综述：环状RNA在神经退行性疾病和病毒感染中的新兴作用

《Journal of NeuroVirology》：The emerging role of circular RNAs in neurodegenerative diseases and viral infections

　　

环状RNA（circRNAs）代表一类高度稳定、共价闭合的RNA分子，日益被研究人员视为脑衰老和神经退行性疾病的重要调节因子。越来越多的证据也表明circRNAs参与病毒感染，提示病毒神经发病机制与神经退行性变之间存在潜在交叉。然而，目前尚无研究将circRNAs、嗜神经病毒感染和神经退行性疾病直接整合在一个统一的机制框架内。迄今为止，特定circRNAs已被关联到阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease）和帕金森病（Parkinson’s disease）的进展，这些circRNAs调节包括淀粉样蛋白-β（amyloid-β）清除、神经炎症、突触可塑性、神经元凋亡和氧化应激在内的核心病理过程。此外，已确定宿主细胞和病毒在感染期间均产生circRNAs。病毒来源的circRNAs可增强病毒复制、促进免疫逃逸并支持潜伏期。相反，宿主circRNAs通过充当微小RNA（microRNA）海绵、与病毒蛋白相互作用或编码具有抗病毒活性的肽段来参与抗病毒防御，这些机制在病毒癌变中尤其得到探索。在本综述中，研究人员将评估关于circRNAs在主要神经退行性疾病和嗜神经病毒感染中作用的最新研究证据。考虑到对病毒感染长期神经学后果（包括慢性神经炎症、病毒再激活和病毒后综合征）日益增长的担忧，失调的circRNAs可能代表病毒感染与相关神经退行性过程之间的机制联系。最后，研究人员将讨论未来方向，即识别基于circRNAs的生物标志物，并开发针对年龄相关和病毒相关神经疾病的circRNAs靶向治疗策略。

环状RNA（circRNAs）：RNA生物学的范式转变

许多年来，环状RNA（circRNAs）被认为是异常前体mRNA（pre-mRNA）剪接的罕见副产物，被视为无功能意义的转录噪音。然而，在过去十年中，高通量测序和专用生物信息学工具的进步重塑了这一观点。circRNAs现在被公认为丰富、保守且功能显著的调节性分子。这一转变在神经科学和病毒学领域尤其具有影响力，因为circRNAs已成为神经系统和免疫系统复杂分子网络的重要贡献者。circRNAs表现出显著的结构稳定性、组织和细胞类型特异性，并且在大脑和突触中特别富集。它们现在被认为是一类多样且丰富的调节分子，在真核生物、古细菌甚至病毒中普遍表达。其表达通常从胚胎期到成年期增加，仅在人脑中就已鉴定出超过10万个circRNAs。这些特征，连同它们在血液和脑脊液等体液中的可检测性，使circRNAs成为有前景的诊断和预后生物标志物，尤其适用于神经疾病和癌症。在功能上，circRNAs高度多功能。它们可充当微小RNA（miRNA）海绵、与RNA结合蛋白（RBPs）相互作用、调节转录，并在某些情况下编码肽段。通过这些机制，circRNAs影响神经退行性疾病（NDDs）中涉及的关键病理通路，包括氧化应激、凋亡、自噬、线粒体功能障碍和毒性蛋白聚集。全面理解circRNAs的生物发生、结构和分子功能对于阐明它们在健康和疾病中的新兴作用至关重要。本综述总结了circRNAs生物学的最新知识，特别强调它们在病毒发病机制和神经退行性变中的参与。

