Antiatherogenic Properties of High-Density Lipoprotein-Enriched MicroRNAs

Introduzione

L’accumulo di colesterolo nella parete arteriosa avvia la progressione dell’aterosclerosi, che è una delle principali cause di morte nelle società occidentali.1,2 Il colesterolo in eccesso deve essere rimosso e trasportato dai tessuti periferici al fegato per il suo riutilizzo o la sua escrezione nelle feci in un processo fisiologico tradizionalmente noto come trasporto inverso del colesterolo.3 Durante il trasporto inverso del colesterolo, la lipoproteina ad alta densità plasma (HDL) è pensato per funzionare come un trasportatore di sterolo che facilita il movimento di steroli dalle cellule periferiche al fegato. Oltre al suo ruolo nella regolazione del trasporto inverso del colesterolo, molti studi hanno dimostrato che le HDL possono anche avere proprietà antiaterogene.4,5 Infatti, le HDL diminuiscono l’infiammazione dell’endotelio e lo stress ossidativo e aumentano la produzione di ossido nitrico e la sopravvivenza delle cellule endoteliali (EC), prevenendo così l’aterogenesi.6-Sebbene queste osservazioni siano state riportate in diversi studi, i meccanismi molecolari alla base di questi effetti non sono ancora chiari.

In un recente rapporto pubblicato nel numero del 28 febbraio 2014 di Nature Communications, Tabet et al9 hanno dimostrato che le HDL possono trasferire microRNA alle EC, influenzando l’espressione genica nella cellula ricevente. I microRNA sono piccoli RNA non codificanti che regolano l’espressione genica a livello post-trascrizionale inibendo la traduzione o diminuendo la stabilità dei geni target dell’mRNA. Gli autori hanno scoperto che le CE trattate con HDL nativo (nHDL) hanno mostrato un aumento dei livelli di microRNA-223. Questo microRNA riduceva l’infiammazione della CE colpendo direttamente la molecola di adesione intercellulare 1 (ICAM-1). L’arricchimento del microRNA-223 nelle EC era mediato dalla consegna del carico HDL alle cellule riceventi perché la loro incubazione con altri componenti HDL, come l’apolipoproteina A-I o HDL ricombinante, non ha influenzato i livelli endoteliali di microRNA-223. Gli autori hanno usato molti approcci sperimentali eleganti per dimostrare che il trasferimento di microRNA avviene tra nHDL e CE in vitro. Per esempio, per evitare l’effetto confondente del microRNA-223 endogeno nelle CE, gli autori hanno trattato le CE con actinomicina D (per inibire la trascrizione de novo) o hanno silenziato l’espressione Dicer usando un piccolo RNA interferente (per inibire la maturazione del microRNA-223 endogeno) in presenza di nHDL. In entrambi gli esperimenti, i livelli di microRNA-223 sono rimasti simili ai controlli non trattati (assenza di actinomicina D o siRNA scrambled), dimostrando che l’nHDL trasferisce efficacemente il microRNA-223 alle CE.

Per valutare la rilevanza funzionale del microRNA-223 nelle CE, gli autori hanno analizzato i target previsti per il microRNA utilizzando algoritmi bioinformatici (TargetScan). È interessante notare che hanno trovato ICAM-1, una glicoproteina che regola l’infiammazione vascolare facilitando il reclutamento dei leucociti, e il fattore stimolante la colonia 2, una citochina che controlla la produzione, la differenziazione e la funzione dei macrofagi, come geni target previsti del microRNA-223. Per dimostrare che il microRNA-223 regola l’espressione di ICAM-1 e del fattore stimolante la colonia 2 a livello post-trascrizionale, gli autori hanno clonato la regione non tradotta 3′ di entrambi i geni in un vettore di luciferasi e hanno valutato l’attività della luciferasi dopo la sovraesposizione del microRNA-223. I risultati hanno indicato che il microRNA-223 ha regolato i livelli di espressione di ICAM-1 e del fattore stimolante la colonia 2. Più interessante, il microRNA-223 ha diminuito l’espressione della proteina ICAM-1 in condizioni proinfiammatorie (CE trattate con citochine proaterogene, come il fattore di necrosi tumorale-α).

Infine, gli autori hanno testato il ruolo del microRNA-223 derivato dall’HDL nella regolazione dell’attivazione della CE confrontando l’effetto anti-infiammatorio dell’HDL isolato da topi wild-type e microRNA-223-deficienti. In particolare, le EC trattate con HDL isolate da topi wild-type hanno diminuito i livelli di ICAM-1 e del fattore 2 stimolante le colonie. Tuttavia, questo effetto antinfiammatorio è stato perso nelle EC trattate con HDL isolate da topi con deficit di microRNA-223, suggerendo che il microRNA-223 derivato dall’HDL gioca un ruolo importante nelle proprietà antinfiammatorie ben descritte dell’HDL.

Una domanda importante che deve essere affrontata è il meccanismo con cui i microRNA sono trasferiti tra HDL e EC. Un lavoro precedente del laboratorio Ramaley ha dimostrato che il recettore B1 dello scavenger era fondamentale per l’assorbimento dei microRNA in linee cellulari epatiche umane (Huh7).10 Poiché il recettore B1 dello scavenger è espresso anche nelle EC, potrebbe essere possibile che lo stesso recettore possa mediare il trasferimento dei microRNA derivati dalle HDL alle EC.

Altri gruppi hanno anche studiato il potenziale trasferimento dei microRNA contenenti HDL alle EC. Dimmeler e colleghi11 hanno scoperto che il microRNA-223 era il microRNA più abbondante nell’HDL, ma non sono stati in grado di dimostrare il trasferimento di microRNA tra HDL e EC. Inoltre, non hanno trovato differenze nel contenuto di microRNA delle HDL isolate da soggetti sani di controllo e da pazienti con coronaropatia stabile o sindrome coronarica acuta.11 Le discrepanze tra i risultati ottenuti da entrambi i gruppi potrebbero essere spiegate dalla diversa origine delle EC utilizzate nei rispettivi studi. Anche se Tabet et al9 utilizzato cellule endoteliali coronariche primarie umane, Wagner et al11 eseguito i loro studi in cellule endoteliali venose ombelicali umane. I diversi livelli di espressione del recettore scavenger B1, così come altri recettori che mediano il trasferimento di microRNA tra HDL e CE, in cellule endoteliali aortiche coronariche umane e cellule endoteliali venose ombelicali umane potrebbe affrontare questa discrepanza. È anche importante notare che lo studio del trasporto cellulare nelle EC in vitro è impegnativo per diversi motivi, tra cui la perdita del glicocalice endoteliale che controlla la ritenzione delle lipoproteine e la meccanotrasduzione; l’assenza di caveolae osservata nelle EC primarie coltivate in vitro; e la perdita di polarizzazione EC che può influenzare la localizzazione dei recettori di membrana. Pertanto, per dimostrare definitivamente il significato biologico di questi risultati, il trasferimento dei microRNA derivati dall’HDL dovrebbe essere testato utilizzando un modello in vivo o in vasi cannulati.

In sintesi, questo interessante studio mostra il potenziale trasferimento dei microRNA associati all’HDL alle EC e fornisce un nuovo meccanismo attraverso il quale l’HDL potrebbe regolare l’attivazione delle EC. Ulteriori studi su come i microRNA derivati dall’HDL potrebbero influenzare l’espressione genica in altre cellule associate alla malattia vascolare aterosclerotica, come i macrofagi e le cellule muscolari lisce vascolari, potrebbero essere interessanti.

Footnotes