《Brain Research Bulletin》：CircHIPK3 regulates TGF-β1/smad3 signaling in communicating hydrocephalus after intraventricular hemorrhage by sponging miR-30a-3p via ACT1
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本研究针对脑室出血(IVH)后交通性脑积水(PHH)的发病机制，聚焦于蛛网膜纤维化这一关键病理环节。研究人员发现环状RNA circHIPK3在IVH后表达上调，并通过充当分子海绵吸附miR-30a-3p，解除其对ACT1(TRAF3IP2)的抑制作用，进而激活TGF-β1/Smad3信号通路，最终驱动纤维化进程。实验证实敲低circHIPK3可显著改善脑积水症状和神经功能缺损，为PHH的靶向治疗提供了新策略。
当血液突破脑实质进入脑室系统，引发脑室出血(IVH)时，患者往往面临着一个棘手的并发症——交通性脑积水。这种病症的特征是脑脊液循环受阻，导致脑室异常扩大和神经功能损伤。尽管外科手术如脑室腹腔分流术是当前主要治疗手段，但感染、分流管堵塞等并发症时常困扰着临床医生。更为深层的问题是，我们对出血后脑积水形成的确切分子机制仍知之甚少。
既往研究表明，蛛网膜纤维化是导致脑脊液循环通路堵塞的关键病理改变。当出血发生后，蛛网膜下腔的星形胶质细胞和脉络丛纤维细胞被异常激活，产生过量细胞外基质蛋白，最终形成类似"瘢痕"的组织堵塞脑脊液循环通路。在这一复杂过程中，转化生长因子-β1(TGF-β1)信号通路的激活被认为是驱动纤维化进程的核心环节。然而，这一通路的上游调控机制，特别是在IVH后的具体调控网络，仍有待深入探索。
在这项发表于《Brain Research Bulletin》的研究中，中南大学湘雅医院的研究团队将目光投向了一类特殊的非编码RNA——环状RNA(circRNA)。这类RNA分子以其独特的共价闭合环状结构而著称，能够通过竞争性结合微小RNA(miRNA)来调控基因表达。研究人员重点关注了circHIPK3这一在纤维化疾病中已有报道的环状RNA，探讨其在IVH后交通性脑积水形成过程中的作用机制。
为揭示这一科学问题，研究团队构建了IVH大鼠模型，并采用凝血酶刺激星形胶质细胞系(CTX TNA2)建立体外纤维化模型。通过体内外实验相结合的策略，运用磁共振成像(MRI)、免疫荧光、Western blot、实时定量PCR(RT-qPCR)、双荧光素酶报告基因检测、RNA pull-down和荧光原位杂交(FISH)等关键技术方法，其中动物实验包含66只SD大鼠随机分组，细胞实验使用大鼠脑星形胶质细胞系CTX TNA2。
3.1. IVH诱导脑室扩张、神经功能缺损和蛛网膜纤维化
IVH建模14天后，T2加权MRI显示大鼠脑室明显扩大，改良神经严重程度评分(mNSS)和转角测试表明IVH大鼠出现显著神经功能损伤。组织染色显示IVH组脑室周围胶原沉积显著增加，免疫荧光和Western blot分析证实纤维化相关蛋白胶原蛋白I(Col1)和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)在脑膜组织和凝血酶刺激的CTX细胞中表达上调。
3.2. IVH后circHIPK3表达上调，miR-30a-3p表达下调，纤维化相关信号通路激活
qPCR分析显示IVH大鼠脑膜组织和凝血酶刺激的CTX细胞中circHIPK3表达显著上调，而miR-30a-3p表达下调。Western blot证实ACT1、TGF-β1和Smad3蛋白表达在IVH后显著增加，表明TGF-β1/Smad3信号通路被激活。
3.3. circHIPK3吸附miR-30a-3p
生物信息学预测显示circHIPK3存在miR-30a-3p结合位点。双荧光素酶报告基因实验和RNA pull-down实验证实两者存在直接结合关系。FISH实验显示circHIPK3与miR-30a-3p在细胞质中共定位，证明circHIPK3可作为miR-30a-3p的分子海绵。
3.4. 敲低circHIPK3改善脑积水相关症状和神经功能障碍
通过侧脑室注射AAV-si-circHIPK3敲低circHIPK3表达后，MRI显示脑室扩大显著减轻。行为学测试(旷场实验、新物体识别和莫里斯水迷宫)表明敲低circHIPK3可改善IVH引起的焦虑样行为、短期记忆和认知功能损害及长期空间记忆障碍。组织染色显示脑室周围胶原沉积明显减少。
3.5. circHIPK3通过吸附miR-30a-3p上调ACT1激活TGF-β1/Smad3信号通路驱动纤维化
敲低circHIPK3后，脑膜组织和CTX细胞中Col1和α-SMA表达显著降低。Western blot和qPCR分析显示circHIPK3敲低可上调miR-30a-3p表达，抑制ACT1、TGF-β1和Smad3的表达，证明circHIPK3通过miR-30a-3p/ACT1轴调控TGF-β1/Smad3信号通路。
本研究首次揭示了circHIPK3/miR-30a-3p/ACT1/TGF-β1/Smad3信号轴在IVH后交通性脑积水形成中的作用机制。实验证实IVH后circHIPK3表达上调，通过吸附miR-30a-3p解除其对ACT1的抑制作用，进而激活TGF-β1/Smad3信号通路，促进纤维化蛋白表达，最终导致脑积水的发生发展。
这一发现具有重要的理论意义和临床价值。在理论层面，研究不仅拓展了我们对circRNA在神经系统疾病中功能的认识，更重要的是首次将circHIPK3与IVH后交通性脑积水的发病机制联系起来，揭示了环状RNA通过调控纤维化过程影响脑脊液循环的新机制。在临床转化方面，circHIPK3被鉴定为潜在的治疗靶点，为开发针对PHH的药物治疗策略提供了新方向。相较于传统手术治疗，靶向circHIPK3的干预策略可能从病因层面阻断疾病进展，避免手术相关并发症，具有更好的临床应用前景。
研究的创新性在于整合动物模型和细胞模型，系统阐明了从circRNA到纤维化信号通路的完整调控网络。值得注意的是，该研究团队此前已发现miR-30a可通过调控ACT1影响TGF-β1信号通路和蛛网膜纤维化，本研究在此基础上进一步上游延伸，揭示了circHIPK3的上游调控作用，完善了该信号通路的调控网络。
当然，研究也存在一定局限性，如未在临床样本中验证相关分子的表达和功能，这将是未来研究的重要方向。总体而言，该研究为理解IVH后交通性脑积水的分子机制提供了新视角，为开发新的治疗策略奠定了理论基础。