circRNAs的生物发生和分类

circRNAs是单链RNA分子，其特征是共价闭合的环状结构，缺乏典型线性信使RNA（mRNA）的5′帽子和3′多聚腺苷酸（poly(A)）尾巴。这种环状构型源自前体mRNA（pre-mRNAs），通过一种称为反向剪接（back-splicing）的非经典剪接机制产生，由细胞剪接体介导。在此过程中，下游剪接供体位点与上游剪接受体位点连接，生成闭合的RNA环而非线性转录本。circRNAs的生物发生是一个紧密调控的事件，由RNA序列内的顺式作用元件和反式作用RNA结合蛋白（RBPs）共同控制。内含子互补序列，包括反向重复序列如Alu元件，通过跨侧翼内含子碱基配对发挥核心作用。这种配对使剪接位点靠近，有利于反向剪接而非经典剪接。在套索驱动的环化模型中，可变剪接生成一个套索中间体，该中间体可逃避脱支酶（包括脱支RNA套索1（DBR1））的降解，随后形成circRNA。RBPs进一步调节circRNAs的形成，负向或正向调控环化。例如，酶腺苷脱氨酶作用于RNA-1（ADAR1），与雄激素受体和DExH-box解旋酶9（DHX9）协同作用，可通过将腺苷转化为肌苷来破坏Alu区域的双链RNA，破坏内含子碱基配对并减少circRNAs的产生。相反，如quaking（QKI）和muscleblind-like（MBNL）等蛋白通过结合侧翼内含子内的基序并二聚化以桥接剪接位点来促进circRNAs的形成。N6-甲基腺苷（m6A）读取器YTH结构域包含蛋白1（YTHDC1）也可增强m6A修饰外显子的反向剪接，突出了表观转录组修饰的贡献。尽管具有高稳定性，circRNAs的水平受到动态调节。某些内切核酸酶可切割特定的内部基序：例如，argonaute-2（AGO2）可通过微小RNA（miRNA）引导，以RNA干扰样方式介导circRNAs的降解。其他RBPs，如up-frameshift蛋白1（UPF1），可能结合并解旋circRNAs以促进酶降解。circRNAs分为三个主要类别：外显子环状RNA（ecRNAs）、环状内含子RNA（ciRNAs）和外显子-内含子环状RNA（EIciRNAs）。ecRNAs仅由外显子组成，占circRNAs的80%以上，主要位于细胞质。ciRNAs完全来自内含子，主要留在细胞核中，其中特定的鸟嘌呤/尿嘧啶丰富和胞嘧啶丰富的序列元件可防止脱支。EIciRNAs同时保留外显子和内含子，也在细胞核中富集，通常参与转录调控。circRNAs的环状拓扑结构赋予其对外切核酸酶的抗性，导致其半衰期至少是线性mRNA的2.5倍。这种增强的稳定性在长寿命细胞（如神经元）中尤其有利。circRNAs通常高表达，具有组织特异性，且进化上保守。它们在大脑中尤其丰富，包括皮层、海马和白质，其表达随年龄增长而增加，并在神经元分化和突触活动期间动态调节。在功能上，circRNAs参与表观遗传、转录和转录后调控，并与多种神经疾病有关。它们在血液和脑脊液等生物体液中的显著稳定性和可检测性使其成为NDDs和病毒感染的有前景的微创生物标志物。

