环状RNA circIGF1R通过调控糖代谢抑制心脏成纤维细胞增殖的机制研究

本研究针对心脏纤维化治疗难题，发现环状RNA circIGF1R（hsa_circ_0005035）通过结合AZGP1蛋白调控糖代谢重编程，显著抑制心衰患者心脏成纤维细胞（HCFs）的异常增殖。团队通过深度测序和功能实验证实，circIGF1R过表达可降低葡萄糖摄取和糖酵解活性，为靶向代谢干预心脏纤维化提供新策略。该成果发表于《Scientific Reports》，为心血管疾病治疗开辟了非编码RNA调控代谢的新视角。

　　

心血管疾病是全球头号健康杀手，其中心脏纤维化是导致心功能衰竭的关键病理过程。当心肌受损时，原本静息的心脏成纤维细胞会异常活化并疯狂增殖，像建筑工人过度浇筑混凝土一样，在心脏中沉积大量胶原蛋白，最终导致心脏僵硬、泵血功能衰竭。更棘手的是，这些活化的成纤维细胞会像癌细胞一样改变代谢模式，从依赖线粒体呼吸转而疯狂进行糖酵解（即“瓦氏效应”），为自身增殖提供能量和原料。尽管科学家们早已发现代谢异常与纤维化的关联，但如何精准调控这一过程仍是未解之谜。

德国汉诺威医学院的研究团队通过深度测序心衰患者心脏组织，发现环状RNA circIGF1R在病变成纤维细胞中显著下调。这种由IGF1R基因外显子2反向剪接形成的环状分子，展现出惊人的稳定性——其半衰期远超线性RNA，且能抵抗核酸酶降解。研究人员构建了精巧的“分子剪刀”（BSJ特异性siRNA）和“分子补丁”（体外转录circIGF1R mimics），在患者来源的成纤维细胞中展开功能验证。

关键实验技术
研究采用心衰患者左心室组织（n=5）与健康对照进行circRNA测序，通过跨物种保守性分析和压力负荷小鼠模型验证候选分子。使用BSJ特异性siRNA敲低和体外转录circRNA过表达技术，结合糖酵解速率分析仪（glycoPER）、¹³C标记葡萄糖示踪（GC/MS）和RNA pulldown-MS技术，系统解析了circIGF1R-AZGP1互作网络。

circIGF1R在心脏纤维化中的表达特征
通过主动脉弓缩窄（TAC）小鼠模型发现，circIgflr（小鼠同源物）在纤维化心脏中呈现细胞特异性调控：心肌细胞和内皮细胞无显著变化，而成纤维细胞表达量骤降50%。这种变化在人类样本中得到印证——从植入左室辅助装置（LVAD）的心衰患者分离的成纤维细胞（HF HCFs）中，circIGF1R水平仅为健康对照的1/3。RNA荧光原位杂交（FISH）显示circIGF1R主要定位于细胞质，为其直接调控代谢酶提供了空间基础。

circIGF1R缺失加速成纤维细胞恶性增殖
当用三种BSJ siRNA敲低circIGF1R后，正常成纤维细胞瞬间“黑化”：WST-1活性提升2.1倍，CFSE荧光稀释加速，BrdU掺入量激增180%，Ki67阳性细胞比例从15%飙升至38%。更惊人的是，这些细胞开始像肿瘤细胞一样疯狂消耗葡萄糖——培养基中葡萄糖浓度24小时内下降60%，乳酸分泌量增加2.3倍。¹³C标记实验显示，M3丙酮酸（糖酵解终产物）含量增加3倍，连带其衍生物M3丙氨酸和M3天冬氨酸也显著积累。这种代谢狂欢可被糖酵解抑制剂2-脱氧葡萄糖（2-DG）完全阻断，证实circIGF1R是通过调控糖代谢来约束细胞增殖。

circIGF1R mimics逆转病理表型
研究团队设计的circIGF1R mimics成功将心衰患者成纤维细胞的增殖速率拉回正常水平：WST-1活性降低40%，Ki67阳性细胞减少55%。代谢分析显示，这些处理细胞的糖酵解质子外排率（glycoPER）下降35%，M2柠檬酸（TCA循环中间体）含量减少60%。尤为关键的是，这种干预对健康成纤维细胞几乎无影响，展现出良好的病理选择性。

AZGP1：隐藏在circIGF1R背后的代谢开关
RNA pulldown联合质谱鉴定出8个潜在互作蛋白，其中锌结合糖蛋白AZGP1最引人注目。Western blot证实circIGF1R过表达可使AZGP1蛋白水平提升2倍。当用siRNA敲低AZGP1后，circIGF1R的抗增殖效应完全消失——BrdU掺入量重新飙升至对照组的180%，证明AZGP1是circIGF1R行使功能的关键效应分子。

这项研究首次揭示circRNA可通过AZGP1调控成纤维细胞代谢重编程，为心脏纤维化治疗提供了双重靶点：既可补充缺损的circIGF1R，也可增强AZGP1功能。鉴于circIGF1R在肾脏等纤维化易发器官同样高表达，该发现可能为多器官纤维化治疗开辟新路径。研究人员正在开发基于脂质纳米颗粒（LNP）的靶向递送系统，未来或可实现成纤维细胞特异性circRNA治疗。正如论文通讯作者Thomas Thum教授强调：“这是首次证明非编码RNA能直接调控心脏能量代谢，我们找到了一把对抗纤维化的代谢钥匙。”