组蛋白去乙酰化酶3与动脉粥样硬化斑块稳定性的研究进展

周 天 丁家望

(三峡大学第一临床医学院心内科，湖北 宜昌 443003)

组蛋白去乙酰化酶3与动脉粥样硬化斑块稳定性的研究进展

周 天 丁家望

(三峡大学第一临床医学院心内科，湖北 宜昌 443003)

组蛋白去乙酰化酶3；斑块稳定性；动脉粥样硬化

动脉粥样硬化斑块破裂及血栓形成是急性冠脉综合征及冠心病猝死的主要原因〔1〕。因此，斑块的稳定性在一定程度上决定了冠状动脉硬化性疾病的预后。动脉粥样硬化斑块的形成源于动脉内膜中多种血管壁细胞及免疫细胞的相互作用。近年来许多研究发现组蛋白去乙酰化酶(HDAC)3具有促进炎症反应〔2〕、保护血管内皮〔3〕及调节动脉粥样硬化斑块稳定性〔4〕等作用。本文就HDAC3对动脉粥样硬化斑块稳定性的调节及可能机制作以下综述。

1 HDACs概述

HDACs是一组能调节组蛋白和非组蛋白赖氨酸残基去乙酰化的酶类，与组蛋白乙酰化酶(HATs)共同参与调节染色体修饰和基因转录。根据结构、功能及基因同源性的不同可将HDACs分为4类：Ⅰ型(HDAC1,2,3,8),Ⅱ型(HDAC4,5,6,7,9,10),Ⅲ型(sirtuins,SIRT1～7)和Ⅳ型(HDAC11)〔5〕。作为Ⅰ型HDACs家族中较为特殊的一员，HDAC3除了主要分布在细胞核内还时常出现在细胞质中。HDAC3与核辅抑制子维A酸/甲状腺受体沉默因子(SMRT)和核受体辅助因子(N-CoR)形成稳定的复合物参与调节基因转录和其他生物学功能〔6〕。

2 HDAC3与动脉粥样硬化斑块稳定性

动脉粥样硬化易损斑块的组织病理学特征主要包括：逐渐增大变软的脂质核心、退化变薄的纤维帽、局部炎症反应和氧化应激、新生血管生成及斑块内细胞凋亡〔7〕。

2.1 HDAC3与斑块炎症 在动脉粥样硬化发展过程中，多种免疫细胞被招募至斑块，分泌效应分子加速病灶进展和激活炎症反应并最终导致急性冠脉综合征的发生。持续的全身和局部炎症反应是不稳定性冠脉综合征病人的重要特征之一〔7〕。巨噬细胞是促进斑块不稳定的重要炎症细胞之一。在动脉粥样硬化小鼠模型中，HDAC3基因删除导致病灶中巨噬细胞表达树突细胞相关性C-型凝集素(Dectin)1增加从而转变为对抗炎症的表型〔4〕。过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)γ与其受体作用可抑制载脂蛋白(apo)E敲除小鼠及低密度脂蛋白(LDL)受体敲除小鼠动脉粥样硬化病程的发展，以血管紧张素Ⅱ刺激离体培养的小鼠血管平滑肌细胞发现，炎症介质转化生长因子(TGF)-β1表达增加，并通过p38分裂原激活蛋白激酶(P38MAPK)-HDAC3途径下调的PPARγ表达，从而促进削弱了PPARγ的保护作用〔8〕。此外,研究发现HDAC3可作用于磷脂酰肌醇(-3)激酶-干扰素调节因子(PI3K-IRF3)信号从而促进内皮细胞一种炎症调节分子即半乳糖凝集素9的表达〔9〕。因此，HDAC3在调节血管壁细胞炎症反应及斑块稳定性发挥重要作用。