细胞circRNAs的功能库

大量且不断增长的证据表明，一部分circRNAs执行独特且具有生理意义的功能。它们的进化保守性、细胞类型特异性表达以及独立于其线性亲本转录本的动态调控强烈支持其活跃的生物学作用。circRNAs通过四种主要机制参与基因调控：（1）它们可充当微小RNA（miRNA）海绵；（2）作为诱饵、支架或招募者与RBPs相互作用；（3）作为蛋白质翻译的模板；（4）调节其亲本基因的转录。circRNAs最早且最经典的功能之一是它们在竞争性内源RNA（ceRNA）网络中作为miRNA海绵的作用。含有多个miRNA响应元件（MREs）的circRNAs可隔离特定miRNAs，从而解除对靶mRNA的抑制。这一功能的典型例子是CDR1as/ciRS-7，它含有超过70个miR-7的结合位点，并有效抑制其活性。在神经学背景下，ciRS-7介导的miR-7隔离影响靶标如UBE2A和α-突触核蛋白，将circRNAs活性与神经退行性通路联系起来。其他circRNAs，包括circGFRA1和circ_0000950，通过调节miRNA可用性来调节疾病相关过程，如增殖通路和下游炎症信号。然而，全基因组分析表明，大多数circRNAs不含异常高密度的miRNA结合位点，表明miRNA海绵化是一种仅限于特定circRNAs的专门功能，而非普遍特性。由于反向剪接与经典剪接竞争，circRNAs的形成可直接影响同一基因线性mRNA的输出。主要位于细胞核的EIciRNAs可与U1小核核糖核蛋白（snRNPs）和RNA聚合酶II（Pol II）结合，以增强其亲本基因的转录。例如，circEIF3J和circPAIP2通过此类相互作用促进其亲本基因的转录。果蝇中的circMbl位点说明了一种反馈机制：MBL蛋白增强其自身转录本的环化以形成circMbl。增加的circMbl结合并隔离MBL蛋白，减少线性Mbl mRNA输出，创建一个精细调节蛋白质水平的负反馈环。一些circRNAs还通过改变DNA甲基化来调节基因表达。CircACR与DNA甲基转移酶3β相互作用，减少Pink1启动子的甲基化，从而激活其表达。与RBPs的直接相互作用是另一个主要功能类别。circRNAs可结合蛋白以调节其定位、稳定性或活性，或作为组装多蛋白复合物的支架。CircDNMT1在乳腺癌中促进p53和AU富集元件结合因子1（AUF1）的核转位。CircFoxo3结合DNA结合抑制剂1（ID-1）、E2F转录因子1（E2F1）和缺氧诱导因子1α（HIF-1α），限制其核进入，并可支架Foxo3与p53之间的相互作用。CircPABPN1隔离人抗原R（HuR），抑制其功能，而circSKA3结合整合素β1以增强癌细胞的侵袭行为。在神经系统中，circGRIA1通过与谷氨酸受体1相互作用调节突触可塑性，circHuR与蛋白CNBP相互作用，抑制CNBP与HuR启动子的结合，从而下调HuR表达。尽管最初被归类为非编码，但某些circRNAs现在已知可编码蛋白质或微蛋白（<100个氨基酸）。由于缺乏5′帽子，它们的翻译依赖于帽子非依赖性机制，如内部核糖体进入位点（IRES）或N6-甲基腺苷（m6A）介导的起始。m6A驱动的翻译需要真核翻译起始因子4γ2（eIF4G2）和m6A“读取器”蛋白（YTHDF3）等因子来招募核糖体。编码蛋白质的circRNAs的例子包括：（1）circZNF609，编码一种参与肌生成的蛋白质；（2）circGFP，一种合成circRNA，在体外翻译完全功能性的GFP蛋白；（3）circFBXW7，产生一种肿瘤抑制性微蛋白；以及circ_0007556，据报道编码一种淀粉样蛋白-β（Aβ）相关肽。总体而言，这些多样化的机制强调了circRNAs在生理和病理背景下调节基因表达和细胞功能的多方面作用。

神经退行性疾病中的circRNAs

神经退行性疾病（NDDs）构成一个重大且日益增长的全球健康挑战，尤其是在老龄化人口中。这些疾病以中枢和周围神经系统的进行性神经元功能障碍和丢失为特征，通常在50至70岁之间表现。NDDs可根据临床表现、神经退行性变的解剖分布或主要错误折叠蛋白种类进行分类。广义上，它们包括急性疾病，如脑缺血、创伤性脑损伤和癫痫，以及慢性疾病，包括阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）、肌萎缩侧索硬化症（ALS）、亨廷顿病（HD）和脊髓小脑性共济失调（SCA）。尽管神经生物学取得了进展，目前的诊断方法仍然有限，通常依赖于非特异性临床表现或侵入性生物标志物评估，如Aβ和α-突触核蛋白（α-syn），这些通常在大量神经元损伤发生后才能检测到疾病。如今，环状RNA（circRNAs）已成为改善NDDs诊断和机制理解的有前景的候选者。在多种神经退行性疾病中已鉴定出不同的circRNAs表达谱。在慢性疾病如AD、PD和ALS中，特定的circRNAs持续上调或下调，与疾病状态相关，突显了其作为生物标志物和治疗靶点的潜力。最近的转录组分析揭示了人脑内circRNAs表达具有显著的细胞类型特异性。数千个circRNAs在多巴胺神经元、锥体神经元或非神经元细胞中优先富集，表明高度特化的调节功能。值得注意的是，与成瘾相关的遗传风险位点优先在多巴胺神经元中表达circRNAs，而与自闭症和双相情感障碍相关的位点在锥体神经元中富集。相反，白血病等肿瘤性疾病与主要在非神经元细胞中表达的circRNAs相关。重要的是，从相同基因座转录的线性mRNA通常缺乏可比的细胞类型特异性，表明circRNAs可能提供塑造神经元特性和脆弱性的关键调节特征。来自“超级宿主”基因座的可变反向剪接进一步增强了这种分子多样性。例如，ERC1基因座产生在不同神经元群体中富集的独特circRNAs异构体，而其线性转录本显示出不同的表达模式。ERC1结合与帕金森病（PD）相关的Rab相互作用分子（RIM）蛋白，以促进突触小泡在突触前活跃区的对接。此类发现表明，circRNAs不是被动的副产物，而是神经元功能的活跃调节因子。细胞类型特异性的circERC1及其他circRNAs（包括早期PD中的circDNAJC6）的失调，支持了它们在突触功能障碍和神经退行性变中的关键参与。本综述总结了在AD、PD和ALS中研究最广泛的失调circRNAs，并讨论了它们对慢性NDDs分子通路的潜在贡献。

