組蛋白去乙?；?與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的研究進(jìn)展

周 天 丁家望

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科，湖北 宜昌 443003)

組蛋白去乙?；?與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的研究進(jìn)展

周 天 丁家望

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科，湖北 宜昌 443003)

組蛋白去乙?；?；斑塊穩(wěn)定性；動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂及血栓形成是急性冠脈綜合征及冠心病猝死的主要原因〔1〕。因此，斑塊的穩(wěn)定性在一定程度上決定了冠狀動(dòng)脈硬化性疾病的預(yù)后。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成源于動(dòng)脈內(nèi)膜中多種血管壁細(xì)胞及免疫細(xì)胞的相互作用。近年來(lái)許多研究發(fā)現(xiàn)組蛋白去乙酰化酶(HDAC)3具有促進(jìn)炎癥反應(yīng)〔2〕、保護(hù)血管內(nèi)皮〔3〕及調(diào)節(jié)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性〔4〕等作用。本文就HDAC3對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)及可能機(jī)制作以下綜述。

1 HDACs概述

HDACs是一組能調(diào)節(jié)組蛋白和非組蛋白賴氨酸殘基去乙?；拿割?，與組蛋白乙酰化酶(HATs)共同參與調(diào)節(jié)染色體修飾和基因轉(zhuǎn)錄。根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能及基因同源性的不同可將HDACs分為4類：Ⅰ型(HDAC1,2,3,8),Ⅱ型(HDAC4,5,6,7,9,10),Ⅲ型(sirtuins,SIRT1～7)和Ⅳ型(HDAC11)〔5〕。作為Ⅰ型HDACs家族中較為特殊的一員，HDAC3除了主要分布在細(xì)胞核內(nèi)還時(shí)常出現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)中。HDAC3與核輔抑制子維A酸/甲狀腺受體沉默因子(SMRT)和核受體輔助因子(N-CoR)形成穩(wěn)定的復(fù)合物參與調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和其他生物學(xué)功能〔6〕。

2 HDAC3與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性

動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊的組織病理學(xué)特征主要包括：逐漸增大變軟的脂質(zhì)核心、退化變薄的纖維帽、局部炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激、新生血管生成及斑塊內(nèi)細(xì)胞凋亡〔7〕。

2.1 HDAC3與斑塊炎癥 在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展過(guò)程中，多種免疫細(xì)胞被招募至斑塊，分泌效應(yīng)分子加速病灶進(jìn)展和激活炎癥反應(yīng)并最終導(dǎo)致急性冠脈綜合征的發(fā)生。持續(xù)的全身和局部炎癥反應(yīng)是不穩(wěn)定性冠脈綜合征病人的重要特征之一〔7〕。巨噬細(xì)胞是促進(jìn)斑塊不穩(wěn)定的重要炎癥細(xì)胞之一。在動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型中，HDAC3基因刪除導(dǎo)致病灶中巨噬細(xì)胞表達(dá)樹(shù)突細(xì)胞相關(guān)性C-型凝集素(Dectin)1增加從而轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)抗炎癥的表型〔4〕。過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)γ與其受體作用可抑制載脂蛋白(apo)E敲除小鼠及低密度脂蛋白(LDL)受體敲除小鼠動(dòng)脈粥樣硬化病程的發(fā)展，以血管緊張素Ⅱ刺激離體培養(yǎng)的小鼠血管平滑肌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，炎癥介質(zhì)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β1表達(dá)增加，并通過(guò)p38分裂原激活蛋白激酶(P38MAPK)-HDAC3途徑下調(diào)的PPARγ表達(dá)，從而促進(jìn)削弱了PPARγ的保護(hù)作用〔8〕。此外,研究發(fā)現(xiàn)HDAC3可作用于磷脂酰肌醇(-3)激酶-干擾素調(diào)節(jié)因子(PI3K-IRF3)信號(hào)從而促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞一種炎癥調(diào)節(jié)分子即半乳糖凝集素9的表達(dá)〔9〕。因此，HDAC3在調(diào)節(jié)血管壁細(xì)胞炎癥反應(yīng)及斑塊穩(wěn)定性發(fā)揮重要作用。

