冠状动脉疾病（CAD），也称为缺血性心脏病，是全球死亡的主要原因。在过去的二十年中，临床前研究已经刺激了旨在促进冠状动脉血管生长作为CAD治疗的临床试验。不幸的是，这些试验都失败了。因此，目前尚无有效的方法来促进CAD患者的冠状动脉血管生长。失败的原因可能有很多，但一个共识是，导致CAD患者血管疾病和内皮功能障碍的无数危险因素比在无血管疾病的临床前模型中刺激血管生长的任务要复杂得多。一个值得注意且可能被低估的风险经常涉及到高密度脂蛋白（HDL）的修饰。

 

HDL是多种蛋白质和脂质的混合物，包括载脂蛋白 A-I （ApoA I）、载脂蛋白 A-II （ApoII）、载脂蛋白M（ApoM）和鞘氨醇-1-磷酸（S1P）。正常高密度脂蛋白（nHDL）可以通过胆固醇逆转运、抗氧化、抗炎和内皮保护来保护血管功能。然而，临床试验表明，使用胆固醇酯转移蛋白抑制剂或烟酸升高血浆高密度脂蛋白水平并不能减少心血管事件。HDL的组分在CAD中被改变或修饰，HDL不再具有保护血管的作用，甚至损害血管。这种类型的HDL称为功能失调HDL（dHDL）。之前的研究表明，来自健康个体的nHDL可以诱导血管生成。然而，最近的研究发现，CAD患者的HDL功能失调，在诱导血管生成方面效果较差。尽管已经报道了几种重要的信号通路参与HDL对血管生成的调节，但nHDL促进血管生成和dHDL效果较差的机制尚未完全了解。

 

非编码RNAs（ncRNAs）是没有蛋白质编码潜力的转录本。ncRNAs已被公认为是多种心血管疾病风险分层、诊断和预后的高质量生物标志物。最近的报道表明，HDL可以作为血浆中ncRNAs的重要载体，它可以将ncRNAs递送到靶细胞，诱导一系列在血管生成中很重要的细胞作用。此外，HDL可以调节ncRNA表达以影响血管生成。MicroRNA（miRNA）是调节血管生成的重要ncRNAs之一。之前的研究表明，nHDL通过SRB1（清道夫受体B类1型）抑制内皮细胞中的miR-24-3p表达，而dHDL通过SRB1将miR-24-3p递送到内皮细胞中。nHDL和dHDL差异调节miR-24-3p表达，通过vinculin影响血管生成。然而，miR-24-3p抑制并不能完全恢复dHDL诱导的血管生成，这表明其他因素可能会影响HDL对血管生成的调节。尽管HDL可以调节影响血管生成的miRNAs，但对HDL和其他ncRNAs知之甚少。长链非编码RNAs（lncRNAs）被定义为一类包含200多个核苷酸的ncRNAs。先前的一些研究表明了lncRNAs与血管生物学之间的关联。例如，MALAT1调节内皮功能和血管生长。SMRIL驱动血管平滑肌细胞周期进程。与miRNAs相比，lncRNA的数量明显更大。迄今为止，记录的人类lncRNAs数量已超过100,000个，由于分析有限，远低于其实际数量。此外，lncRNAs的功能更为复杂。它们的功能根据它们与转录位点的接近程度分为顺式和反式，这也与它们的亚细胞定位有关。它们的多面结构决定了其多重功能。一般来说，lncRNAs通过与其他因子（包括其他ncRNAs）相互作用，参与转录和转录后调控、细胞细胞和结构组织以及基因组完整性。LncRNAs还可以通过充当miRNAs海绵或产生miRNAs来调节miRNA功能。因此，研究HDL调控的lncRNAs对于进一步理解HDL介导的血管生成机制具有重要意义。在之前的一项研究中，研究人员鉴定了用nHDL或dHDL处理后在内皮细胞中差异表达的lncRNAs。然而，大多数的生物学功能仍不清楚。

 

2023年8月14日，Signal Transduction and Targeted Therapy期刊（IF39.3）在线发表了一篇题为High-density lipoprotein regulates angiogenesis by long non-coding RNA HDRACA的研究论文。该研究报道了一个lncRNA HDRACA，其参与HDL对血管生成的调节，揭示了nHDL诱导血管生成的新机制，并解释了为什么dHDL不诱导血管生成的原因。该研究结果表明HDRACA可以作为CAD患者血管生成的新治疗靶点。

 

 

