組蛋白去乙酰化酶3與動脈粥樣硬化斑塊穩定性的研究進展

周 天 丁家望

(三峽大學第一臨床醫學院心內科，湖北 宜昌 443003)

組蛋白去乙酰化酶3與動脈粥樣硬化斑塊穩定性的研究進展

周 天 丁家望

(三峽大學第一臨床醫學院心內科，湖北 宜昌 443003)

組蛋白去乙酰化酶3；斑塊穩定性；動脈粥樣硬化

動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，斑塊的穩定性在一定程度上決定了冠狀動脈硬化性疾病的預后。動脈粥樣硬化斑塊的形成源于動脈內膜中多種血管壁細胞及免疫細胞的相互作用。近年來許多研究發現組蛋白去乙酰化酶(HDAC)3具有促進炎癥反應〔2〕、保護血管內皮〔3〕及調節動脈粥樣硬化斑塊穩定性〔4〕等作用。本文就HDAC3對動脈粥樣硬化斑塊穩定性的調節及可能機制作以下綜述。

1 HDACs概述

HDACs是一組能調節組蛋白和非組蛋白賴氨酸殘基去乙酰化的酶類，與組蛋白乙酰化酶(HATs)共同參與調節染色體修飾和基因轉錄。根據結構、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除了主要分布在細胞核內還時常出現在細胞質中。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)形成穩定的復合物參與調節基因轉錄和其他生物學功能〔6〕。

2 HDAC3與動脈粥樣硬化斑塊穩定性

動脈粥樣硬化易損斑塊的組織病理學特征主要包括：逐漸增大變軟的脂質核心、退化變薄的纖維帽、局部炎癥反應和氧化應激、新生血管生成及斑塊內細胞凋亡〔7〕。

2.1 HDAC3與斑塊炎癥 在動脈粥樣硬化發展過程中，多種免疫細胞被招募至斑塊，分泌效應分子加速病灶進展和激活炎癥反應并最終導致急性冠脈綜合征的發生。持續的全身和局部炎癥反應是不穩定性冠脈綜合征病人的重要特征之一〔7〕。巨噬細胞是促進斑塊不穩定的重要炎癥細胞之一。在動脈粥樣硬化小鼠模型中，HDAC3基因刪除導致病灶中巨噬細胞表達樹突細胞相關性C-型凝集素(Dectin)1增加從而轉變為對抗炎癥的表型〔4〕。過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)受體敲除小鼠動脈粥樣硬化病程的發展，以血管緊張素Ⅱ刺激離體培養的小鼠血管平滑肌細胞發現，炎癥介質轉化生長因子(TGF)-β1表達增加，并通過p38分裂原激活蛋白激酶(P38MAPK)-HDAC3途徑下調的PPARγ表達，從而促進削弱了PPARγ的保護作用〔8〕。此外,研究發現HDAC3可作用于磷脂酰肌醇(-3)激酶-干擾素調節因子(PI3K-IRF3)信號從而促進內皮細胞一種炎癥調節分子即半乳糖凝集素9的表達〔9〕。因此，HDAC3在調節血管壁細胞炎癥反應及斑塊穩定性發揮重要作用。

2.2 HDAC3與氧化應激 氧化應激主要表現為生成過量的活性氧簇(ROS)，可通過誘導內皮功能障礙和炎癥反應促進動脈粥樣硬化發展并增加斑塊易損性〔10〕。非吞噬細胞氧化酶(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，被認為是血管壁中ROS的主要來源。基因敲除HDAC3的人臍靜脈內皮細胞表達Nox4下降，進一步研究顯示HDAC3是通過促進轉錄因子氨基端激酶(c-Jun)和RNA聚合酶Ⅱa與Nox4啟動子結合來上調Nox4表達〔11〕。動脈粥樣硬化通常發生在血管分叉處，該處易產生血液紊流從而觸發氧化應激和炎癥反應。血紅素氧化酶(HO)-1可催化血紅素降解，在氧化應激、缺氧、重金屬等刺激下被誘導產生并防止細胞凋亡從而起到保護作用。最新研究顯示，X盒結合蛋白(XBP)1作為一種應激相關蛋白，可以與HDAC3共同作用激活PI3K/蛋白激酶B(Akt1)信號并誘導HO-1的表達，這對于內皮細胞抵抗氧化應激損傷至關重要〔3〕。綜上，HDAC3一方面可以參與調節ROS的表達從而加重氧化應激，另一方面卻能通過誘導HO-1表達來減輕氧化應激對內皮的損傷。

2.3 HDAC3與脂核擴大 在動脈粥樣硬化發展的過程中，單核細胞在炎癥趨化下浸潤血管內膜成為巨噬細胞，不斷攝取脂質形成泡沫細胞和脂質核心，脂質核心的擴大增強了斑塊的不穩定性使之易于破裂〔1〕。在HDAC3基因敲除小鼠動脈粥樣硬化模型中，斑塊脂質成分及巨噬細胞體積相比野生組顯著減少。HDAC3敲除的巨噬細胞表現出增強的PPARγ和肝X受體(LXR)信號，同時具有更強的脂質流出能力〔4〕。HDAC3具有促進脂質沉積、擴大脂質核心、增加斑塊不穩定性的作用。

