Antiatherogenic Properties of High-Density Lipoprotein-Enriched MicroRNAs

Introduction

動脈壁におけるコレステロールの蓄積は動脈硬化の進行を始め、これは西洋社会における主要死因の1つとなっています(注1、2) 。 血漿中の高密度リポ蛋白（HDL）は、ステロールのトランスポーターとして機能し、ステロールを末梢細胞から肝臓へ移動させる役割を果たすと考えられている。 実際、HDLは内皮の炎症および酸化ストレスを減少させ、一酸化窒素の産生および内皮細胞（EC）の生存率を高めるため、動脈硬化を予防することが知られています6。-8 これらの観察はいくつかの研究で報告されていますが、これらの効果の根底にある分子メカニズムはまだ不明です。

2014年2月28日号のNature Communicationsに掲載された最近の報告で、Tabetら9は、HDLがマイクロRNAをECに転送し、受信細胞の遺伝子発現に影響を与えることを明らかにしました。 マイクロRNAは、mRNAの標的遺伝子の翻訳を阻害したり安定性を低下させたりすることで、転写後レベルで遺伝子発現を調節する低分子非コードRNAである。 著者らは、ネイティブHDL（nHDL）で処理したECは、マイクロRNA-223のレベルが上昇することを見出した。 このマイクロRNAは、細胞間接着分子1（ICAM-1）を直接標的とすることで、ECの炎症を抑えていた。 アポリポタンパクA-IやリコンビナントHDLのような他のHDL成分とのインキュベーションは、内皮のmicroRNA-223のレベルに影響を与えなかったので、ECにおけるmicroRNA-223の濃縮は、レシピエント細胞へのHDLカーゴ送達によって媒介されていることが示された。 著者らは、in vitroでnHDLとECの間でmicroRNAの転送が起こることを証明するために、多くのエレガントな実験アプローチを用いた。 例えば、ECにおける内因性microRNA-223の交絡効果を避けるために、著者らはnHDL存在下でECをアクチノマイシンDで処理（de novo転写を阻害）したり、低分子干渉RNAを用いてDicer発現を抑制（内因性microRNA-223成熟を阻害）したりしている。 いずれの実験でも、microRNA-223のレベルは未処理のコントロール（アクチノマイシンDまたはスクランブルsiRNAの非存在）と同程度であり、nHDLが効率的にmicroRNA-223をECに伝達することが示された。

ECにおけるmicroRNA-223の機能的関連性を評価するために、著者らはバイオインフォーマティックアルゴリズム（TargetScan）でmicroRNA-予測標的を解析した。 興味深いことに、microRNA-223の予測される標的遺伝子として、白血球の移動を促進することで血管の炎症を制御する糖タンパク質ICAM-1と、マクロファージの生産、分化、機能を制御するサイトカインであるコロニー刺激因子2が見いだされた。 microRNA-223がICAM-1とコロニー刺激因子2の発現を転写後レベルで制御していることを示すために、著者らは両遺伝子の3′非翻訳領域をルシフェラーゼレポーターベクターにクローニングし、microRNA-223を過剰発現させた後のルシフェラーゼ活性を評価した。 その結果、microRNA-223は、ICAM-1とコロニー刺激因子2の発現レベルをダウンレギュレートすることが示された。 さらに興味深いことに、microRNA-223は、炎症性条件下（腫瘍壊死因子-αなどの動脈硬化促進サイトカインで処理したEC）でICAM-1タンパク質の発現を減少させた。

最後に著者らは、野生型およびmicroRNA-223欠損マウスから分離したHDLの抗炎症効果を比較することにより、EC活性化を制御するHDL由来microRNA-223の役割を検証した。 注目すべきは、野生型マウスから分離したHDLで処理したECは、ICAM-1およびコロニー刺激因子2のレベルを減少させたことである。 しかし、この抗炎症効果は、microRNA-223欠損マウスから分離したHDLで処理したECでは失われたことから、HDL由来のmicroRNA-223は、HDLのよく知られている抗炎症特性に重要な役割を担っていることが示唆されました。 Ramaley研究室の以前の研究では、スカベンジャー受容体B1がヒト肝細胞株（Huh7）でのマイクロRNAの取り込みに重要であることが示されました10。スカベンジャー受容体B1はECにも発現しているため、同じ受容体がHDL由来のマイクロRNAのECへの移行を媒介するという可能性も考えられます。 Dimmelerら11 は、microRNA-223がHDLに最も多く含まれることを発見したが、HDLとEC間のmicroRNAの移行を証明することはできなかった。 さらに、彼らは、健常対照者と安定冠動脈疾患または急性冠症候群の患者から分離したHDLのmicroRNA含有量に違いを見いださなかった。11 両グループが得た結果の相違は、それぞれの研究で使用したECの起源が異なることによって説明できるかもしれない。 Tabetら9名はヒト冠動脈内皮細胞を用いたが、Wagnerら11名はヒト臍帯静脈内皮細胞を用いて研究を行った。 スカベンジャー受容体B1、およびHDLとEC間のマイクロRNAの転送を仲介する他の受容体の発現レベルが、ヒト冠状動脈内皮細胞とヒト臍帯静脈内皮細胞で異なることが、この相違を解決しているかもしれません。 また、in vitroのECにおける細胞輸送の研究は、リポタンパク質の保持とメカノトランスダクションを制御する内皮のグリコカリックスの消失、in vitroで培養した初代ECで観察されるカベオレの欠如、膜受容体の局在に影響すると考えられるEC極性の喪失などの理由から困難であることも重要な点である。 したがって、これらの知見の生物学的意義を明確に示すためには、HDL由来のマイクロRNAの伝達をin vivoモデルまたはカニューレを用いた血管で試験する必要がある。

まとめると、この興味深い研究は、HDLに関連したマイクロRNAのECへの伝達の可能性を示し、HDLがEC活性化を制御する可能性のある新しいメカニズムを提供した。 HDL由来のmicroRNAが、マクロファージや血管平滑筋細胞など、アテローム性血管疾患に関連する他の細胞の遺伝子発現にどのように影響を及ぼすかについての追加研究は、興味深いものであるかもしれない。

Footnotes