抑制自噬!南方医科大学何翔教授团队：血管疾病治疗的潜在靶点

【导读】环状RNA能够调节巨噬细胞的细胞质溶质性死亡（即细胞焦亡），这有可能促进炎症和基质金属蛋白酶（MMP）活性在腹主动脉瘤（AAA）中的协同作用。但环状RNA在调节AAA中巨噬细胞细胞质溶质性死亡方面的作用尚不明确。

11月27日，南方医科大学何翔教授研究团队在期刊《Clinical And Translational Medicine》上发表了研究论文，题为“CircHipk3 serves a dual role in macrophage pyroptosis by promoting NLRP3 transcription and inhibition of autophagy to induce abdominal aortic aneurysm formation”，本研究中，研究人员发现与正常动脉相比，CircHipk3在主动脉瘤中显著上调。在circHipk3处理的小鼠中，巨噬细胞焦亡促进炎症和MMP合成的协同作用，并显著加速Ang II和PPE诱导的AAA形成。机制上，RNA纯化分离染色质（ChIRP）表明circHipk3通过与Stat3相互作用促进巨噬细胞焦亡，增加主动脉中NLRP3水平，并通过与Snd1结合促进Ptbp1 mRNA降解来抑制自噬。因此，本研究揭示了circHipk3在巨噬细胞焦亡中的重要作用，从而显著改善AAA的预后。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ctm2.70102

背景知识

01

腹主动脉瘤（AAA）是一种慢性炎症性疾病，可引起腹主动脉局灶性扩张超过正常直径的50%，可能导致血管破裂，并具有较高的发病率和死亡率。炎症过程对动脉瘤的发生和发展至关重要，其发生早、持续贯穿于AAA的整个病程，并增强基质金属蛋白酶（MMPs）的活性和平滑肌细胞的凋亡。细胞焦亡是一种促炎症的程序性细胞死亡过程，既可以是炎症的原因，也可以是炎症的结果，形成正反馈加重炎症。细胞焦亡引起细胞肿胀和膜破裂，导致炎性细胞因子IL-1β、IL-18、高迁移率族蛋白b1 （HMGB1）和多种S100蛋白大量渗漏，进而募集炎性细胞，增加炎性细胞浸润。促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α (TNF-α)也激活依赖caspase8的消皮素-D加工，诱导细胞焦亡。更重要的是，既往研究发现，细胞焦亡标志物NLRP3、CASP1在AAA中表达升高，且细胞焦亡可促进AAA的多种重要病理过程，从而诱导AAA的形成，提示细胞焦亡在介导AAA形成中起关键作用。研究人员认为细胞焦亡是炎症反应的触发因素，从而导致AAA的形成。因此，抑制细胞焦亡可能有助于减轻炎症反应，最终抑制AAA的形成。

巨噬细胞被认为是白细胞介素(IL)-1β和IL-18的主要来源，而IL -1β和IL-18是与细胞焦亡相关的重要细胞因子。此外，巨噬细胞的NLRP3-CASP1级联是细胞焦亡的激活因子，它通过切割MMP的N末端抑制结构域来激活MMP，从而启动AAA的形成。因此，巨噬细胞焦亡可加重炎症反应和MMP活性，从而诱导AAA形成。抑制巨噬细胞焦亡可能是预防AAA形成的有效途径。此外，前期研究证明，下调编码基因LMP7等基因干预可通过减弱巨噬细胞焦亡来预防AAA形成。CircRNAs具有高度组织特异性调控和结构稳定性的特点，这使它们有可能在最小的全身不良影响下延缓AAA的形成。然而，CircRNAs是否通过调控巨噬细胞焦亡抑制炎症反应和MMP活性来调控AAA形成尚未得到证实。