首先，为了鉴定参与nHDL和dHDL对血管生成调控的lncRNAs，研究人员分析了之前的lncRNA测序结果，以筛选对血管生成具有调控作用的lncRNAs。结果鉴定了5个候选转录本。随后，研究人员使用lncRNA Smart Silencer敲低这5个转录本，以评估它们对血管生成的影响。结果发现，敲低ENST00000562749.1可促进人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的管形成和增殖，而敲低其他4个候选转录本则无影响。进一步的研究发现，ENST00000562749.1是一个553 nt的转录本，命名为HDRACA。FISH显示，HDRACA主要定位于HUVECs的细胞质中。RT-qPCR证实了HDRACA在受nHDL和dHDL刺激的内皮细胞中的表达，并且nHDL降低了各种类型内皮细胞中HDRACA的表达，而dHDL在下调HDRACA方面不如nHDL有效。

 

Fig1. nHDL和dHDL在内皮细胞中引起HDRACA的不同表达

 

nHDL和dHDL对HDRACA的差异调节促使研究人员探索了其潜在的机制。结果发现，nHDL结合的S1P通过与S1P受体1（S1P1）相互作用来激活含有WW结构域的E3泛素蛋白连接酶2（WWP2），从而促进泛素化介导的Kruppel样因子5（KLF5）降解，抑制HDRACA的转录，并下调内皮细胞中HDRACA的表达。相比之下，S1P水平低于nHDL的dHDL在降低HDRACA表达方面效果要差得多。HDRACA能够与Ras相互作用蛋白1（RAIN）结合以阻碍RAIN与vigilin之间的相互作用，导致vigilin蛋白与增殖细胞核抗原（PCNA）mRNA之间的结合增加，最终导致PCNA表达降低，并抑制血管生成。

 

Fig2. HDL-HDRACA调节机制示意图

 

接下来，研究人员在小鼠股动脉内皮细胞(mFAECs)中异位表达人HDRACA，以验证其对血管生成的调节作用。结果发现，HDRACA过表达抑制mFAEC增殖和小管形成。RNA pull-down和RIP实验证实，人类HDRACA也可以在mFAEC中与小鼠RAIN结合。这些结果表明HDRACA抑制了人类和小鼠的内皮血管生成。

 

Fig3. 小鼠内皮细胞中人HDRACA的异位表达抑制血管生成

 

为了验证HDRACA在体内的调节作用，研究人员通过手术减少C57BL/6小鼠左后肢的血流量，并在这些缺血后肢中异位表达人HDRACA。结果发现，异位表达HDRACA导致小鼠血流恢复受到抑制，并可显著降低缺血后肢侧支血管密度，毛细血管密度，以及下调缺血后肢内皮细胞中的PCNA水平。

 

Fig4. HDRACA在体内抑制血管生成

 

闭塞性动脉硬化（ASO）和CAD是动脉粥样硬化的表现，可引起身体不同部位的动脉狭窄，具有相似的危险因素和代谢紊乱。为了评估HDRACA在人体组织中的潜在转化相关性，研究人员使用CD31免疫荧光实验标记了下肢动脉的内皮细胞，然后与KLF5、HDRACA或PCNA共染色。ASO患者下肢动脉内皮细胞KLF5和HDRACA表达上调，PCNA表达下调。此外，HDL中的S1P含量与下肢动脉内皮细胞中的HDRACA水平呈负相关。这一发现初步证实了ASO中S1P-KLF5-HDRACA-PCNA信号的变化。

 

Fig5. HDRACA在ASO患者下肢动脉内膜中表达上调

 

总之，本研究提供了直接证据，证明nHDL增加了KLF5的泛素化以下调其蛋白质水平，从而通过S1P1抑制HDRACA的表达。结果，RAIN与vigilin的相互作用增加，vigilin与PCNA mRNA的结合减少，增加了PCNA的表达以刺激血管生成。相比之下，dHDL在刺激血管生成方面的效果要差得多。本研究结果揭示了nHDL诱导血管生成的新机制，并解释了为什么dHDL不诱导血管生成的原因。

 

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41392-023-01558-6#Sec34

 

本研究中使用到的PolyA-seq、lncRNA Smart Silencer、RNA标准品（Cel-miR-39-3p standard RNA）、一步法TUNEL细胞凋亡试剂盒、EdU细胞增殖检测试剂盒等产品或服务由锐博生物提供。更多关于lncRNA研究的产品或服务，欢迎登陆锐博生物官方网站（www.ribobio.com）进行查询！