Antiatherogenic Properties of High-Density Lipoprotein-Enriched MicroRNAs

Introduction

Kolesterolin kertyminen valtimon seinämään käynnistää ateroskleroosin etenemisen, joka on yksi tärkeimmistä kuolinsyistä länsimaisissa yhteiskunnissa.1,2 Ylimääräinen kolesteroli on poistettava ja kuljetettava perifeerisistä kudoksista maksaan uudelleenkäyttöä tai ulosteeseen erittymistä varten fysiologisessa prosessissa, jota perinteisesti kutsutaan käänteiseksi kolesterolikuljetukseksi.3 Käänteisen kolesterolikuljetuksen aikana plasman suuritiheyksisen lipoproteiinin (HDL) ajatellaan toimivan sterolikuljettajana, joka helpottaa sterolien liikkumista perifeerisistä soluista maksaan. Sen lisäksi, että HDL:llä on rooli käänteisen kolesterolikuljetuksen säätelyssä, monet tutkimukset ovat osoittaneet, että HDL:llä voi olla myös aterogeneesiä ehkäiseviä ominaisuuksia.4,5 HDL vähentää endoteelin tulehdusta ja oksidatiivista stressiä sekä lisää typpioksidin tuotantoa ja endoteelisolujen (EK) eloonjäämistä ja ehkäisee näin aterogeneesiä.6-8 Vaikka näitä havaintoja on raportoitu useissa tutkimuksissa, näiden vaikutusten taustalla olevat molekulaariset mekanismit ovat edelleen epäselviä.

Tabet ym.9 osoittivat tuoreessa Nature Communications -lehden 28.2.2014 numerossa julkaistussa raportissa, että HDL voi siirtää mikroRNA:ta EY:n soluihin vaikuttaen geeniekspressioon vastaanottajasolussa. MikroRNA:t ovat pieniä ei-koodaavia RNA:ita, jotka säätelevät geeniekspressiota transkription jälkeisellä tasolla estämällä mRNA-kohdegeenien translaatiota tai vähentämällä niiden stabiilisuutta. Kirjoittajat havaitsivat, että natiivilla HDL:llä (nHDL) käsitellyissä EY:ssä mikroRNA-223:n pitoisuudet kasvoivat. Tämä mikroRNA vähensi EY:n tulehdusta kohdistumalla suoraan solujen väliseen adheesiomolekyyliin 1 (ICAM-1). MikroRNA-223:n rikastuminen EY:ssä johtui HDL-lastin toimittamisesta vastaanottajasoluihin, koska niiden inkubointi muiden HDL-komponenttien, kuten apolipoproteiini A-I:n tai rekombinantti-HDL:n, kanssa ei vaikuttanut mikroRNA-223:n endoteelitasoihin. Kirjoittajat käyttivät monia tyylikkäitä kokeellisia lähestymistapoja osoittaakseen, että mikroRNA-siirto tapahtuu nHDL:n ja EY:n välillä in vitro. Esimerkiksi välttääkseen endogeenisen mikroRNA-223:n sekoittavan vaikutuksen EY:ssä kirjoittajat käsittelivät EY:tä aktinomysiini D:llä (estääkseen de novo -transkriptiota) tai vaiensivat Dicer-ekspressiota pienellä häiritsevällä RNA:lla (estääkseen endogeenisen mikroRNA-223:n kypsymisen) nHDL:n läsnä ollessa. Molemmissa kokeissa mikroRNA-223-tasot pysyivät samankaltaisina kuin käsittelemättömissä kontrolleissa (ilman aktinomysiini-D:tä tai scrambled siRNA:ta), mikä osoittaa, että nHDL siirtää mikroRNA-223:n tehokkaasti EK:iin.

Arvioidakseen mikroRNA-223:n funktionaalista merkitystä EK:ssa kirjoittajat analysoivat mikroRNA:iden ennustettuja kohteita bioinformatiikka-algoritmeilla (TargetScan). Mielenkiintoista oli, että he löysivät ICAM-1:n, glykoproteiinin, joka säätelee verisuonitulehdusta helpottamalla leukosyyttien rekrytoitumista, ja koloniaa stimuloivan tekijän 2, sytokiinin, joka kontrolloi makrofagien tuotantoa, erilaistumista ja toimintaa, ennustetuiksi mikroRNA-223:n kohdegeeneiksi. Osoittaakseen, että mikroRNA-223 säätelee ICAM-1:n ja koloniaa stimuloivan tekijän 2 ilmentymistä transkription jälkeisellä tasolla, kirjoittajat kloonasivat molempien geenien 3′-kääntämätöntä aluetta luciferaasireportterivektoriin ja arvioivat luciferaasiaktiivisuutta mikroRNA-223:n yliekspressoinnin jälkeen. Tulokset osoittivat, että mikroRNA-223 alensi ICAM-1:n ja koloniaa stimuloivan tekijän 2 ilmentymistasoja. Mielenkiintoisempaa oli, että mikroRNA-223 vähensi ICAM-1-proteiinin ilmentymistä proinflammatorisissa olosuhteissa (EK:t, joita käsiteltiin proatherogeenisillä sytokiineillä, kuten tuumorinekroositekijä-α:lla).

