目的阿霉素(Doxorubicin,DOX)是一种广谱抗癌化疗药物,但其治疗剂量累积的心肌毒性,极大限制了DOX的临床应用。尽管研究表明多种信号通路参与DOX诱导的心脏损伤,DOX诱导心肌毒性的确切分子机制仍不清楚。深入研究阿霉素心肌毒性的分子机制,将为克服化疗药物引起的的心肌毒性,提高其临床利用效率提供理论依据及策略。微小RNA(MicroRNA,miRNA)是生物体内广泛存在的一类小分子RNA,通过抑制mRNA翻译或促进mRNA降解,在转录后水平上负调控靶基因表达,具有重要的生理功能,miRNA表达异常参与多种疾病的发生发展。越来越多的证据表明,miRNA对心脏发育、心室肥大、梗死后心律失常和心力衰竭有重要的作用。此外,miRNA与DOX诱导的心肌毒性密切相关。但是,miR-31-5p在DOX诱导的心肌毒性中的作用尚不清楚。以共价闭合环状结构为特征的环状RNA(Circular RNA,circRNA)在各种生物学过程中必不可少。CircRNA可以募集其他RNA,并通过与它们结合而影响特定mRNA的转录、翻译和/或降解。但是,circRNA如何参与心肌毒性的发生发展仍需进一步研究。Quaking(QKI)是一种RNA结合蛋白(RNA binding protein,RBP),可调控多种RNA过程,比如前体mRNA(pre-mRNA)的剪切、miRNA的表达、circRNA的形成等,有研究表明QKI在阿霉素诱导的心肌毒性中发挥保护性的作用。尽管如此,QKI的上游调节机制仍不清楚,需要进一步研究。因此,QKI上游调控机制的研究可能为患有DOX诱导的心肌毒性的患者提供新的治疗策略。方法与结果本研究使用DOX诱导的大鼠心肌细胞和小鼠的心肌毒性模型。通过实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)检测miR-31-5p和circRNAs的表达水平,我们发现H9c2心肌细胞经DOX处理后,miR-31-5p的表达显著上调,circPan3的表达显著降低。并且在DOX处理的小鼠心脏中检测发现miR-31-5p的表达显著上调,而circPan3的表达显著降低。通过免疫印迹(Western blot,WB)检测发现QKI的表达在体外培养的心肌细胞和小鼠心脏组织中均显著下降。结合TargetScan数据库进一步通过双荧光素酶报告基因分析验证miR-31-5p可直接靶向调控QKI的表达。而circPan3的下调是由于miR-31-5p对QKI的沉默所致。通过TUNEL(TdT mediated dUTP Nick End Labeling)染色及caspase 3/7活性检测,我们发现miR-31-5p的沉默显著减轻了DOX诱导的心肌细胞凋亡。考虑到近年来血清miRNA与circRNA多次被证明可作为诊断学标志物,我们进一步检测血清中miR-31-5p与circPan3的表达,发现DOX处理后小鼠血清中miR-31-5p的表达显著上调,而circPan3的表达显著下调。此外,有研究表明DOX不仅可以诱导凋亡,还能够诱导坏死的发生,于是我们通过检测高迁移率族蛋白B1(High mobility group box 1,HMGB1),发现miR-31-5p、QKI与circPan3还参与DOX诱导的细胞坏死。沉默miR-31-5p表达后在经过DOX处理,我们发现DOX处理导致小鼠心脏中上调的miR-31-5p的表达显著下降,而DOX处理导致降低的QKI与circPan3的表达均显著上升。TUNEL检测发现DOX诱导增高的小鼠心肌凋亡水平显著降低。通过小动物超声检测发现,敲低miR-31-5p的表达可显著缓解DOX诱导的心肌损伤。并且缓解DOX诱导的心肌纤维化水平。结论总之,我们的数据表明miR-31-5p、QKI和circPan3与DOX诱导的心肌损伤有关。MiR-31-5p参与并促进DOX诱导的心肌毒性,通过直接抑制QKI的表达进而负调节circPan3的表达。