NF-κB-SREBPs途徑介導巨噬細胞膽固醇流出和炎癥因子的產生.pdf

1、動脈粥樣硬化（atherosclerosis, As）是一種慢性炎癥性病理過程，炎癥刺激在動脈粥樣硬化的起始、進展以及并發(fā)癥的產生中起重要作用。核因子-kappa B(NF-κB)是炎癥因子產生的關鍵轉錄因子。在動脈粥樣硬化斑塊中可檢測到活化的NF-κB，特異性的沉默或抑制 NF-κB通路可減輕動脈粥樣硬化斑塊面積，并減少其并發(fā)癥。NF-κB促動脈粥樣硬化的機制主要是由炎癥因子介導，但近期的研究發(fā)現(xiàn)NF-κB可促進巨噬細胞脂質蓄積，這為

2、我們認識NF-κB的促動脈粥樣硬化機制提供了新的研究方向。
　　固醇調節(jié)元件結合蛋白（Sterol-regulatory element binding proteins, SREBPs）是體內膽固醇生物合成和攝取相關基因的關鍵調節(jié)因子。目前已確定的SREBPs異構體有3種：SREBP-1a、1c和2。SREBPs彼此之間存在相關性，但也有差異：SREBP-1a和SREBP-1c易于激活脂肪酸和三酰甘油合成過程中的基因，而SREB

3、P-2易于激活LDL受體基因和多個膽固醇合成所必需的基因。在SREBPs的內含子區(qū)域，含有新發(fā)現(xiàn)的一類microRNAs（miRNAs），miR-33s。已知miRNAs是一類具有轉錄后調節(jié)活性的單鏈小分子RNA，已有研究表明miRNAs參與調控脂質代謝及炎癥因子表達，介導 As的形成。miR-33s的主要靶基因是三磷酸腺苷結合盒A1（ATP binding cassette transporter A1， ABCA1）。由于ABCA1

4、是介導細胞脂質流出的主要膜轉運體，抑制其表達后將導致細胞內蓄積大量的脂質，最終形成泡沫細胞。體內實驗發(fā)現(xiàn)，抑制miR-33s表達，可促進ABCA1表達和膽固醇逆向轉運（RCT），并明顯減少斑塊面積。因此，miR-33s已成為防治As性疾病的重要靶標。然而，體內對miRNAs的調控研究目前還處在起步階段，miR-33s在體內的受控機制還遠未闡明。
　　越來越多的證據顯示固有免疫應答與多種疾病包括As密切相關。NOD樣受體（NLRs）

5、是細胞內感受微生物或非微生物信號的模式識別受體，NLRs能形成細胞內大的蛋白復合體，稱為“炎性體”，包括NLRs、caspase1和ASC。炎性體的作用是形成一個活化caspase1的支架，促進pro-IL-1β和pro-IL-18分別轉化為成熟的IL-1β和IL-18。IL-1β和IL-18與As的發(fā)展關系密切，在實驗性的小鼠中發(fā)現(xiàn)，若缺乏IL-1β或IL-18，則明顯限制As的發(fā)展。然而，炎性體在體內的調控機制還不甚清楚。
　

6、　通過生物信息學分析，我們發(fā)現(xiàn)miR-33s宿主基因SREBPs的啟動子區(qū)存在NF-κB反應元件（κBREs），提示NF-κB可能通過直接結合SREBPs的啟動子，進而調控SREBPs和miR-33s的表達。為了探討SREBPs和miR-33s在NF-κB促As中的可能作用及機制，因此，我們首先在第一部分中觀察了NF-κB對巨噬細胞膽固醇流出及炎癥因子表達的影響，然后，在第二部分中我們研究了NF-κB對SREBPs和miR-33s表達的

7、作用及機制，并探討了miR-33s在NF-κB抑制膽固醇流出中的作用，以及 SREBPs在NF-κB促炎癥因子釋放和炎性體表達中的作用，接著，在第三部分中，我們在體內觀察了NF-κB-SREBPs途徑在As和炎癥反應中的作用，最后，在第四部分中，我們觀察了具有明顯抗炎效應的白樺脂酸（betulinic acid，BA）在體內外對NF-κB-SREBPs途徑的影響，并深入探討了其作用機制。本研究為揭示NF-κB-SREBPs途徑在As發(fā)生

8、發(fā)展中的可能作用和機制提供新的研究思路。
　　第一部分 NF-κB對巨噬細胞膽固醇流出及炎癥因子表達的影響
　　目的：觀察NF-κB對巨噬細胞膽固醇流出及相關轉運體ABCA1的影響，并觀察NF-κB對炎癥因子表達的影響。
　　方法：培養(yǎng) THP-1細胞株，用160nmol/L的佛波酯(phorbol12-myristate13-acetate，PMA)刺激細胞24 h，使其誘導分化為巨噬細胞。以100μg/ml的氧化型

