氧气是机体进行新陈代谢和维持生存的重要因素[1]。在高海拔地区，氧气含量低，动物机体内自由基代谢异常，活性氧大量蓄积，造成机体氧化与抗氧化失衡，发生氧化损伤[2]。低氧适应是指机体为了维持基本的生命活动，减轻缺氧带来的不利影响，发生一系列局部的、系统的生理适应性改变[3]。高原藏鸡通过选择基因组功能变异位点，改变基因组表观遗传修饰，利用非编码RNA调控基因表达来适应低氧条件[4]。棕颈雪雀的血红蛋白亚基和氨基酸突变增强了血红素口袋体积及亲水性，有利于血液进出蛋白质活性中心，提高氧气的运输效率，从而提高低氧适应能力[5]。对高原环境适应较好的非世居高原动物进入高原时，会产生不同的应答反应来维持机体内环境的稳定，但当代偿反应超过一定限度，机体对高原环境适应能力不足，会引起高山适应不全症或高山病，影响动物的生长发育和繁殖性能，严重时导致死亡[3]。因此，提高动物机体的低氧适应性对促进高原牧业发展具有重要意义。mRNA、假基因和长链非编码RNA（lncRNA）通过miRNA应答元件（MREs）形成竞争性内源RNA（ceRNA）调节网络[6]。ceRNA能够通过发挥海绵吸附作用竞争结合或共享miRNA，调控miRNA下游靶基因的表达[6-7]。研究发现，多种非编码RNA，包括小非编码RNA、假基因、lncRNA和环状RNA（circRNAs）都可以作为ceRNA发挥作用[6]。文章综述了ceRNA的生物学特点，介绍经过验证的ceRNA的生物学功能，阐述RNA分子作为ceRNA在低氧环境中对动物机体的调控作用，为提高动物机体的低氧适应性、促进高原畜牧业发展提供参考。1组成ceRNA的分子特点和生物学功能1.1lncRNAlncRNA是长度大于200个碱基序列的非编码RNA（ncRNA），位于细胞核内，多数具有polyA尾巴与启动子结构，与mRNA结构相似[8]。lncRNA涉及多种生物学过程的调节，包括剂量补偿、印记、细胞周期控制、发育和配子发生等[9]，可以通过改变基因的表达方式在细胞分化、增殖、凋亡等过程中起到重要的调节作用[10-11]。王利宏[12]研究发现，LNCRNA-TCONS00153891能够作为ceRNA抑制miRNA-29a表达上调Yes相关蛋白1（YAP1），促进湖羊肌肉细胞增殖。范业锴[13]研究发现，Lnc107153通过吸附miR-25提高嗜铬粒蛋白A（CHGA）基因的表达水平，从而调控绵羊季节性繁殖。WANG等[14]研究发现，lncRNA IMFlnc1能够海绵吸附miR-199a-5p，从而促进小窝蛋白1（CAV1）的表达，进而促进猪肌内脂肪生成。1.2circRNAcircRNA是一种不具有5'末端帽子和3'多聚腺苷酸尾的共价闭合环状结构，不容易被核酸外切酶分解，在各类组织细胞中表达更加稳定[15]。circRNA主要存在于细胞质或外泌体中，具有组织、疾病、时序、发育阶段特异性及高稳定性等特征[16]。circRNA富含miRNA应答元件，能够通过与miRNA发生海绵作用，改变靶miRNA的功能，进而调控生物过程[17]。circRNA可以抑制miRNA功能、与RNA结合蛋白相互作用、调节mRNA稳定性广泛参与缺血、缺氧、损伤修复及肿瘤发生等多种病理生理过程[17-19]。在细胞内，circRNA与miRNA结合部位较多，可以更迅速、稳定地结合或者释放出大量miRNA，高效发挥了对miRNA的调控功能，较线性ceRNA表现出更为突出的ceRNA活性[20]。李志鑫[21]发现，circGLI3能够作为ceRNA，通过竞争性结合miR-339-5p增加靶基因血管内皮生长因子A（VEGFA）表达量，从而缓解仔猪空肠氧化损伤。circEML1通过海绵吸附鸡microRNA 499a（gga-miR-499a），调控下游靶基因胰岛素样生长因子2-mRNA结合蛋白3（IGF2BP3），从而调控蛋鸡卵泡颗粒细胞类固醇激素合成与分泌[22]。