阿尔茨海默病发病机制中的circRNAs

阿尔茨海默病（AD）是一种慢性进行性神经退行性疾病，也是全球痴呆症的主要原因，尤其在老年人中。其发展反映了遗传易感性、环境暴露和生活方式相关因素之间的复杂相互作用。尽管大多数病例是散发性的，一小部分家族性AD病例（约1-5%）源于直接参与淀粉样蛋白前体蛋白（APP）加工的常染色体显性突变，包括APP本身以及早老素基因PSEN1和PSEN2。这些突变改变γ-分泌酶活性，促进淀粉样蛋白-β（Aβ）肽的过量产生，特别是易于聚集的Aβ42种类。相比之下，更常见的散发性AD（>95%的病例）缺乏这些确定性突变，但受到遗传风险因素的强烈影响，最显著的是载脂蛋白E（APOE）ε4等位基因。携带一个APOE4等位基因显著增加AD风险，而纯合子则使易感性增加约十倍。ApoE4蛋白在脂质转运和Aβ清除方面效率较低，且脂化不良的ApoE4可能以促进聚集并阻碍从大脑清除的方式结合Aβ42。临床上，AD表现为认知能力的逐渐且不可逆的下降。早期症状通常涉及情景记忆障碍，随后出现执行功能、语言、视空间能力缺陷，最终出现伴随行为和人格改变的严重全面认知恶化。在神经病理学上，该疾病以海马、内嗅皮层、新皮层和杏仁核的选择性易损性为特征。三个主要标志定义了AD病理：由聚集的Aβ肽组成的细胞外淀粉样斑块、由过度磷酸化的tau蛋白形成的细胞内神经原纤维缠结（NFTs），以及广泛的神经元和突触丢失。Aβ肽通过β-分泌酶（BACE1）和γ-分泌酶对APP进行顺序切割生成。在家族性AD中，突变增加Aβ产生或向更毒性的Aβ42形式转变。然而，在散发性AD中，过量Aβ的确切起源仍不完全清楚。尽管在一些散发性病例中报道了BACE1活性升高，但总APP表达和γ-分泌酶活性通常与对照组相当。有趣的是，以阻止环状RNA形成的方式构建的过表达野生型人APP的转基因小鼠模型并不总是发展出明显的斑块病理，表明替代转录本或调节通路可能有助于Aβ生成。NFTs是第二个主要病理特征。Tau是一种微管相关蛋白，对稳定神经元细胞骨架和支持轴突运输至关重要。在AD中，由于激酶和磷酸酶活性之间的失衡，tau变得异常过度磷酸化。过度磷酸化的tau从微管上脱离，错误折叠并聚集成不溶性纤维，破坏细胞内运输和突触完整性。Aβ积累、tau病理、氧化应激和慢性神经炎症的联合毒性最终导致进行性突触衰竭和神经元死亡。近年来，circRNAs已成为AD分子景观中的重要调节因子。它们在神经元分化和突触发生过程中表达增加，且其丰度通常独立于同一基因座产生的线性转录本，表明不同的生物学功能。大规模转录组研究已证明circRNAs表达谱在AD中显著改变。一项对人脑组织的综合分析鉴定了数十种与临床痴呆评分、Braak分期和AD诊断相关的circRNAs。值得注意的是，一些circRNAs在认知测量中的变异比APOE4等位基因水平更大，突显了其潜在的功能重要性。另一项针对AD患者大脑组织的中颞叶（MT）皮层circRNAs差异表达的研究，鉴定了与神经病理负担相关的特定circRNAs。具体而言，来自胰岛素样生长因子2受体（IGF2R）基因的circ_0131235，在具有晚期Braak分期病理的个体的MT皮层中显著上调。有趣的是，其表达与神经病理严重程度而非认知障碍本身相关，表明它可能作为潜在病理的生物标志物。亲本基因IGF2R参与Aβ清除通路，提高了circRNA表达增加代表对淀粉样蛋白积累的代偿反应的可能性。circRNAs通过多种机制影响AD发病机制。一个中心通路涉及调节Aβ稳态。circRNA ciRS-7（CDR1as），一个特征明确的miR-7海绵，在散发性AD患者的海马中下调。减少的ciRS-7允许增加的miR-7活性，从而抑制泛素结合酶UBE2A，这是蛋白酶体Aβ清除的关键组分。蛋白质稳态受损导致淀粉样蛋白积累。