CircHipk3通过与Stat3的相互作用促进巨噬细胞焦亡

02

研究人员进一步阐明circHipk3在巨噬细胞中发挥作用的潜在机制。研究人员进行ChIRP检测，并切除circhipk3特异性条带进行质谱分析。随后，研究人员进一步分析了GSE51227转录组数据集中10个重叠的焦亡相关蛋白的差异表达。证据表明，Stat3和Tlr2在GSE51227数据集中表现出显著不同的表达水平。qPCR证实Stat3和Tlr2在AAA中表达上调。研究人员选择Stat3作为潜在的靶蛋白，因为它在激活NLRP3炎症小体中发挥上游作用，并确定其参与AAA的进展。此外，研究人员通过RIP实验验证了circHipk3和Stat3之间的相互作用。结果表明，与非特异性IgG抗体相比，circHipk3被抗Stat3抗体富集。蛋白质免疫印迹实验验证了Stat3与circHipk3的特异性结合。研究人员下一步研究了circHipk3和Stat3之间的相互作用是否影响Stat3的水平。接下来，研究人员进一步探究过表达Stat3是否影响NLRP3和IL-1β、IL-18的蛋白表达水平。相关性分析表明，在细胞焦亡关键基因中，NLRP3与Stat3的相关性最高。既往研究表明，Stat3能够与NLRP3启动子结合并增强H3K9乙酰化和NLRP3转录，以及NLRP3/ casp1介导的细胞焦亡。过表达Stat3可上调NLRP3、IL-1β和IL-18的蛋白表达水平。本研究结果表明，过表达Stat3显著上调巨噬细胞中的RNA水平和上层清液中IL-1β和IL-18的ELISA检测水平。过表达circHipk3可增强NLRP3、IL-1β和IL-18的表达；然而，这种作用被Stat3的敲低所消除。综上所述，上述结果表明circHipk3通过Stat3-NLRP3-IL-1β/IL-18通路调控巨噬细胞焦亡。

CircHipk3通过与Stat3的相互作用促进巨噬细胞焦亡

CircHipk3通过促进Ptbp1 mRNA降解抑制自噬促进巨噬细胞焦亡

03

既往研究表明，细胞内自噬在清除过量NLRP3炎症小体中发挥重要作用。此外，研究表明circHipk3可抑制自噬的形成。过表达circHipk3可抑制自噬相关蛋白Atg5和Beclin1的表达。相反，通过免疫荧光分析和自噬通量的增加，研究人员证明了circHipk3的敲低促进了自噬的形成。此外，研究人员通过透射电镜观察到，敲低circHipk3后，巨噬细胞的自噬体显著增加，提示circHipk3对自噬的抑制作用。另外，研究人员确定了Ptbp1和Snd1是circHipk3调控自噬的下游靶点。综上所述，本研究结果表明，Snd1可能通过调节circHipk3和Ptbp1 RNA分子之间的相互作用来调节Ptbp1 mRNA水平。

结语

04

总之，本研究结果表明，环状Hipk3在促进细胞因子分泌和MMP合成的协同作用方面发挥着关键作用，从而加剧巨噬细胞的焦亡，并促进AAA的形成。机制上，环状Hipk3通过与Stat3的相互作用，增加主动脉中NLRP3的水平，并通过与Snd1结合促进Ptbp1 mRNA的降解来抑制自噬，从而促进巨噬细胞的焦亡。鉴于在AAA发生机制中的核心作用，环状Hipk3成为一种有潜力的治疗靶点，可用于缓解AAA的形成和破裂。通过调节环状Hipk3的水平或活性来预防和管理这种严重的血管疾病具有潜在的前景。

【参考资料】

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ctm2.70102

【关于投稿】

转化医学网（360zhyx.com）是转化医学核心门户，旨在推动基础研究、临床诊疗和产业的发展，核心内容涵盖组学、检验、免疫、肿瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究内容发表，欢迎联系我们进行免费报道（公众号菜单栏-在线客服联系），我们的理念：内容创造价值，转化铸就未来！

转化医学网（360zhyx.com）发布的文章旨在介绍前沿医学研究进展，不能作为治疗方案使用；如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

热门推荐活动 点击免费报名

线上｜2024年12月3日

▶ 匠“芯”独出·见微知著——时空组学技术前沿应用线上研讨会

北京｜2024年12月5日

▶ 2024前沿科技与转化医学研讨会

线上｜2024年12月6日-2025年1月16日

▶ 《我的2024》

全国｜2024年12月-2025年03月

▶ 中国转化医学产业大会

上海｜2025年02月28日-03月01日

▶ 第四届长三角单细胞组学技术应用论坛暨空间组学前沿论坛

点击对应文字 查看详情