circRNA3669作为ceRNA通过吸附miR-26a上调网织钙结合蛋白2（RCN2）的表达量，从而抑制奶山羊子宫内膜上皮细胞凋亡[23]。1.3假基因假基因源于功能基因，是基因家族在进化过程中形成的无功能残留物，与正常基因相似，但不能编码蛋白质的基因组DNA序列，因此被定义为非功能性基因组DNA序列[24-25]。一些假基因虽然没有翻译成蛋白质，但至少被转录成RNA，在某些情况下，这些假基因转录本能够影响编码蛋白质的其他基因的活性，从而改变表达，并进而影响生物体的表型[26]。假基因具有多种功能。研究发现，假基因生成的内源性小干扰RNA，可形成RNA的干扰机制；同时，假基因和产生的内源性小干扰RNA在转录后可以对亲本基因产生调节作用[27]。假基因能够充当ceRNA，与miRNA竞争性结合靶mRNA，进而调控靶mRNA的表达。有研究报道，假基因泛素D假基因1（UBDP1）通过竞争性结合miR-6072促进泛素D（UBD）的表达，进而促进胶质母细胞瘤的增殖、迁移和侵袭[28]。假基因氯化物细胞内通道1假基因1（CLIC1P1）可以作为miR-3127-5p的分子海绵上调其亲本基因氯化物细胞内通道1（CLIC1）的表达，从而促进肺腺癌细胞的侵袭迁移[29]。但假基因是否在动物低氧适应性中发挥作用目前鲜有报道。1.4miRNAmiRNA是一种具有调控功能的非编码RNA，长度为20~25个碱基序列。miRNA在真核生物中广泛存在，调控哺乳动物体内50%以上蛋白质编码基因。研究发现，miRNA和mRNA具有多对多的靶向关系，从而形成了整个蛋白质调节网[3]。miRNA能够完全或部分与靶mRNA的3'-UTR形成互补序列，抑制靶mRNA的功能，在转录水平直接对靶mRNA进行调控。miRNA已被证实可以在细胞生长、组织分化、细胞增殖、胚胎发育和细胞凋亡等生物学过程中发挥调控作用[30]。研究发现，miR-215-5p能够抑制固始鸡腹部前脂肪细胞的增殖和分化[31]，miR-31在小鼠性腺白色脂肪组织中特异表达，参与脂肪生成和胰岛素信号传导通路[32]，miRNA-27b-3p通过靶向调控脂蛋白脂肪酶（LPL）基因的表达，抑制猪脂肪前体细胞的分化[33]等。此外，miRNA在缺氧引起的心肌梗死、缺血/再灌注和心律失常中也发挥重要作用[34]。miR-34a下调可提高小鼠心肌细胞增殖活性，通过靶向Bcl-2抑制小鼠心肌细胞凋亡，减少心肌缺血/再灌注损伤，对小鼠心肌细胞起到保护作用[35]。2ceRNA在低氧适应中的作用ceRNA可以通过调节miRNA的数量或改变miRNA的功能从而影响miRNA的下游信号通路[36-37]。目前，ceRNA调控网络已成为许多领域的研究热点。杨闯等[38]筛选构建了雷琼牛与陆丰牛背最长肌lncRNA、miRNA以及mRNA的ceRNA调控网络，可为合理开发与利用华南地区地方品种黄牛肉用价值提供参考。张闪闪等[39]通过构建circRNA相关的ceRNA网络，筛选出鸡前脂肪细胞分化中发挥调控作用的circRNA-miRNA-mRNA关系对，丰富了鸡脂肪沉积遗传调控理论。同时，ceRNA也在动物对高原环境低氧适应性中也发挥重要作用。2.1lncRNA作为ceRNA与miRNA在低氧适应中的作用lncRNA在包括低氧适应在内的各种生物过程中扮演着ceRNA的角色，也可以参与调控低氧诱导的细胞分化、增殖、凋亡和坏死等细胞生物过程。lncRNA作为ceRNA与miRNA在低氧适应中的作用见表1。ZHANG等[40]通过构建ceRNA调控网络，提出lncRNA可以作为miRNA海绵发挥作用，在缺氧条件下，miRNA能够作为关键调节因子，调节差异表达基因的上调或下调，从而刺激脉络膜尿囊毛细血管的血管生成和能量代谢，增强藏鸡胚胎的缺氧适应性。