相反，ciRS-7也被报道通过NF-κB依赖性机制上调泛素羧基末端水解酶L1（UCHL1）转录来影响APP和BACE1降解，强调了其复杂的调节作用。circHDAC9是另一个广泛研究的circRNA，通过miRNA介导的网络调节APP加工。它海绵miR-138，从而促进sirtuin1（SIRT1）的表达，这是一种与减少Aβ积累和改善线粒体功能相关的蛋白。在AD模型中，circHDAC9下调，导致miR-138升高，抑制非淀粉样蛋白生成α-分泌酶（ADAM10）通路，并增加Aβ42产生。重要的是，在轻度认知障碍和AD患者的血清中检测到circHDAC9水平降低，突显了其生物标志物潜力。circHDAC9还结合被Aβ上调的miR-142-5p，过表达circHDAC9可减轻Aβ诱导的神经毒性，包括降低细胞活力、凋亡和炎症。发现小檗碱治疗对Aβ诱导的神经毒性具有保护作用，部分是通过调节circHDAC9/miR-142-5p轴并增加circHDAC9表达。circKIAA1586也可海绵miR-29b、miR-101和miR-15a，这些miRNA靶向并减少BACE1和/或APP的表达，表明circKIAA1586可能影响Aβ病理。其他circRNAs也调节淀粉样蛋白通路。在小鼠模型和患者大脑中，AD早期阶段上调的circCwc27被观察到与Pur-α相互作用，改变APP的转录调控并促进Aβ沉积。敲除circCwc27增强了Pur-α对AD相关基因启动子（如APP）的亲和力，防止Aβ沉积，减少认知衰退，并减轻胶质细胞活化和促炎细胞因子产生。在最强AD相关分子中还有circHOMER1，一种与神经可塑性有关的突触circRNA。circHOMER1在AD患者多个脑区（包括嗅觉皮层和额叶皮层）下调，其表达水平与Aβ负荷和AD病理分期呈负相关。网络分析显示circHOMER1与三个关键性状（AD患者状态、Braak NFT分期和临床痴呆评分）显著相关。circHOMER1在海马中高表达，参与突触传递、可塑性和神经元兴奋。其下调导致AD中观察到的突触病理。它也被预测海绵miR-651，靶向AD相关基因PSEN1/PSEN2，而circCORO1C作为miR-105的海绵，靶向AD相关基因APP和α-突触核蛋白（α-syn）基因（SNCA）。这些作用减少了神经元中Aβ和α-syn的积累。circHOMER1和circCORO1C的表达均与AD神经病理和临床痴呆评分显著相关。值得注意的是，直接来自APP基因座的circAβ-a可被翻译成含Aβ的多肽，该多肽进一步加工成Aβ肽，表明独立于经典APP翻译的淀粉样蛋白产生的替代来源。另一项研究确定circ_0004381在AD模型中显著上调，它通过海绵miR-647，阻止miR-647抑制其靶点早老素-1（PSEN1），导致神经元损伤和神经炎症。敲低circ_0004381被发现具有神经保护作用，减轻海马神经元的凋亡和氧化应激，最终改善AD小鼠模型的认知功能。最后，重要的是提及circMAPT，它来自Tau基因座（MAPT），包含可编码Tau蛋白片段的可读框，尽管其在AD发病机制中的作用需要进一步研究。除了淀粉样蛋白生物学，circRNAs还调节神经炎症，这是AD进展的关键驱动因素。激活的小胶质细胞释放促炎细胞因子，加剧神经元损伤。CircPTK2（circ_0008305）通过miR-181c-5p和高迁移率族蛋白B1（HMGB1）信号通路调节小胶质细胞激活，并通过miR-29b和SOCS-1/JAK2/STAT3/IL-1β信号通路控制小胶质细胞介导的神经元凋亡。失调的circRNAs如circ_0000950通过海绵miR-103，导致前列腺素内过氧化物合酶2（PTGS2）表达增加，促进AD中炎性细胞因子表达和神经元凋亡。氧化应激和线粒体功能障碍是受circRNAs影响的AD中的另一个病理轴。