2.2 HDAC3与氧化应激 氧化应激主要表现为生成过量的活性氧簇(ROS)，可通过诱导内皮功能障碍和炎症反应促进动脉粥样硬化发展并增加斑块易损性〔10〕。非吞噬细胞氧化酶(Nox)4作为还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶家族的成员，被认为是血管壁中ROS的主要来源。基因敲除HDAC3的人脐静脉内皮细胞表达Nox4下降，进一步研究显示HDAC3是通过促进转录因子氨基端激酶(c-Jun)和RNA聚合酶Ⅱa与Nox4启动子结合来上调Nox4表达〔11〕。动脉粥样硬化通常发生在血管分叉处，该处易产生血液紊流从而触发氧化应激和炎症反应。血红素氧化酶(HO)-1可催化血红素降解，在氧化应激、缺氧、重金属等刺激下被诱导产生并防止细胞凋亡从而起到保护作用。最新研究显示，X盒结合蛋白(XBP)1作为一种应激相关蛋白，可以与HDAC3共同作用激活PI3K/蛋白激酶B(Akt1)信号并诱导HO-1的表达，这对于内皮细胞抵抗氧化应激损伤至关重要〔3〕。综上，HDAC3一方面可以参与调节ROS的表达从而加重氧化应激，另一方面却能通过诱导HO-1表达来减轻氧化应激对内皮的损伤。

2.3 HDAC3与脂核扩大 在动脉粥样硬化发展的过程中，单核细胞在炎症趋化下浸润血管内膜成为巨噬细胞，不断摄取脂质形成泡沫细胞和脂质核心，脂质核心的扩大增强了斑块的不稳定性使之易于破裂〔1〕。在HDAC3基因敲除小鼠动脉粥样硬化模型中，斑块脂质成分及巨噬细胞体积相比野生组显著减少。HDAC3敲除的巨噬细胞表现出增强的PPARγ和肝X受体(LXR)信号，同时具有更强的脂质流出能力〔4〕。HDAC3具有促进脂质沉积、扩大脂质核心、增加斑块不稳定性的作用。

2.4 HDAC3调节纤维帽合成及降解 作为血管壁的重要组成成分，血管平滑肌细胞在动脉粥样硬化病程中迁移至内膜并增殖分泌胶原形成纤维帽以维持斑块的完整，而成熟的胶原蛋白不断被基质金属蛋白酶(MMPs)降解。纤维帽变薄被认为是斑块易损的重要因素〔12〕。因此，胶原合成及降解的平衡对于维持斑块的稳定性至关重要。

HDAC3缺陷动脉粥样硬化小鼠模型相比对照组斑块面积显著增大，胶原沉积丰富，斑块成熟稳定，进一步研究发现HDAC3缺陷小鼠巨噬细胞分泌TGF-β增加促使血管平滑肌细胞产生胶原〔4〕。此外，研究者对人的动脉粥样硬化斑块标本进行分析表明HDAC3在人动脉粥样硬化破裂斑块中高表达并且与具有稳定斑块作用的TGFB1基因的表达呈负相关〔4〕。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)对调节细胞增殖和迁移发挥关键作用。在单磷酸腺苷激活的蛋白激酶催化亚单位(AMPKα2)缺陷小鼠中HDAC3表达下降，由此介导组蛋白H3第56位点氨酸乙酰化增加，从而促进血管平滑肌细胞的增殖、迁移及新生内膜的形成〔13〕。综上，HDAC3不仅通过抑制平滑肌细胞增殖迁移，还通过抑制其胶原合成来削弱纤维帽的保护作用。