9、低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，oxLDL）分別孵育THP-1和RAW264.7巨噬細胞，使其轉化為泡沫細胞。兩種細胞分別分為3組：對照組， LPS組（10 ng/ml，24 h）和LPS+PDTC組（LPS10 ng/ml，PDTC50μM，24 h）。以液體閃爍計數法檢測細胞內膽固醇的流出，熒光定量 PCR檢測 ABCA1的mRNA表達，Western blotting免疫印跡法檢測A

10、BCA1的蛋白表達，酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）法檢測腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factorα, TNF-α）、白細胞介素1β（interleukin-1β, IL-1β）、和IL-6的表達。
　　結果：用LPS處理THP-1和RAW264.7巨噬細胞源性泡沫細胞后，載脂蛋白A1（apolipoprotein A-I, apoA-I）介導的膽固醇流出明顯減少；相應的，ABCA1 mRNA和蛋白含量明顯下降。使用

11、NF-κB特異性的抑制劑PDTC處理巨噬細胞，可明顯減少LPS所致的膽固醇流出下降，并減弱LPS所致的ABCA1表達下降。此外，PDTC處理可明顯抑制LPS誘導的炎癥因子TNF-α、IL-1β和IL-6的分泌。
　　結論：① NF-κB可抑制巨噬細胞膽固醇流出，下調ABCA1表達；② NF-κB可促進TNFα、IL-6和IL-1β等炎癥因子產生。
　　第二部分 SREBPs介導NF-κB調控膽固醇流出和炎癥因子表達的機制

12、r>　　目的：探討NF-κB調控巨噬細胞膽固醇流出和炎癥因子表達的可能分子機制。
　　方法：培養(yǎng)THP-1細胞株，以PMA和ox-LDL建立THP-1巨噬細胞源性泡沫細胞模型。10 ng/ml LPS處理3h后，加入放線菌素D（actinomycin D, Act D）（5μg/ml）終止轉錄，采用定量PCR檢測ABCA1 mRNA的表達，觀察ABCA1 mRNA穩(wěn)定性變化。以LPS處理細胞，觀察 NF-κB對miR-33s及其宿

13、主基因SREBPs表達影響的濃度效應和時間效應。PDTC處理，觀察抑制 NF-κB對miR-33s/SREBPs的表達變化。制備SREBPs啟動子報告基因質粒，與表達載體p50(pRSV-NF-κB-1)和p65（pRSV-RelA）共同轉染HEK-293T細胞，采用雙熒光素酶報告基因分析 NF-κB對SREBPs啟動子的激活作用。染色體免疫共沉淀（ChIP）檢測NF-κB是否可直接結合在SREBPs的啟動子上。用miR-33a/b m

14、imic（40 nM）增加miR-33s的表達，用拮抗劑anti-miR-33a/b（60 nM）降低miR-33s 的表達，檢測ABCA1表達以及細胞膽固醇的流出情況，判斷miR-33s在其中的作用。用SREBPs siRNA處理巨噬細胞，研究SREBPs在炎癥因子表達中的作用。
　　結果：NF-κB活化后，ABCA1 mRNA的降解速度明顯加快，NF-κB可增加細胞SREBP-2/miR-33a和SREBP-1a/m

15、iR-33b mRNA的表達，以及SREBPs蛋白水平。轉染NF-κB后，SREBPs啟動子熒光素酶報告基因值明顯升高，而κBRE突變后，NF-κB對SREBPs啟動子的作用消除。ChIP檢測進一步證明了NF-κB可直接結合到SREBPs啟動子上。LPS活化NF-κB后，再加入miR-33a/b mimic， ABCA1表達進一步下降，相反，加入anti-miR-33a/b后，NF-κB對ABCA1的抑制作用得到有效緩解。相應的，加入m

16、iR-33a/b mimic后，膽固醇流出明顯下降，而加入anti-miR-33a/b后，膽固醇流出得以部分恢復。SREBP-2或 SREBP-1抑制后，明顯降低LPS誘導的IL-1β上調，但對TNF-α、IL-6和IL-18的表達無明顯影響。炎性體檢測發(fā)現(xiàn)，抑制SREBPs后，NLRP1表達下降，而NLRP3無明顯影響。進一步使用siRNA抑制NLRP1的表達，發(fā)現(xiàn)NF-κB對IL-1β的誘導作用明顯下降。
　　結論：① SRE

17、BPs是NF-κB的直接靶基因；② NF-κB通過促進miR-33s表達調控ABCA1及膽固醇流出；③ NF-κB通過促進SREBPs表達調控NLRP1炎性體及IL-1β產生。
　　第三部分 NF-κB對apoE-/-小鼠動脈粥樣硬化病變及體內炎癥因子表達水平的影響
　　目的：以apoE基因敲除（apoE-KO）小鼠為研究對象，觀察NF-κB對體內動脈粥樣硬化病變、膽固醇逆向轉運（RCT）、炎癥及NF-κB-SREBPs途徑