YANG等[41]采用全转录组技术分析了缺氧环境下藏猪肺泡Ⅱ型上皮（ATⅡ）细胞的lncRNA、miRNA和mRNA的ceRNA调控网络，发现MSTRG.14861.4/miR-11971-z/CCDC12轴在缺氧条件下可有效促进藏猪ATⅡ细胞生长，缓解缺氧对ATⅡ细胞造成的损伤。心脏是高原低氧适应过程中重要器官之一。FAN等[42]研究发现，lncRNA XIST可通过调节miR-125b-己糖激酶2轴提高葡萄糖代谢率，保护缺氧诱导的H9c2大鼠心肌细胞损伤。SUN等[43]研究发现，lncRNA MALAT1通过调节miR-200a-3p/PDCD4轴调节缺氧诱导的小鼠心肌细胞凋亡，缓解缺氧造成的心肌损伤。因此，lncRNAs-miRNAs-mRNAs网络可以增强动物机体对缺氧环境的适应性，对提高动物低氧适应性，缓解缺氧引起的氧化损伤具有重要意义。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.01.028.T001表1lncRNA作为ceRNA与miRNA在低氧适应中的作用lncRNAceRNA调节网络调控方式对低氧适应的作用文献来源MSTRG.128588.4MSTRG.128588.4/novel_miR_669/HAO2调节碳代谢、乳酸氧化过程提高ZHANG等[40]MSTRG.128588.4/novel_miR_669/ACER1调节脂质代谢过程提高MSTRG.128588.4/novel_miR_669/ACSBG1；MSTRG.128588.4/novel_miR_669/ELOVL2；MSTRG.128588.4/ novel_miR_867/ELOVL3调节脂肪酸代谢过程提高MSTRG.128588.4/novel_miR_85/GBE调节氧气运输、氧气结合、活性氧代谢过程提高MSTRG.128588.4/novel_miR_85/NOX3调节活性氧的代谢过程提高MSTRG.14861.4MSTRG.14861.4/miR-11971-z/CCDC12促进藏猪肺泡Ⅱ型上皮细胞生长提高YANG等[41]XISTXIST/miR-125b/HK2调节缺氧下心肌细胞葡萄糖代谢提高FAN等[42]MALAT1MALAT1/miR-200a-3p/PDCD4调节缺氧诱导的小鼠心肌细胞凋亡提高SUN等[43]2.2circRNA作为ceRNA与miRNA在低氧适应中的作用circRNA具有结构稳定、高度保守、分布广泛、特异性强等特点，能够作为诊断标志物和治疗靶点，参与疾病的发展过程[44]。研究发现，circRNA在细胞分化、细胞代谢、脂肪生成、基因转录、信号转导和细胞增殖分化等生物学进程中起关键的调节作用，见表2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.01.028.T002表2circRNA作为ceRNA与miRNA在低氧适应中的作用circRNAceRNA调节网络调控方式对低氧适应的作用文献来源circFILIP1circFILIP1/miR-7422-3p/PAK1调控MAPK/Ras信号通路提高ZHANG等[47]novel_circ_000898novel_circ_000898/ssc-miR-199a-5p/CAV1介导藏猪肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡和炎症反应，减轻缺氧诱导细胞损伤提高YANG等[48]novel_circ_000898/ssc-miR-378/BMP2提高邓磊等[45]对西藏牛和三江牛大脑组织中的circRNA进行分析，构建出circRNAs-miRNAs-mRNAs调控网络（见图1），发现大脑组织中的circRNA在西藏牛和三江牛低氧适应性中发挥着重要作用。白佳灵等[46]通过RNA-Seq技术对西藏牛心脏组织circRNA进行分析，发现novel_circ_018959能够通过miRNA海绵效应对保护西藏牛心脏组织（见图2），从而参与西藏牛高原低氧适应性进程。