2.4 HDAC3調節纖維帽合成及降解 作為血管壁的重要組成成分，血管平滑肌細胞在動脈粥樣硬化病程中遷移至內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金屬蛋白酶(MMPs)降解。纖維帽變薄被認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于維持斑塊的穩定性至關重要。

HDAC3缺陷動脈粥樣硬化小鼠模型相比對照組斑塊面積顯著增大，膠原沉積豐富，斑塊成熟穩定，進一步研究發現HDAC3缺陷小鼠巨噬細胞分泌TGF-β增加促使血管平滑肌細胞產生膠原〔4〕。此外，研究者對人的動脈粥樣硬化斑塊標本進行分析表明HDAC3在人動脈粥樣硬化破裂斑塊中高表達并且與具有穩定斑塊作用的TGFB1基因的表達呈負相關〔4〕。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)對調節細胞增殖和遷移發揮關鍵作用。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表達下降，由此介導組蛋白H3第56位點氨酸乙酰化增加，從而促進血管平滑肌細胞的增殖、遷移及新生內膜的形成〔13〕。綜上，HDAC3不僅通過抑制平滑肌細胞增殖遷移，還通過抑制其膠原合成來削弱纖維帽的保護作用。

斑塊破裂常發生在病灶肩部，該處聚集著大量巨噬細胞和肥大細胞并分泌多種降解基質的蛋白水解酶類，尤其是MMPs。MMPs抑制物(TIMP)與MMP相互拮抗共同調節纖維帽基質的降解〔14〕。在眾多MMP家族成員中，MMP-8,9,12與斑塊不穩定性密切相關〔10〕。但一則研究顯示使用Ⅰ型HDAC抑制劑MS-275對白細胞介素(IL)-β誘導的MMP-9表達并無影響〔15〕。MMP-2和MMP-3在調節血管平滑肌細胞遷移和纖維帽形成發揮重要作用〔10〕。在透明質酸誘導的血管新生中，HDAC3表達降低并誘導MMP-2合成〔16〕。可見HDAC3對各型MMP表達的調節作用并不十分明確，而對斑塊穩定性的影響也顯得較為復雜。利用基因沉默研究發現HDAC3通過調節細胞外調節蛋白激酶(ERK)和PI3K的活性來介導TGF-β誘導的TIMP-1的表達〔17〕。丙戊酸作為一種常見的Ⅰ型HDAC的抑制劑，能通過上調腦缺血大鼠模型中MMP2/9的表達來增強血管新生〔18〕。因此，HDAC3具有調節MMP和TIMP表達的作用，但在動脈粥樣硬化病程中，HDAC3是否調節MMP/TIMP平衡及其具體機制還有待進一步研究。

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

此外，HDAC3可以通過調節乙酰基轉移酶(TIP60)泛素化防止DNA損傷誘導的細胞凋亡〔20〕。因此，抑制斑塊內細胞凋亡也是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脈粥樣硬化斑塊的特征表現，主要起源于外膜滋養血管并促進炎性細胞的浸潤和膽固醇沉積，從而顯著降低斑塊穩定性〔10〕。血管內皮生長因子(VEGF)和纖溶酶原激活劑抑制劑(PAI)-1是兩種重要的生成因子。對肝癌細胞株SNU387的研究顯示，使用抗體下調HDAC3的表達能誘導VEGF和PAI-1的生成，而經敲除HDAC3的Malme3M細胞也表現出更強的血管新生潛能。進一步研究表明這些癌細胞分泌的VEGF介導癌細胞與人臍靜脈內皮細胞相互作用從而調節血管新生〔21〕。因此，HDAC3可能通過下調VEGF及PAI-1的表達來抑制新生血管生成。

綜上，HDAC3促進炎癥反應、氧化應激，并通過促進脂質核心擴大和抑制纖維帽形成來降低斑塊穩定性，但HDAC3能通過抑制血管新生及減輕氧化應激對內皮的損傷作用來增強斑塊穩定性；其在維持斑塊穩定性發揮著重要作用。臨床研究表明在人動脈粥樣硬化破裂斑塊中HDAC3的表達上調〔4〕，并且在急性冠狀動脈綜合征患者血清中HDAC3水平明顯高于穩定性心絞痛〔22〕。可以推測，HDAC3對斑塊的調節作用以降低其穩定性為主，并且對于影響動脈粥樣硬化患者預后具有可觀的臨床意義。但HDAC3對動脈粥樣硬化斑塊穩定性調節的具體機制及潛在的干預靶點還有待研究。

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〔2015-12-05修回〕

(編輯 苑云杰/王一涵)

湖北省自然科學基金(2014CFC1035)

丁家望(1965-)，男，博士，主任醫師，碩士生導師，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