18、相關分子的表達變化。
　　方法：8周齡雄性apoE-KO小鼠以普通飼料飼養(yǎng)，并隨機分為三組：對照組、LPS組和LPS+PDTC組（每組15只）。其中，對照組每周腹腔注射與實驗組同等劑量的生理鹽水；LPS組每周腹腔注射 LPS(2.5 mg/kg body wt)1次；LPS+PDTC組每周腹腔注射LPS(2.5 mg/kg body wt)和PDTC(50 mg/kg body wt) 1次。8周后處死動物，采用酶氧化法

19、檢測甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）等血脂水平；油紅 O染色觀察主動脈和主動脈竇處脂質蓄積情況；免疫組織化學法檢測巨噬細胞標志物CD68和NF-κB的表達；Masson氏染色法檢測斑塊處膠原纖維面積；ELISA法檢測血清炎癥細胞因子(TNF-α、IL-1β和MCP-1等)的表達。液體閃爍計數儀檢測小鼠巨噬細胞來源的RCT效率。提取小鼠腹腔巨噬細胞，熒光定量PCR法和western-blot法檢測SREBPs、miR-33、ABCA1、

20、ABCG1、NLRPs和NF-κB的表達。
　　結果：與對照組比較，LPS組小鼠血漿TG、TC和LDL-C含量明顯增高，而HDL-C則水平降低，加入PDTC后，HDL-C水平有明顯回升。PDTC明顯減少LPS所致的主動脈竇和主動脈上的As病變面積增加；增加糞便中的膽固醇流出，而肝臟和血液中的膽固醇流出沒有明顯改變；降低小鼠腹腔巨噬細胞中miR-33表達，促進ABCA1和ABCG1的表達。PDTC處理后，與LPS組比較，巨噬細胞浸潤

21、減少而膠原纖維增加；斑塊處NF-κB的表達下降；血液中TNF-α、IL-1β和MCP-1等炎癥因子表達水平降低；腹腔巨噬細胞中SREBPs和NLRPs的表達下降。
　　結論：①體內NF-κB活化可促進miR-33和SREBPs表達，抑制ABCA1和ABCG1的表達，抑制體內RCT并促進As；②體內NF-κB活化可增加炎癥因子水平，并促進NLRPs表達。
　　第四部分白樺脂酸對ABCA1表達和炎癥因子釋放的影響及機制
　

22、　目的：觀察白樺脂酸對ABCA1表達和炎癥因子釋放的影響并探討其機制。
　　方法：培養(yǎng)THP-1細胞株，以PMA和ox-LDL建立THP-1巨噬細胞源性泡沫細胞模型。以不同濃度（0,0.5,1,2μg/ml）BA處理24 h或1μg/ml BA處理不同時間（0,12,24 and48 h），然后再加入LPS（10ng/ml）作用24 h，觀察BA預處理對LPS誘導的膽固醇流出和ABCA1表達抑制的影響。高效液相色譜檢測細胞內膽固醇

23、含量；熒光定量 PCR檢測 BA處理對miRNA-33s及其宿主基因SREBPs表達的影響；用 miR-33a/b mimic增加 miR-33s的表達，用拮抗劑 anti-miR-33a/b降低miR-33s的表達，檢測ABCA1表達情況，判斷miR-33s在BA促膽固醇流出中的作用；western-blot法檢測NF-κB的核轉錄水平，使用NF-κB特異性的抑制劑PDTC(50μM)或Bay11-7082(5μM)處理細胞，再加入B

24、A和LPS，熒光定量PCR檢測miR-33s和ABCA1的mRNA表達，液體閃爍計數法檢測細胞內膽固醇的流出，以明確 NF-κB在 BA促膽固醇流出中的作用；進一步檢測細胞質中IκBα、磷酸化IκBα和細胞核中磷酸化NF-κB p65的表達，以及巨噬細胞炎癥因子的分泌情況，以明確BA的抗炎作用及其機制。以apoE基因敲除小鼠為研究對象，觀察 BA對體內動脈粥樣硬化病變和體內炎癥反應的影響。
　　結果：BA預處理明顯減弱LPS對巨噬

25、細胞膽固醇流出和ABCA1表達的抑制，下調細胞內總膽固醇、膽固醇酯和游離膽固醇的含量。BA預處理有效抑制miR-33s及其宿主基因SREBPs表達。加入anti-miR-33a/b后，與單加LPS組比較，ABCA1的表達明顯升高，而加入miR-33a/b mimic，ABCA1的表達則無明顯改變；加入BA后，再加入anti-miR-33a/b，ABCA1的表達無明顯變化，而加入miR-33a/b mimic，ABCA1的含量明顯下降。B

26、A處理可抑制NF-κB的核轉錄水平； PDTC或Bay11-7082可增強BA對miR-33s的抑制作用，同時增強BA對ABCA1表達及膽固醇流出的促進作用。BA處理后，細胞質中磷酸化IκBα的表達明顯下降，細胞核中磷酸化NF-κB p65的表達，炎癥因子分泌水平降低。LPS組小鼠較對照組小鼠血漿TG、TC和LDL-C含量明顯增高，而HDL-C則水平降低，BA處理后，TG、TC和LDL-C含量下降，HDL-C水平明顯回升。組LPS組比較