2.2 HDAC3與氧化應(yīng)激 氧化應(yīng)激主要表現(xiàn)為生成過(guò)量的活性氧簇(ROS)，可通過(guò)誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙和炎癥反應(yīng)促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展并增加斑塊易損性〔10〕。非吞噬細(xì)胞氧化酶(Nox)4作為還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶家族的成員，被認(rèn)為是血管壁中ROS的主要來(lái)源。基因敲除HDAC3的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)Nox4下降，進(jìn)一步研究顯示HDAC3是通過(guò)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子氨基端激酶(c-Jun)和RNA聚合酶Ⅱa與Nox4啟動(dòng)子結(jié)合來(lái)上調(diào)Nox4表達(dá)〔11〕。動(dòng)脈粥樣硬化通常發(fā)生在血管分叉處，該處易產(chǎn)生血液紊流從而觸發(fā)氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)。血紅素氧化酶(HO)-1可催化血紅素降解，在氧化應(yīng)激、缺氧、重金屬等刺激下被誘導(dǎo)產(chǎn)生并防止細(xì)胞凋亡從而起到保護(hù)作用。最新研究顯示，X盒結(jié)合蛋白(XBP)1作為一種應(yīng)激相關(guān)蛋白，可以與HDAC3共同作用激活PI3K/蛋白激酶B(Akt1)信號(hào)并誘導(dǎo)HO-1的表達(dá)，這對(duì)于內(nèi)皮細(xì)胞抵抗氧化應(yīng)激損傷至關(guān)重要〔3〕。綜上，HDAC3一方面可以參與調(diào)節(jié)ROS的表達(dá)從而加重氧化應(yīng)激，另一方面卻能通過(guò)誘導(dǎo)HO-1表達(dá)來(lái)減輕氧化應(yīng)激對(duì)內(nèi)皮的損傷。

2.3 HDAC3與脂核擴(kuò)大 在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展的過(guò)程中，單核細(xì)胞在炎癥趨化下浸潤(rùn)血管內(nèi)膜成為巨噬細(xì)胞，不斷攝取脂質(zhì)形成泡沫細(xì)胞和脂質(zhì)核心，脂質(zhì)核心的擴(kuò)大增強(qiáng)了斑塊的不穩(wěn)定性使之易于破裂〔1〕。在HDAC3基因敲除小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型中，斑塊脂質(zhì)成分及巨噬細(xì)胞體積相比野生組顯著減少。HDAC3敲除的巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出增強(qiáng)的PPARγ和肝X受體(LXR)信號(hào)，同時(shí)具有更強(qiáng)的脂質(zhì)流出能力〔4〕。HDAC3具有促進(jìn)脂質(zhì)沉積、擴(kuò)大脂質(zhì)核心、增加斑塊不穩(wěn)定性的作用。

2.4 HDAC3調(diào)節(jié)纖維帽合成及降解 作為血管壁的重要組成成分，血管平滑肌細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化病程中遷移至內(nèi)膜并增殖分泌膠原形成纖維帽以維持斑塊的完整，而成熟的膠原蛋白不斷被基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)降解。纖維帽變薄被認(rèn)為是斑塊易損的重要因素〔12〕。因此，膠原合成及降解的平衡對(duì)于維持斑塊的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

HDAC3缺陷動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型相比對(duì)照組斑塊面積顯著增大，膠原沉積豐富，斑塊成熟穩(wěn)定，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)HDAC3缺陷小鼠巨噬細(xì)胞分泌TGF-β增加促使血管平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生膠原〔4〕。此外，研究者對(duì)人的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊標(biāo)本進(jìn)行分析表明HDAC3在人動(dòng)脈粥樣硬化破裂斑塊中高表達(dá)并且與具有穩(wěn)定斑塊作用的TGFB1基因的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)〔4〕。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)對(duì)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和遷移發(fā)揮關(guān)鍵作用。在單磷酸腺苷激活的蛋白激酶催化亞單位(AMPKα2)缺陷小鼠中HDAC3表達(dá)下降，由此介導(dǎo)組蛋白H3第56位點(diǎn)氨酸乙酰化增加，從而促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖、遷移及新生內(nèi)膜的形成〔13〕。綜上，HDAC3不僅通過(guò)抑制平滑肌細(xì)胞增殖遷移，還通過(guò)抑制其膠原合成來(lái)削弱纖維帽的保護(hù)作用。

