HDAC抑制剂激活脂质外排抗动脉粥样硬化的作用及机理研究

High mortality due to atherosclerotic plaque rupture poses urgent need to find novel anti-atherosclerosis drugs. PPARγ-LXR-ABCA1 pathway is critical for cholesterol efflux which decreases atherosclerotic plaque volume. We aim to search for compounds/drugs that do not affect PPARγ expression but act directly on downstream efflux protein. Inspired by the fact that PPARγ can be acetylized by histone deacetylase inhibitors, we intervened ApoE-/- with Trichostatin A (TSA), an HDAC inhibitor with a broad spectrum of epigenetic activities. Our previous data indicated that the plaque volume in ApoE-/- mice was significantly reduced by TSA. In addition, proteins playing key role in cholesterol efflux such as LXR (liver X receptor), ABCA1 and ABCG1(ATP-binding cassette transporter A1&G1) were up-regulated. It suggested that atherosclerosis can be attenuated via activation of PPARγ-LXR-ABCA1 pathway upregulated by TSA. We also found that TSA was able to induce PPARγ acetylation, suggesting that PPARγ was a direct target of protein acetylation. This project will further explore the mechanism of HDAC inhibitors as a new therapy in the treatment of atherosclerosis, and provide new insight for designing more effective anti-atherosclerosis drugs.

动脉粥样硬化（AS）斑块破裂的高发率、高死亡率及现有治疗的不理想敦促我们从新的角度去寻找治疗药物。PPARγ-LXR-ABCA1通路是促使脂质外排、减小斑块的重要通路。PPARγ作用广泛，我们希望找到仅作用于脂质外排直接蛋白、尽可能少影响PPARγ表达的药物。申请者在课题组多年研究蛋白质乙酰化的基础上，受PPARγ蛋白能被HDAC抑制剂乙酰化启发，尝试给予高脂喂养的ApoE-/-小鼠HDAC抑制剂TSA,发现AS斑块体积显著减小。PPARγ蛋白水平不变，但脂质外排下游蛋白LXR、ABCA1等表达增高。这提示：HDAC抑制剂可能通过乙酰化PPARγ激活巨噬细胞脂质外排通路抗动脉粥样硬化。本课题首次提出PPARγ蛋白乙酰化可作为新的抗AS的靶点，我们将进一步明确PPARγ乙酰化的位点，阐明乙酰化PPARγ在AS发生发展过程中的机制，为设计新型的HDAC抑制剂提供理论依据。

动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）是心肌梗死、缺血性中风等致死性疾病重要的病理生理学基础。脂代谢紊乱和炎症是AS的重要诱因。尤其是泡沫细胞的形成贯穿了AS的发生、发展。加强泡沫细胞脂质外排有助于抑制AS的进程、改善AS的损伤。目前缺乏干预该过程的药物。我们的前期工作发现组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)抑制剂曲古抑菌素A(Trichostatin A,TSA) TSA对AS有改善作用。本项目旨在阐明TSA改善AS的作用机制，以期为研发新型的抗动脉粥样硬化药物打下理论基础。我们首先用高脂喂养的动脉粥样硬化模型小鼠ApoE-/-小鼠确定了HDAC抑制剂TSA的抗AS作用，并围绕AS发生发展的关键环节—巨噬泡沫细胞的脂质外排，发现TSA能通过上调对过氧化物酶体增殖剂激活受体γ(peroxisome proliferators-activated receptors,PPARγ)转录的调控，上调脂质外排相关蛋白LXR及ABCA1的表达，从而改善AS。我们的关键数据也包括：进一步阐明TSA通过对CEBPα的乙酰化调控，促进了PPARγ的转录。我们借助PPARγ条件敲除鼠和PPARγfl/fl/creApoE-/-双敲除鼠，证实了PPARγ对脂质外排作用的特异性。. 验证乙酰化靶点、作用在重要的细胞过程和作用方式是本项目中HDAC抑制剂抗动脉粥样硬化的重要贡献。本项目的创新性发现如下：1.HDAC抑制剂TSA能通过激活PPARγ，从而激活PPARγ-LXR-ABCA1通路减少泡沫细胞的形成;2.PPARγ转录水平的提高是由于TSA促进了其上游CCAAT增强子结合蛋白α (C/EBPα)的乙酰化导致的；3.用PPARγ条件性敲除鼠及PPARfl/fl/creApoE-/-双敲除鼠证实了PPARγ在TSA对动脉粥样硬化改善作用中的必要性。科学意义和应用前景为:目前仍缺乏增强巨噬细胞脂质外排、从而抑制动脉粥样硬化形成进程的药物。我们的研究为寻找相关治疗药物提供了理论基础。有望从HDAC抑制剂中找到新型的改善动脉粥样硬化损伤的药物。