Viimeiseksi kirjoittajat testasivat HDL:stä peräisin olevan mikroRNA-223:n roolia EK:n aktivaation säätelyssä vertailemalla villiintyneistä ja mikroRNA-223:n puutteellisista hiiristä eristetyn HDL:n tulehdusta ehkäisevää vaikutusta. Erityisesti villityypin hiiristä eristetyllä HDL:llä käsitellyt EK:t vähensivät ICAM-1:n ja koloniaa stimuloivan tekijän 2 tasoja. Tämä anti-inflammatorinen vaikutus hävisi kuitenkin mikroRNA-223-puutteellisista hiiristä eristetyllä HDL:llä käsitellyissä EK:issa, mikä viittaa siihen, että HDL:stä peräisin olevalla mikroRNA-223:lla on tärkeä rooli HDL:n hyvin kuvatuissa anti-inflammatorisissa ominaisuuksissa.

Yksi tärkeäksi kysymykseksi jää se, millä mekanismilla mikroRNA:t siirtyvät HDL:n ja EK:iden välillä. Ramaleyn laboratorion aiemmat työt osoittivat, että scavenger-reseptori B1 oli kriittinen mikroRNA:iden ottamisessa ihmisen maksasolulinjoissa (Huh7).10 Koska scavenger-reseptori B1 ilmentyy myös EY:ssä, voisi olla mahdollista, että sama reseptori välittäisi HDL:stä peräisin olevien mikroRNA:iden siirtymistä EY:iin.

Muutkin ryhmät ovat tutkineet HDL:n sisältämien mikroRNA:iden potentiaalista siirtymistä EY:iin. Dimmeler ja kollegat11 havaitsivat, että mikroRNA-223 oli HDL:n runsain mikroRNA, mutta he eivät pystyneet osoittamaan mikroRNA:iden siirtymistä HDL:n ja EK:iden välillä. He eivät myöskään havainneet eroja terveistä kontrollihenkilöistä ja stabiilia sepelvaltimotautia tai akuuttia sepelvaltimo-oireyhtymää sairastavista potilaista eristetyn HDL:n mikroRNA-pitoisuuksissa.11 Molempien ryhmien saamien tulosten väliset eroavaisuudet saattavat selittyä sillä, että tutkimuksissa käytettiin erilaista alkuperää olevia EK:ta. Vaikka Tabet ja muut9 käyttivät primaarisia ihmisen sepelvaltimoiden aortan endoteelisoluja, Wagner ja muut11 tekivät tutkimuksensa ihmisen napavaltimoiden endoteelisoluilla. Skavenger-reseptori B1:n sekä muiden HDL:n ja EY:n välistä mikroRNA:n siirtoa välittävien reseptorien erilaiset ilmentymistasot ihmisen sepelvaltimoiden aortan endoteelisoluissa ja ihmisen napavaltimon endoteelisoluissa saattavat selittää tämän ristiriidan. On myös tärkeää huomata, että solujen kuljetuksen tutkiminen EK:ssa in vitro on haastavaa useista syistä, mukaan lukien endoteelin glykokalyksin menetys, joka kontrolloi lipoproteiinien pidättymistä ja mekanotransduktiota; in vitro viljellyissä primaarisissa EK:ssa havaittujen kaveolien puuttuminen; ja EK:n polarisaation menetys, joka voi vaikuttaa kalvoreseptorien lokalisaatioon. Siksi näiden löydösten biologisen merkityksen lopulliseksi osoittamiseksi HDL:stä peräisin olevien mikroRNA:iden siirtymistä olisi testattava in vivo -mallilla tai kanyloiduissa verisuonissa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä mielenkiintoinen tutkimus osoittaa HDL:stä peräisin olevien mikroRNA:iden mahdollisen siirtymisen EY:n soluihin ja tarjoaa uudenlaisen mekanismin, jolla HDL saattaa säädellä EY:n aktivaatiota. Lisätutkimukset siitä, miten HDL:stä peräisin olevat mikroRNA:t saattavat vaikuttaa geeniekspressioon muissa ateroskleroottiseen verisuonitautiin liittyvissä soluissa, kuten makrofageissa ja verisuonten sileissä lihassoluissa, saattaisivat olla kiinnostavia.

Alaviitteet