ZHANG等[47]研究发现，circFILIP1海绵化miR-7422-3p，靶向PAK1参与低氧适应重要代谢通路——MAPK和Ras信号通路，推测circFILIP1/miR-7422-3p/PAK1调控MAPK/Ras信号通路是藏鸡低氧适应的可能机制。YANG等[48]发现，novel_circ_000898/ssc-miR-199a-5p/CAV1和novel_circ_000898/ssc-miR-378/BMP2，可以减轻缺氧诱导的藏猪ATII细胞损伤，提高藏猪对缺氧环境的适应能力。因此，circRNA在机体低氧适应中起到至关重要的作用，深入挖掘circRNA在低氧环境中的作用，可为提高动物机体的低氧适应性、促进高原牧业发展提供参考。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.01.028.F001图1西藏牛和三江牛大脑组织中低氧适应差异表达circRNA-bta-miR-2284z-mRNA调控网络[45]10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.01.028.F002图2西藏牛心脏组织低氧适应相关circRNA novel_circ_018959-miRNA-mRNA调控网络[46]2.3假基因作为ceRNA与miRNA在低氧适应中的作用假基因曾被认为是生物进化过程中基因自然突变积累而成的不具有机体功能的基因组化石。后来研究者发现，假基因在基因转录中起到至关重要的作用，可用作ceRNA来调节基因转录，还可以通过与RNA结合蛋白相互作用来调节基因表达[49]。假基因磷酸酶和张力蛋白同源物假基因1（PTENP1）通过ceRNA机制靶向miR-21上调磷酸酶和张力蛋白同源物（PTEN）的表达，抑制下游PI3K/Akt通路传导，从而抑制细胞周期蛋白D1（cyclinD1）和细胞周期蛋白E（cyclinE）的表达，阻滞细胞周期进程，调节人主动脉平滑肌细胞的凋亡和增殖功能[50]。蛋白二硫键异构酶家族A成员3假基因1(PDIA3P1）能够海绵化miR-124-3p，从而调节RELA原癌基因（RELA）表达，激活下游NF-κB通路，促进胶质瘤细胞间充质（MES）转化，缓解缺氧造成的胶质瘤[51]。但是，目前对假基因作为ceRNA的研究大多是在肿瘤、癌症等方面，未见假基因作为ceRNA对动物机体低氧适应性的研究报道，这为研究ceRNA对动物低氧适应的影响提供新的研究思路。3展望低氧适应是机体应对极端环境的保护性机制，是指生物体进入低氧环境通过自身调节达到一种新的动态平衡。在轻度或中度低氧环境中，机体通过整体水平代偿机制调节来适应低氧环境。高原世居动物主要是通过对细胞代谢的调整和许多抗低氧因子从分子水平上来适应高原低氧环境。长期在高海拔生活的动物血浆红细胞、血红蛋白、红细胞生成素（EPO）、肺泡和单位面积内肺泡中的毛细血管数量均显著高于低海拔动物。这些生理特征的改变均有利于提高高海拔动物的血液运送氧气的效率，从而使高海拔动物能够更好地适应高原低氧环境。而世代居住在平原的种群在移居高原后，机体在正常生理条件下出现短暂的低氧时，会产生一系列复杂的生理变化来适应缺氧，而生理功能的这种变化是短暂的，不能够稳定遗传。因此，提高动物机体在低氧环境下的适应能力，对高原畜牧业发展具有深远意义。ceRNA调控网络是一种复杂调节机制，能够通过多种作用机制影响基因的调控。lncRNA和circRNA等多种转录物通过竞争共享的miRNA参与低氧适应过程，介导动物机体对低氧环境的适应能力。目前，ceRNA网络机制对动物机体低氧适应的调控包括细胞增殖凋亡、炎症反应、能量代谢及脂质代谢等。但ceRNA调控网络构成复杂且相互重叠，目前的研究对ceRNA的研究样本量小且深度不足，因此在后续的研究中需要加大样本量以及进行更深入的分子水平研究。