Antiatherogenic Properties of High-Density Lipoprotein-Enriched MicroRNAs

Introduction

Kumulacja cholesterolu w ścianie tętnic inicjuje progresję miażdżycy, która jest jedną z głównych przyczyn śmierci w społeczeństwach zachodnich.1,2 Nadmiar cholesterolu musi być usunięty i przetransportowany z tkanek obwodowych do wątroby w celu jego ponownego wykorzystania lub wydalenia z kałem w procesie fizjologicznym tradycyjnie znanym jako odwrotny transport cholesterolu.3 Uważa się, że podczas odwrotnego transportu cholesterolu lipoproteina o wysokiej gęstości (HDL) w osoczu funkcjonuje jako transporter steroli, który ułatwia przemieszczanie steroli z komórek obwodowych do wątroby. Oprócz roli w regulacji odwrotnego transportu cholesterolu, wiele badań wykazało, że HDL może mieć również właściwości przeciwmiażdżycowe.4,5 Rzeczywiście, HDL zmniejsza zapalenie śródbłonka i stres oksydacyjny oraz zwiększa produkcję tlenku azotu i przeżywalność komórek śródbłonka (EC), zapobiegając w ten sposób aterogenezie.6 -8-8 Chociaż te obserwacje zostały zgłoszone w kilku badaniach, mechanizmy molekularne leżące u podstaw tych efektów są nadal niejasne.

W najnowszym raporcie opublikowanym w numerze Nature Communications z 28 lutego 2014 r., Tabet i wsp.9 wykazali, że HDL może przenosić mikroRNA do ECs, wpływając na ekspresję genów w komórce biorcy. MikroRNA to małe niekodujące RNA, które regulują ekspresję genów na poziomie posttranskrypcyjnym poprzez hamowanie translacji lub zmniejszanie stabilności docelowych genów mRNA. Autorzy odkryli, że ECs traktowane natywnym HDL (nHDL) wykazywały zwiększony poziom mikroRNA-223. Ten mikroRNA redukował stan zapalny w EC poprzez bezpośrednie ukierunkowanie na cząsteczkę adhezji międzykomórkowej 1 (ICAM-1). Wzbogacenie mikroRNA-223 w ECs było spowodowane dostarczeniem ładunku HDL do komórek biorców, ponieważ ich inkubacja z innymi składnikami HDL, takimi jak apolipoproteina A-I lub rekombinowany HDL, nie wpływała na śródbłonkowe poziomy mikroRNA-223. Autorzy zastosowali wiele eleganckich podejść eksperymentalnych, aby wykazać, że transfer mikroRNA zachodzi pomiędzy nHDL a ECs in vitro. Na przykład, aby uniknąć mylącego efektu endogennego microRNA-223 w ECs, autorzy traktowali ECs aktynomycyną D (aby zahamować transkrypcję de novo) lub wyciszyli ekspresję Dicer za pomocą małego interferującego RNA (aby zahamować dojrzewanie endogennego microRNA-223) w obecności nHDL. W obu eksperymentach poziomy microRNA-223 pozostały podobne do nieleczonych kontroli (brak aktynomycyny D lub scrambled siRNA), wykazując, że nHDL skutecznie przenosi microRNA-223 do ECs.

Aby ocenić znaczenie funkcjonalne microRNA-223 w ECs, autorzy przeanalizowali cele przewidywane przez microRNA przy użyciu algorytmów bioinformatycznych (TargetScan). Interesujące, że znaleźli ICAM-1, glikoproteinę, która reguluje zapalenie naczyń poprzez ułatwianie rekrutacji leukocytów, oraz czynnik stymulujący kolonie 2, cytokinę, która kontroluje produkcję, różnicowanie i funkcję makrofagów, jako przewidywane geny docelowe microRNA-223. Aby wykazać, że microRNA-223 reguluje ekspresję ICAM-1 i czynnika stymulującego kolonie 2 na poziomie posttranskrypcyjnym, autorzy sklonowali region 3′ untranslated obu genów w reporterowym wektorze lucyferazowym i oceniali aktywność lucyferaz po nadekspresji microRNA-223. Wyniki wskazały, że microRNA-223 obniżył poziom ekspresji ICAM-1 i czynnika stymulującego kolonie 2. Co ciekawsze, mikroRNA-223 zmniejszał ekspresję białka ICAM-1 w warunkach prozapalnych (ECs traktowane cytokinami proaterogennymi, takimi jak czynnik martwicy nowotworów-α).

