加重LPS诱导的PDLSCs 细胞凋亡及炎症反应。Li 等发现circ_0066881 过表达可抑制LPS 诱导PDLSCs 中的凋亡反应，以及减少IL-1β和IL-6等炎症因子的表达。

PDLSCs 经成骨诱导5 d 后提取条件培养基以及外泌体用来处理RAW264.7细胞，发现其均能促进RAW264.7 细胞向破骨细胞分化。与未经成骨诱导的PDLSCs提取的外泌体相比，成骨诱导5d的PDLSCs 提取的外泌体中circ_0000722 的表达显著升高。进一步研究发现PDLSCs 衍生的外泌体circ_0000722 可通过上调TRAF6 表达和激活下游NF- κB 和AKT 信号通路来促进破骨细胞的形成。

Zhao 等在牙周炎中观察到circ_0099630和TRAF6 的表达上调，miR-940 的表达下调；且敲低circ_0099630 抑制LPS 诱导的PDLSCs 的损伤反应。机制上，沉默circ_0099630 可通过靶向miR-940/TRAF6/NF-κB 减轻LPS 诱导的PDLSCs 炎症反应。Hu 等发现IL-6 可促进人根尖乳头干细胞（Human apical papilla stem cells，hSCAPs）成骨分化。通过基因微阵列测序的进一步分析发现有132 个circRNAs 表达存在差异，其中117 个呈上调趋势，15个呈下调趋势。生物信息学分析预测cir-cRNA-406620/miR-103a-3p/FAT4 信号轴可参与调节IL-6 促进hSCAPs 成骨分化过程。Zhao 等发现与健康牙龈相比，牙周炎组织中有200 个mRNA、90个lncRNA、65个miRNA和518个circRNAs存在显著性差异以及细胞趋化性显著增加。免疫细胞浸润分析显示巨噬细胞、中性粒细胞、T 滤泡辅助细胞和幼稚B细胞在牙周炎组织中显著增加。

3.4 CircRNAs有望成为牙周炎的有效靶点

近期研究表明，circRNAs影响牙周炎疾病的预后，可作为牙周炎治疗的潜在靶点。Li 等发现circ_0138960 在牙周炎患者和LPS 处理的PDLSCs中显著上调。进一步研究发现circ_0138960 可通过调控miR-518a-5p/组蛋白去乙酰化酶6信号轴促进LPS 诱导的PDLSCs 功能障碍，为牙周炎提供了新的潜在治疗靶点。Zhou 等报道了诱导DPSCs成骨分化过程中circ_0036872表达显著升高，敲低hsa_circ_0036872 可抑制DPSCs 成骨能力。

进一步研究发现circ_0036872 可通过调节miR-143-3p/IGF2 轴，在促进DPSCs 成骨方面发挥重要的促进作用，可为牙周组织再生提供新的治疗方式。Zhao 等研究结果显示与对照组相比，暴露于炎症刺激的PDLSCs 中和牙周炎组织中cirbirc6 的表达显著上调。敲低cirbirc6可显著增强炎症条件下PDLSCs 的成骨能力。进一步研究发现敲低cir-birc6 后miR-543 的表达显著升高，减少PTEN 的表达，从而激活PI3K/AKT/mTOR 信号通路。因此，cirbirc6可能是改善牙周炎牙槽骨缺损修复的潜在治疗靶点。

来源：何毅,韩曜岭,余东升.环状RNA的功能及其在牙周炎中的研究进展[J].口腔疾病防治,2025,33(03):252-259.