例如，circPRKCI/miR-545/589/E2F7 ceRNA网络介导氧化应激诱导的神经元损伤。涉及Nrf2信号通路的circRNA介导网络也被认为参与了抗氧化反应。生物信息学分析表明，在一些circRNAs可能与AD小鼠模型中的Nrf2介导的神经保护有关，突显了circRNAs在调节AD中细胞对氧化损伤反应中的潜在作用。在另一个AD小鼠模型中，mmu_circRNA_013636上调，mmu_circRNA_012180下调。具有抗氧化应激作用的三七总皂苷（PNS）治疗逆转了它们的表达变化，将这些circRNAs与AD中的氧化应激通路联系起来。circRNAs进一步调节自噬和凋亡，这些过程对清除错误折叠蛋白和维持AD中的神经元存活至关重要。circRNA.2837已被证明通过海绵miR-34家族诱导神经元自噬，而circHECTD1可通过海绵miR-142以自噬依赖性方式抑制星形胶质细胞激活。另一方面，circSHOC2通过miR-7670-3p/SIRT1轴调节自噬以减轻神经元损伤，降低AD标志蛋白tau和Aβ的水平。最后，circ_0003611通过miR-383-5p/KIF1B轴调节AD中的凋亡。鉴于其高突触富集性，circRNAs与突触可塑性和传递密切相关。许多在突触发生过程中上调，其失调与AD中观察到的突触小泡循环缺陷相关。除了已经提到的circHOMER1，最近一项研究在AD小鼠模型中鉴定出mmu_circ_017963显著失调。Mmu_circ_017963被预测海绵mmu_miR_7033-3p，并参与与自噬体组装相关的生物学过程。功能分析显示mmu_circ_017963与突触小泡循环过程高度相关，表明其在调节突触传递和可塑性中的潜在作用，而这两者在AD中严重受损。总体而言，这些发现表明circRNAs深度整合到AD的关键病理网络中，从Aβ和炎症到突触衰竭。这种复杂的参与进一步因衰老效应而复杂化。衰老本身深刻地重塑了circRNAs景观。在衰老小鼠和灵长类动物大脑中的研究揭示了广泛的circRNAs上调，可能反映了稳定性的增加和年龄相关的剪接因子FUS（fused in sarcoma）活性的变化。m6A等修饰可能进一步调节衰老大脑中的circRNAs周转。与年龄相关的circRNAs，包括circGRIA1，已被联系到雄性恒河猴前额叶皮层和海马的突触衰退。敲低circGRIA1导致突触发生和突触可塑性改善，表明它有助于与年龄相关的突触衰退。星形胶质细胞也是丰富的脑细胞，其衰老与衰老和神经退行性疾病有关。在经淀粉样蛋白-β（Aβ）处理的星形胶质细胞中，失调的circ_0006245和circ_0004037被预测海绵调节细胞外基质表达、细胞增殖和凋亡的miRNAs。进一步的令人信服的证据来自使用衰老加速小鼠易感8（SAMP8）模型的研究，该模型因其与年龄相关的学习和记忆衰退而常用于研究散发性AD。有趣的是，在将AD模型小鼠与年龄匹配的对照组比较时，发现五个circRNAs（mmu_circ_017963、mmu_circ_003540、mmu_circ_013699、mmu_circ_012180和mmu_circ_006173）失调。总之，在SAMP8模型中，一部分与衰老相关的circRNAs与AD中失调的circRNAs重叠，直接将分子衰老过程与神经退行性易感性联系起来。总体而言，这些发现将circRNAs定位为AD发病机制中的核心参与者。它们影响淀粉样蛋白的产生和清除、tau调节、神经炎症、氧化应激、自噬、凋亡和突触可塑性。它们的稳定性、大脑富集性和疾病特异性表达模式使其成为诊断生物标志物和治疗靶点的有前景的候选者。重要的是，它们与衰老相关分子变化的交叉表明，circRNA失调可能有助于解释为什么年龄增长仍然是阿尔茨海默病的最强风险因素。