Na koniec autorzy sprawdzili rolę mikroRNA-223 pochodzącego z HDL w regulacji aktywacji EC, porównując przeciwzapalne działanie HDL izolowanych od myszy typu dzikiego i pozbawionych mikroRNA-223. Zauważono, że ECs traktowane HDL izolowanym od myszy typu dzikiego zmniejszyły poziom ICAM-1 i czynnika stymulującego kolonie 2. Jednakże, ten przeciwzapalny efekt został utracony w ECs traktowanych HDL izolowanym od myszy z niedoborem microRNA-223, sugerując, że HDL-pochodzący microRNA-223 odgrywa ważną rolę w dobrze opisanych przeciwzapalnych właściwościach HDL.

Jednym z ważnych pytań, które musi być rozwiązane jest mechanizm, przez który microRNA są przenoszone pomiędzy HDL i ECs. Poprzednia praca z Laboratorium Ramaley wykazała, że receptor padlinożercy B1 był krytyczny dla wychwytu mikroRNA w ludzkich wątrobowych liniach komórkowych (Huh7).10 Ponieważ receptor padlinożercy B1 ulega również ekspresji w ECs, mogłoby być możliwe, że ten sam receptor może pośredniczyć w transferze mikroRNA pochodzącego z HDL do ECs.

Inne grupy również badały potencjalny transfer mikroRNA zawierającego HDL do ECs. Dimmeler i współpracownicy11 stwierdzili, że mikroRNA-223 był najobficiej występującym mikroRNA w HDL, ale nie byli w stanie wykazać transferu mikroRNA między HDL a ECs. Co więcej, nie stwierdzili oni różnic w zawartości mikroRNA w HDL izolowanym od zdrowych osób z grupy kontrolnej i od pacjentów ze stabilną chorobą wieńcową lub ostrym zespołem wieńcowym.11 Rozbieżności między wynikami uzyskanymi przez obie grupy można tłumaczyć różnym pochodzeniem ECs użytych w ich badaniach. Chociaż Tabet i wsp.9 używali pierwotnych ludzkich komórek śródbłonka aorty wieńcowej, Wagner i wsp.11 przeprowadzili swoje badania na ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępowinowej. Różne poziomy ekspresji receptora scavengera B1, jak również innych receptorów, które pośredniczą w transferze mikroRNA pomiędzy HDL i ECs, w ludzkich komórkach śródbłonka aorty wieńcowej i ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępowinowej mogą być odpowiedzią na tę rozbieżność. Należy również zauważyć, że badanie transportu komórkowego w ECs in vitro jest trudne z kilku powodów, w tym utraty glikokaliksu śródbłonka, który kontroluje retencję lipoprotein i mechanotransdukcję; brak jaskini obserwowany w pierwotnych ECs hodowanych in vitro; oraz utrata polaryzacji EC, która może wpływać na lokalizację receptorów błonowych. Dlatego, aby zdecydowanie wykazać biologiczne znaczenie tych ustaleń, transfer mikroRNA pochodzącego z HDL powinien być badany przy użyciu modelu in vivo lub w kaniulowanych naczyniach.

Podsumowując, to interesujące badanie pokazuje potencjalny transfer mikroRNA związanego z HDL do ECs i dostarcza nowego mechanizmu, przez który HDL może regulować aktywację EC. Dodatkowe badania nad tym, jak mikroRNA pochodzące z HDL może wpływać na ekspresję genów w innych komórkach związanych z miażdżycową chorobą naczyń, takich jak makrofagi i komórki mięśni gładkich naczyń, mogą być interesujące.

Footnotes

.