Antiatherogene egenskaber af MicroRNA’er med højdensitetslipoprotein

Indledning

Akkumulationen af kolesterol i arterievæggen indleder udviklingen af åreforkalkning, som er en af de vigtigste dødsårsager i vestlige samfund.1,2 Overskydende kolesterol skal fjernes og transporteres fra de perifere væv til leveren for at blive genbrugt eller udskilt i fæces i en fysiologisk proces, der traditionelt kaldes omvendt kolesteroltransport.3 Under den omvendte kolesteroltransport antages plasmalipoprotein med høj densitet (HDL) at fungere som en steroltransportør, der letter bevægelsen af steroler fra perifere celler til leveren. Ud over dets rolle i reguleringen af den omvendte kolesteroltransport har mange undersøgelser vist, at HDL også kan have antiaterogene egenskaber.4,5 HDL mindsker nemlig endotelbetændelse og oxidativ stress og øger produktionen af nitrogenoxid og endotelcellers (EC) overlevelse, hvilket forhindrer aterogenese.6-8 Selv om disse observationer er blevet rapporteret i flere undersøgelser, er de molekylære mekanismer, der ligger til grund for disse virkninger, stadig uklare.

I en nylig rapport offentliggjort i 28. februar 2014 i Nature Communications viste Tabet et al.9 , at HDL kan overføre microRNA’er til EC’er og påvirke genekspressionen i modtagercellen. MikroRNA’er er små ikke-kodende RNA’er, der regulerer genekspression på post-transkriptionelt niveau ved at hæmme translation eller mindske stabiliteten af mRNA-målgener. Forfatterne fandt, at EC’er, der blev behandlet med native HDL (nHDL), viste øgede niveauer af microRNA-223. Dette microRNA reducerede EC-inflammation ved at være direkte rettet mod intercellulært adhæsionsmolekyle 1 (ICAM-1). Berigelsen af microRNA-223 i EC’er blev formidlet af HDL-lasttilførsel til modtagercellerne, fordi deres inkubation med andre HDL-komponenter, såsom apolipoprotein A-I eller rekombinant HDL, ikke påvirkede de endoteliske niveauer af microRNA-223. Forfatterne anvendte mange elegante eksperimentelle metoder til at påvise, at mikroRNA-overførslen finder sted mellem nHDL og EC’er in vitro. For at undgå den forvirrende effekt af endogent microRNA-223 i EC’er behandlede forfatterne f.eks. EC’er med actinomycin D (for at hæmme de novo-transkriptionen) eller gjorde Dicer-ekspressionen tavs ved hjælp af et lille interfererende RNA (for at hæmme modningen af endogent microRNA-223) i nærvær af nHDL. I begge eksperimenter forblev microRNA-223-niveauer svarende til ubehandlede kontroller (fravær af actinomycin D eller scrambled siRNA), hvilket viser, at nHDL effektivt overfører microRNA-223 til ECs.

For at vurdere den funktionelle relevans af microRNA-223 i ECs analyserede forfatterne mikroRNA-forudsagte mål ved hjælp af bioinformatiske algoritmer (TargetScan). Interessant nok fandt de ICAM-1, et glykoprotein, der regulerer vaskulær inflammation ved at lette rekruttering af leukocytter, og koloni-stimulerende faktor 2, et cytokin, der styrer produktion, differentiering og funktion af makrofager, som forudsagte mikroRNA-223-målgener. For at påvise, at microRNA-223 regulerer ICAM-1- og koloni-stimulerende faktor 2-ekspression på post-transkriptionelt niveau, klonede forfatterne den 3′ utranslaterede region af begge gener i en luciferase-reportervektor og vurderede luciferaseaktivitet efter overekspression af microRNA-223. Resultaterne viste, at microRNA-223 nedregulerede ICAM-1- og koloni-stimulerende faktor 2-ekspressionsniveauerne. Mere interessant er det, at microRNA-223 mindskede ICAM-1-proteinekspressionen under proinflammatoriske forhold (EC’er behandlet med proatherogene cytokiner, såsom tumor necrosis factor-α).

Finalt testede forfatterne den rolle, som HDL-afledt microRNA-223 spiller i reguleringen af EC-aktivering ved at sammenligne den antiinflammatoriske effekt af HDL isoleret fra vildtype- og microRNA-223-deficiente mus. Især mindskede EC’er, der blev behandlet med HDL isoleret fra vildtype-mus, niveauerne af ICAM-1 og koloni-stimulerende faktor 2. Denne antiinflammatoriske effekt gik imidlertid tabt i EC’er, der blev behandlet med HDL isoleret fra microRNA-223-deficiente mus, hvilket tyder på, at HDL-afledt microRNA-223 spiller en vigtig rolle i de velbeskrevne antiinflammatoriske egenskaber ved HDL.

Et vigtigt spørgsmål, der skal behandles, er den mekanisme, hvormed microRNA’erne overføres mellem HDL og EC’er. Tidligere arbejde fra Ramaley-laboratoriet viste, at scavengerreceptor B1 var afgørende for optagelsen af microRNA’er i humane hepatiske cellelinjer (Huh7).10 Da scavengerreceptor B1 også udtrykkes i EC’er, kunne det være muligt, at den samme receptor kan formidle den HDL-afledte microRNA-overførsel til EC’er.

Andre grupper har også undersøgt den potentielle overførsel af HDL-holdige microRNA’er til EC’er. Dimmeler og kolleger11 fandt, at microRNA-223 var det hyppigst forekommende microRNA i HDL, men de var ikke i stand til at påvise overførsel af microRNA’er mellem HDL og EC’er. Desuden fandt de ikke forskelle i mikroRNA-indholdet i HDL isoleret fra raske kontrolpersoner og patienter med stabil koronararteriesygdom eller akut koronarsyndrom.11 Uoverensstemmelserne mellem de to gruppers resultater kan forklares med den forskellige oprindelse af EC’er, der blev anvendt i deres respektive undersøgelser. Selv om Tabet et al9 anvendte primære humane koronar aorta endothelceller, udførte Wagner et al11 deres undersøgelser i humane navlevenøse endothelceller. De forskellige ekspressionsniveauer af scavengerreceptor B1 samt andre receptorer, der formidler mikroRNA-overførsel mellem HDL og EC’er, i humane koronar aortiske endotelceller og humane navlevenøse endotelceller kan måske løse denne uoverensstemmelse. Det er også vigtigt at bemærke, at undersøgelsen af celletransport i EC’er in vitro er udfordrende af flere grunde, herunder tabet af endothelial glycocalyx, der kontrollerer lipoproteinretention og mekanotransduktion; fraværet af caveolae observeret i primære EC’er dyrket in vitro; og tabet af EC-polarisering, der kan påvirke membranreceptorlokalisering. For definitivt at påvise den biologiske betydning af disse fund bør overførslen af HDL-afledte microRNA’er derfor testes ved hjælp af en in vivo-model eller i kanylerede kar.

Sammenfattende viser denne interessante undersøgelse den potentielle overførsel af HDL-associerede microRNA’er til EC’er og giver en ny mekanisme, hvormed HDL kan regulere EC-aktivering. Yderligere undersøgelser af, hvordan HDL-afledte mikroRNA’er kan påvirke genekspression i andre celler, der er forbundet med aterosklerotisk vaskulær sygdom, såsom makrofager og vaskulære glatte muskelceller, kan være af interesse.

Fodnoter