斑塊破裂常發(fā)生在病灶肩部，該處聚集著大量巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞并分泌多種降解基質(zhì)的蛋白水解酶類，尤其是MMPs。MMPs抑制物(TIMP)與MMP相互拮抗共同調(diào)節(jié)纖維帽基質(zhì)的降解〔14〕。在眾多MMP家族成員中，MMP-8,9,12與斑塊不穩(wěn)定性密切相關(guān)〔10〕。但一則研究顯示使用Ⅰ型HDAC抑制劑MS-275對(duì)白細(xì)胞介素(IL)-β誘導(dǎo)的MMP-9表達(dá)并無(wú)影響〔15〕。MMP-2和MMP-3在調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞遷移和纖維帽形成發(fā)揮重要作用〔10〕。在透明質(zhì)酸誘導(dǎo)的血管新生中，HDAC3表達(dá)降低并誘導(dǎo)MMP-2合成〔16〕?？梢?jiàn)HDAC3對(duì)各型MMP表達(dá)的調(diào)節(jié)作用并不十分明確，而對(duì)斑塊穩(wěn)定性的影響也顯得較為復(fù)雜。利用基因沉默研究發(fā)現(xiàn)HDAC3通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)和PI3K的活性來(lái)介導(dǎo)TGF-β誘導(dǎo)的TIMP-1的表達(dá)〔17〕。丙戊酸作為一種常見(jiàn)的Ⅰ型HDAC的抑制劑，能通過(guò)上調(diào)腦缺血大鼠模型中MMP2/9的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)血管新生〔18〕。因此，HDAC3具有調(diào)節(jié)MMP和TIMP表達(dá)的作用，但在動(dòng)脈粥樣硬化病程中，HDAC3是否調(diào)節(jié)MMP/TIMP平衡及其具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

2.5 HDAC3與細(xì)胞凋亡 內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞凋亡是不穩(wěn)定斑塊的主要特征之一，但巨噬細(xì)胞凋亡在動(dòng)脈粥樣硬化中具有兩種截然相反的作用。在早期斑塊中，巨噬細(xì)胞凋亡可以減緩病程發(fā)展，而晚期病灶中巨噬細(xì)胞凋亡將促進(jìn)斑塊壞死及破裂〔7〕。研究顯示敲除HDAC3將促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，并認(rèn)為HDAC3能通過(guò)激活蘇氨酸蛋白激酶(Akt)信號(hào)維持內(nèi)皮完整以延緩動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展〔19〕。

此外，HDAC3可以通過(guò)調(diào)節(jié)乙酰基轉(zhuǎn)移酶(TIP60)泛素化防止DNA損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡〔20〕。因此，抑制斑塊內(nèi)細(xì)胞凋亡也是HDAC3影響斑塊的重要方式。

2.6 HDAC3與血管新生 新生血管形成作為晚期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的特征表現(xiàn)，主要起源于外膜滋養(yǎng)血管并促進(jìn)炎性細(xì)胞的浸潤(rùn)和膽固醇沉積，從而顯著降低斑塊穩(wěn)定性〔10〕。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)和纖溶酶原激活劑抑制劑(PAI)-1是兩種重要的生成因子。對(duì)肝癌細(xì)胞株SNU387的研究顯示，使用抗體下調(diào)HDAC3的表達(dá)能誘導(dǎo)VEGF和PAI-1的生成，而經(jīng)敲除HDAC3的Malme3M細(xì)胞也表現(xiàn)出更強(qiáng)的血管新生潛能。進(jìn)一步研究表明這些癌細(xì)胞分泌的VEGF介導(dǎo)癌細(xì)胞與人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞相互作用從而調(diào)節(jié)血管新生〔21〕。因此，HDAC3可能通過(guò)下調(diào)VEGF及PAI-1的表達(dá)來(lái)抑制新生血管生成。

綜上，HDAC3促進(jìn)炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激，并通過(guò)促進(jìn)脂質(zhì)核心擴(kuò)大和抑制纖維帽形成來(lái)降低斑塊穩(wěn)定性，但HDAC3能通過(guò)抑制血管新生及減輕氧化應(yīng)激對(duì)內(nèi)皮的損傷作用來(lái)增強(qiáng)斑塊穩(wěn)定性；其在維持斑塊穩(wěn)定性發(fā)揮著重要作用。臨床研究表明在人動(dòng)脈粥樣硬化破裂斑塊中HDAC3的表達(dá)上調(diào)〔4〕，并且在急性冠狀動(dòng)脈綜合征患者血清中HDAC3水平明顯高于穩(wěn)定性心絞痛〔22〕。可以推測(cè)，HDAC3對(duì)斑塊的調(diào)節(jié)作用以降低其穩(wěn)定性為主，并且對(duì)于影響動(dòng)脈粥樣硬化患者預(yù)后具有可觀的臨床意義。但HDAC3對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的具體機(jī)制及潛在的干預(yù)靶點(diǎn)還有待研究。

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〔2015-12-05修回〕

(編輯 苑云杰/王一涵)

湖北省自然科學(xué)基金(2014CFC1035)

丁家望(1965-)，男，博士，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，主要從事冠心病介入研究。

周 天(1990-)，女，在讀碩士，主要從事冠心病研究。

R543

A

1005-9202(2017)05-1279-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.110