Antiaterogena egenskaper hos MicroRNAs som är berikade med högdensitetslipoprotein

Introduktion

Ackumuleringen av kolesterol i artärväggen initierar utvecklingen av ateroskleros, som är en av de främsta dödsorsakerna i västerländska samhällen.1,2 Överskottskolesterol måste avlägsnas och transporteras från de perifera vävnaderna till levern för att återanvändas eller utsöndras i avföringen i en fysiologisk process som traditionellt kallas omvänd kolesteroltransport.3 Under den omvända kolesteroltransporten tros plasmalipoprotein med hög densitet (HDL) fungera som en steroltransportör som underlättar förflyttningen av steroler från perifera celler till levern. Förutom dess roll i regleringen av den omvända kolesteroltransporten har många studier visat att HDL också kan ha antiaterogena egenskaper.4,5 HDL minskar faktiskt endotelinflammation och oxidativ stress och ökar produktionen av kväveoxid och överlevnaden av endotelceller (EC), vilket förhindrar aterogenes.6-8 Även om dessa observationer har rapporterats i flera studier är de molekylära mekanismer som ligger till grund för dessa effekter fortfarande oklara.

I en färsk rapport som publicerades i Nature Communications den 28 februari 2014 visade Tabet et al9 att HDL kan överföra mikroRNA till EC och påverka genuttrycket i den mottagande cellen. MikroRNA är små icke-kodande RNA som reglerar genuttryck på posttranskriptionell nivå genom att hämma översättningen eller minska stabiliteten hos mRNA-målgener. Författarna fann att EC som behandlades med nativ HDL (nHDL) uppvisade ökade nivåer av mikroRNA-223. Detta mikroRNA minskade EC-inflammation genom att direkt rikta in sig på intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1). Anrikningen av microRNA-223 i EC förmedlades av HDL-fraktleverans till mottagarcellerna eftersom deras inkubation med andra HDL-komponenter, t.ex. apolipoprotein A-I eller rekombinant HDL, inte påverkade de endoteliska nivåerna av microRNA-223. Författarna använde många eleganta experimentella metoder för att visa att mikroRNA-överföringen sker mellan nHDL och ECs in vitro. För att undvika den förvirrande effekten av endogent mikroRNA-223 i EC behandlade författarna till exempel EC med aktinomycin D (för att hämma de novo-transkriptionen) eller tystade Dicer-uttrycket med hjälp av ett litet interfererande RNA (för att hämma mognaden av endogent mikroRNA-223) i närvaro av nHDL. I båda experimenten förblev mikroRNA-223-nivåerna likartade med obehandlade kontroller (avsaknad av aktinomycin D eller scrambled siRNA), vilket visar att nHDL effektivt överför mikroRNA-223 till ECs.

För att bedöma den funktionella relevansen av mikroRNA-223 i ECs analyserade författarna mikroRNA-beräknade mål med hjälp av bioinformatiska algoritmer (TargetScan). Intressant nog fann de ICAM-1, ett glykoprotein som reglerar vaskulär inflammation genom att underlätta rekrytering av leukocyter, och kolonistimulerande faktor 2, ett cytokin som kontrollerar makrofagernas produktion, differentiering och funktion, som förutspådda mikroRNA-223-målgener. För att visa att mikroRNA-223 reglerar uttrycket av ICAM-1 och kolonistimulerande faktor 2 på posttranskriptionell nivå klonade författarna den 3′ otranslaterade regionen av båda generna i en luciferasreportervektor och bedömde luciferasaktiviteten efter överuttryckning av mikroRNA-223. Resultaten visade att mikroRNA-223 nedreglerade uttrycksnivåerna för ICAM-1 och kolonistimulerande faktor 2. Mer intressant är att microRNA-223 minskade ICAM-1-proteinuttrycket under proinflammatoriska förhållanden (EC som behandlades med proatherogena cytokiner, t.ex. tumörnekrosfaktor-α).

Författarna testade slutligen den roll som HDL-derivat microRNA-223 spelar i regleringen av EC-aktivering genom att jämföra den antiinflammatoriska effekten av HDL som isolerats från möss av vildtyp och mikroRNA-223-deficienta möss. Det är särskilt anmärkningsvärt att EC som behandlades med HDL isolerad från vildtypmöss minskade nivåerna av ICAM-1 och kolonistimulerande faktor 2. Denna antiinflammatoriska effekt försvann dock i EC som behandlades med HDL isolerat från mikroRNA-223-deficienta möss, vilket tyder på att HDL-deriverat mikroRNA-223 spelar en viktig roll i de väl beskrivna antiinflammatoriska egenskaperna hos HDL.

En viktig fråga som måste besvaras är den mekanism genom vilken mikroRNA:erna överförs mellan HDL och EC. Tidigare arbete från Ramaley-laboratoriet visade att scavengerreceptorn B1 var kritisk för upptag av mikroRNAs i humana hepatiska cellinjer (Huh7).10 Eftersom scavengerreceptorn B1 också uttrycks i ECs, skulle det kunna vara möjligt att samma receptor kan förmedla överföringen av HDL-härledda mikroRNAs till ECs.

Andra grupper har också studerat den potentiella överföringen av HDL-innehållande mikroRNAs till ECs. Dimmeler och medarbetare11 fann att microRNA-223 var det vanligaste microRNA:t i HDL, men de kunde inte påvisa överföring av microRNA:t mellan HDL och ECs. Dessutom fann de inga skillnader i mikroRNA-innehållet i HDL som isolerats från friska kontrollpersoner och patienter med stabil kranskärlssjukdom eller akut kranskärlssyndrom.11 Skillnaderna mellan de båda gruppernas resultat kan förklaras av det olika ursprunget av ECs som användes i deras respektive studier. Även om Tabet et al9 använde primära mänskliga endotelceller från koronar aorta, utförde Wagner et al11 sina studier på endotelceller från humana navelvenösa venösa blodkärl. De olika uttrycksnivåerna av scavengerreceptor B1, liksom andra receptorer som förmedlar mikroRNA-överföring mellan HDL och ECs, i humana koronar aortiska endotelceller och humana navelvenösa endotelceller kan vara en lösning på denna diskrepans. Det är också viktigt att notera att studiet av cellulär transport i EC in vitro är en utmaning av flera skäl, bland annat förlusten av endotelglykokalyx som kontrollerar lipoproteinretention och mekanotransduktion, frånvaron av caveolae som observerats i primära EC som odlats in vitro och förlusten av EC-polarisering som kan påverka membranreceptorlokaliseringen. För att definitivt visa den biologiska betydelsen av dessa fynd bör därför överföringen av HDL-avledda mikroRNA testas med hjälp av en in vivo-modell eller i kanaliserade kärl.

Sammanfattningsvis visar denna intressanta studie den potentiella överföringen av HDL-associerade mikroRNA till EC och ger en ny mekanism genom vilken HDL kan reglera EC-aktivering. Ytterligare studier av hur HDL-deriverade mikroRNAs kan påverka genuttrycket i andra celler som är associerade med aterosklerotisk kärlsjukdom, såsom makrofager och vaskulära glatta muskelceller, kan vara av intresse.

Fotnoter