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背景与目的近年来,随着我国工业化、城镇化的快速发展,环境污染问题日益严重。来自环境的外源性金属通过多种途径进入人体,造成金属体内稳态紊乱,严重威胁人体健康。必需金属在人体中具有重要的生物功能,对人体健康起着重要的作用,过度暴露于非必需和必需金属可能导致机体代谢紊乱。环境中的化学污染已知通过多种途径引起异常的环状RNA（circRNAs）表达,但其潜在的分子机制尚不清楚。环状RNA是共价闭合的连续环,不具有5’端和3’端,增加了它们的结构稳定性,限制了外源核糖核酸酶的降解。此外,与环境化学物接触有关的疾病往往伴有特异性环状RNA的异常表达,这些环状RNA经常在组织和体液中检测到。基于这些特征,环状RNA作为环境化学暴露相关疾病的生物标志物具有潜在的应用价值。据报道,金属暴露会不同程度地影响环状RNA的表达谱,并引发相关疾病。然而,它们在呼吸系统中的作用仍是需要我们去探索的。我们的研究发现环状RNA在必需金属元素与呼吸系统疾病的关联中具有重要意义,本研究旨在探索呼吸系统疾病相关的环状RNA;评估尿中必需金属内暴露水平与呼吸系统疾病和相关环状RNA表达水平之间的关系;探讨环状RNA在必需金属内暴露与呼吸系统疾病的关联中可能的中介作用。方法基于病例对照研究设计,本研究于2018年3～4月在石家庄市招募101例呼吸系统疾病患者和161例健康对照人群。在两组血浆样本中检测环状RNA表达谱,筛选与呼吸系统疾病相关的环状RNA并检测其表达水平。采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定尿液中七种必需金属的浓度。使用混合线性模型和条件logistic回归模型来评估尿中必需金属和呼吸系统疾病以及相关环状RNA表达之间的关系。采用中介分析方法进一步探讨呼吸系统疾病相关环状RNA在人体内必需金属暴露与呼吸系统疾病之间的中介作用。结果1.血浆环状RNA与呼吸系统疾病的关联为鉴定与呼吸系统疾病相关的环状RNA,本研究通过分析比较病例组和对照组之间的环状RNA表达谱,共发现有1806个差异表达的环状RNA,进一步选择通过qRT-PCR验证后的18个差异倍数最高的环状RNA与呼吸系统疾病之间进行关联性分析,在调整多个协变量后,将其作为连续变量和分类变量进行分析。连续及分类变量模型均较一致地提示:9个与呼吸系统疾病发生显著相关的环状RNA（hsa＿circ＿0022279、hsa＿circ＿0022287、hsa＿circ＿0010050、hsa＿circ＿0010052、hsa＿circ＿0007146、hsa＿circ＿0076098、hsa＿circ＿0022305、hsa＿circ＿0035110、hsa＿circ＿0008882）。2.呼吸系统疾病相关环状RNA和尿中必需金属元素之间的关联我们分析了9种呼吸系统疾病相关的环状RNA与7种人体必需金属元素之间存在的关联,在校正混杂因素后,将金属含量作为连续变量和分类变量进行分析。在连续和分类变量分析结果中,尿锰（Mn）和尿钴（Co）的水平与hsa＿circ＿0076098的表达显著正相关,尿铜（Cu）和尿硒（Se）的水平与hsa＿circ＿0008882的表达显著负相关。3.尿中人体必需金属元素与呼吸系统疾病之间的关联在对呼吸系统疾病和尿中必需金属元素之间的关系进行分析时,将必需金属元素的含量作为连续变量和分类变量进行分析。我们通过尿液金属水平来估计呼吸系统疾病的优势比（Odds Ratio,OR）和95%可信区间（Confidence Interval,CI）。模型根据年龄、身高、体重、职业危害暴露、规律性体育活动、吸烟量、被动吸烟和社区因素进行调整。我们没有观察到任何的显著关联性（所有的P趋势值>0.05）4.环状RNA在尿中必需金属元素和呼吸系统疾病之间的中介作用我们对环状RNA表达在尿中必需金属元素和呼吸系统疾病之间的关联所起到的中介作用进行分析,该中介模型对协变量进行调整。我们发现hsa＿circ＿0076098的表达在锰、钴导致呼吸系统疾病模型中有显著介导作用,hsa＿circ＿0008882的表达在铜、硒导致呼吸系统疾病模型中有显著介导作用。锰、钴、铜和硒与呼吸系统疾病之间的平均直接效应（Average direct effects,ADEs）分别为-0.01（-0.08,0.06）、-0.04（-0.08,0.02）、-0.03（-0.13,0.06）和-0.13（-0.27,0.01）,但均没有统计学意义（所有的P值>0.05）。部分由hsa＿circ＿0076098的表达水平介导的锰、钴与呼吸系统疾病之间的平均因果效应有统计学意义,其ACMEs为0.01（0.0002,0.03）和0.01（0.0006,0.04）,中介比例分别为55.8%和26.8%。部分由hsa＿circ＿0008882基因表达水平介导的铜、硒与呼吸系统疾病之间的平均因果效应有统计学意义,其平均因果中介效应（Average causal mediation effects,ACMEs）为0.01（-0.0008,0.04）和0.26（0.0009,0.06）,中介比例分别为34.0%和16.5%。提示环状RNA可能是必需金属与呼吸系统疾病之间关联中的重要中介因素。结论综上所述,本研究发现呼吸系统疾病的发生与hsa＿circ＿0076098表达增加显著相关,而呼吸系统疾病的发生与hsa＿circ＿0008882表达下降显著相关。我们进一步探讨了尿锰（Mn）和尿钴（Co）的水平与hsa＿circ＿0076098的表达显著正相关,尿铜（Cu）和尿硒（Se）的水平与hsa＿circ＿0008882的表达显著负相关。环状RNA在金属和呼吸系统疾病之间起着中介作用。以上研究提示,环状RNA可能是必需金属与呼吸系统疾病之间关联中的重要中介因素,需要进一步的研究来证实我们的发现并揭示其潜在的机制。