帕金森病和肌萎缩侧索硬化症发病机制中的circRNAs

帕金森病（PD）是一种慢性进行性神经退行性疾病，最常见于晚年，明显的运动症状通常出现在第六个十年。临床上，PD以运动迟缓、静止性震颤、肌肉僵硬和姿势不稳为特征，常伴有自主神经功能障碍、睡眠障碍、情绪障碍和认知衰退。在病理上，两个主要特征定义了该疾病：（1）α-突触核蛋白（由SNCA基因编码）的异常积累；（2）黑质致密部内多巴胺能神经元的进行性变性。错误折叠的α-突触核蛋白聚集成称为路易体（LB）的细胞内包涵体，分布于中枢、外周和肠神经系统。黑质纹状体多巴胺能神经元的选择性易损性和丧失导致纹状体中多巴胺的严重耗竭，破坏基底节回路，最终驱动PD的标志性运动表现。在分子水平上，PD进展与失调的蛋白质稳态、线粒体功能障碍、氧化应激、自噬受损、神经炎症和凋亡信号紧密相关。近年来，circRNAs已成为这些相互连接通路的重要调节因子。在PD中，多种circRNAs已被鉴定为神经保护性或神经毒性，塑造核心疾病过程，如α-突触核蛋白聚集、神经炎症、凋亡和自噬。circRNAs与PD病理最直接的联系之一涉及circSNCA，它源自SNCA mRNA本身的3′非翻译区（UTR）。CircSNCA通过其与miR-7的相互作用调节α-突触核蛋白的表达，miR-7通常抑制SNCA翻译。通过隔离miR-7，circSNCA降低miR-7的可用性，从而允许增加SNCA表达。升高的circSNCA水平与促凋亡蛋白（包括CASP3、BAX、PTEN和P53）表达增加以及自噬标志物LC3B-II水平降低相关，直接导致神经退行性变。在神经毒素MPP+诱导的细胞PD模型中，circSNCA随着α-突触核蛋白积累和凋亡激活而上调。值得注意的是，多巴胺激动剂普拉克索治疗可减少circSNCA表达，增加游离miR-7水平，并降低α-突触核蛋白表达，将临床使用的治疗药物与ceRNA circSNCA/miR-7/SNCA网络的调节联系起来。这些发现将circSNCA定位为PD病理的机制贡献者和潜在治疗靶点。与circSNCA类似，CDR1as（ciRS-7），一种在大脑中富集的已知miR-7海绵，在维持miR-7稳态中发挥重要作用。敲除研究表明，破坏CDR1as导致PD小鼠模型中miR-7失调和感觉运动异常，强调了其在多巴胺能功能中的重要性。circHIPK3还通过海绵神经保护性microRNA miR-124并调节小胶质细胞中miR-124介导的STAT3/NLRP3通路来增强PD模型中的神经炎症。CircPank1上调时也促进多巴胺能神经退行性变，通过隔离miR-7a-5p增强α-突触核蛋白表达。另一方面，在PD的秀丽隐杆线虫模型中进行的一项研究中，circ_zip-2被鉴定为一种保护性分子，在疾病状态下显著下调。敲低该circRNA减少了α-突触核蛋白的聚集，这是PD的标志。它通过结合miR-60发挥作用，从而减轻病理过程。这种保护作用已被证明直接影响PD病理的两个核心特征：它减少SNCA的聚集