斑块破裂常发生在病灶肩部，该处聚集着大量巨噬细胞和肥大细胞并分泌多种降解基质的蛋白水解酶类，尤其是MMPs。MMPs抑制物(TIMP)与MMP相互拮抗共同调节纤维帽基质的降解〔14〕。在众多MMP家族成员中，MMP-8,9,12与斑块不稳定性密切相关〔10〕。但一则研究显示使用Ⅰ型HDAC抑制剂MS-275对白细胞介素(IL)-β诱导的MMP-9表达并无影响〔15〕。MMP-2和MMP-3在调节血管平滑肌细胞迁移和纤维帽形成发挥重要作用〔10〕。在透明质酸诱导的血管新生中，HDAC3表达降低并诱导MMP-2合成〔16〕。可见HDAC3对各型MMP表达的调节作用并不十分明确，而对斑块稳定性的影响也显得较为复杂。利用基因沉默研究发现HDAC3通过调节细胞外调节蛋白激酶(ERK)和PI3K的活性来介导TGF-β诱导的TIMP-1的表达〔17〕。丙戊酸作为一种常见的Ⅰ型HDAC的抑制剂，能通过上调脑缺血大鼠模型中MMP2/9的表达来增强血管新生〔18〕。因此，HDAC3具有调节MMP和TIMP表达的作用，但在动脉粥样硬化病程中，HDAC3是否调节MMP/TIMP平衡及其具体机制还有待进一步研究。

2.5 HDAC3与细胞凋亡 内皮细胞和平滑肌细胞凋亡是不稳定斑块的主要特征之一，但巨噬细胞凋亡在动脉粥样硬化中具有两种截然相反的作用。在早期斑块中，巨噬细胞凋亡可以减缓病程发展，而晚期病灶中巨噬细胞凋亡将促进斑块坏死及破裂〔7〕。研究显示敲除HDAC3将促进人脐静脉内皮细胞凋亡，并认为HDAC3能通过激活苏氨酸蛋白激酶(Akt)信号维持内皮完整以延缓动脉粥样硬化进展〔19〕。

此外，HDAC3可以通过调节乙酰基转移酶(TIP60)泛素化防止DNA损伤诱导的细胞凋亡〔20〕。因此，抑制斑块内细胞凋亡也是HDAC3影响斑块的重要方式。

2.6 HDAC3与血管新生 新生血管形成作为晚期动脉粥样硬化斑块的特征表现，主要起源于外膜滋养血管并促进炎性细胞的浸润和胆固醇沉积，从而显著降低斑块稳定性〔10〕。血管内皮生长因子(VEGF)和纤溶酶原激活剂抑制剂(PAI)-1是两种重要的生成因子。对肝癌细胞株SNU387的研究显示，使用抗体下调HDAC3的表达能诱导VEGF和PAI-1的生成，而经敲除HDAC3的Malme3M细胞也表现出更强的血管新生潜能。进一步研究表明这些癌细胞分泌的VEGF介导癌细胞与人脐静脉内皮细胞相互作用从而调节血管新生〔21〕。因此，HDAC3可能通过下调VEGF及PAI-1的表达来抑制新生血管生成。

综上，HDAC3促进炎症反应、氧化应激，并通过促进脂质核心扩大和抑制纤维帽形成来降低斑块稳定性，但HDAC3能通过抑制血管新生及减轻氧化应激对内皮的损伤作用来增强斑块稳定性；其在维持斑块稳定性发挥着重要作用。临床研究表明在人动脉粥样硬化破裂斑块中HDAC3的表达上调〔4〕，并且在急性冠状动脉综合征患者血清中HDAC3水平明显高于稳定性心绞痛〔22〕。可以推测，HDAC3对斑块的调节作用以降低其稳定性为主，并且对于影响动脉粥样硬化患者预后具有可观的临床意义。但HDAC3对动脉粥样硬化斑块稳定性调节的具体机制及潜在的干预靶点还有待研究。

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〔2015-12-05修回〕

(编辑 苑云杰/王一涵)

湖北省自然科学基金(2014CFC1035)

丁家望(1965-)，男，博士，主任医师，硕士生导师，主要从事冠心病介入研究。

周 天(1990-)，女，在读硕士，主要从事冠心病研究。

R543

A

1005-9202(2017)05-1279-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.110