DNA感受器AIM2在心血管疾病中的研究＊

陸琳，吳誠(chéng)潔，涂均楚，李玉潔，張瑜，李楊欣

蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院 心血管病研究所，江蘇 蘇州 215006

心血管疾病(cardiovascular disease, CVD)，如心肌梗死(myocardial infarction, MI)、心力衰竭(heart failure, HF)和動(dòng)脈瘤，已成為損害我國(guó)居民健康的“頭號(hào)殺手”。動(dòng)脈粥樣硬化是心肌梗死和心衰的誘導(dǎo)因素[1]，也是動(dòng)脈瘤的風(fēng)險(xiǎn)因素[2]。隨著研究的逐漸深入，人們認(rèn)識(shí)到動(dòng)脈粥樣硬化是一種脂質(zhì)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)行性炎癥性疾病[3-5]，其特征是脂質(zhì)沉積于動(dòng)脈內(nèi)膜，同時(shí)伴有平滑肌細(xì)胞和纖維增生、血小板聚集，最終形成粥樣硬化斑塊，引起血管狹窄或閉塞，導(dǎo)致急性心血管疾病[4]。心肌缺血缺氧時(shí)間延長(zhǎng)導(dǎo)致心肌細(xì)胞壞死，繼而釋放損傷相關(guān)分子模式(damageassociated molecular pattern, DAMP)，如線粒體DNA(mitochondrial DNA, mtDNA)，以激活模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor, PRR)，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子和趨化因子的持續(xù)產(chǎn)生，從而觸發(fā)下游信號(hào)級(jí)聯(lián)以招募中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞聚集到心肌損傷部位，出現(xiàn)左心室(LV)功能障礙和LV重塑，這也是HF的兩個(gè)主要特征[6]。此外，動(dòng)脈瘤是一種血管疾病，是血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cell, VSMC)凋亡、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)降解和免疫炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)導(dǎo)致的主動(dòng)脈彈性降低和永久性擴(kuò)張[7]。在動(dòng)脈瘤中，浸潤(rùn)性免疫炎癥細(xì)胞，如中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞，會(huì)產(chǎn)生一系列促炎細(xì)胞因子、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)、活性氧自由基等。這些因素可加重主動(dòng)脈炎癥，誘導(dǎo)VSMC凋亡，并導(dǎo)致ECM降解，最終使主動(dòng)脈內(nèi)側(cè)變薄[8]?？傊装Y反應(yīng)對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗死、心衰和動(dòng)脈瘤的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要。

黑色素瘤缺乏因子(absent in melanoma 2,AIM2)是調(diào)控炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因子，也是胞內(nèi)DNA模式識(shí)別受體，能夠特異性識(shí)別病原體釋放入胞漿中的雙鏈DNA(dsDNA)。受到dsDNA的刺激后，AIM2與凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosisassociated speck-like protein containing a CARD,ASC)和半胱天冬酶-1(Caspase-1)組成AIM2炎癥小體[9-10]，將Caspase-1的前體pro-Caspase-1剪切成有活性的Caspase-1?；罨腃aspase-1可切割GSDMD，生成GSDMD-C端片段和GSDMD-N端片段，而GSDMD-N端形成聚合物錨定至細(xì)胞膜，形成孔道結(jié)構(gòu)，破壞細(xì)胞膜完整性，導(dǎo)致細(xì)胞焦亡。另外，活化的Caspase-1也能促進(jìn)pro-IL-1β、pro-IL-18裂解為有活性的IL-1β、IL-18，這兩種炎性因子能夠從GSDMD-N端介導(dǎo)形成的孔道中釋放，募集、激活其他免疫細(xì)胞及趨化因子、炎癥因子、黏附因子等，最終形成“瀑布效應(yīng)”，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)被正反饋放大。AIM2炎癥小體通路的持續(xù)激活最終導(dǎo)致組織損傷。更重要的是，有大量證據(jù)證明AIM2參與心血管疾病的多種病理過程，包括VSMC和心肌細(xì)胞焦亡[11-12]、VSMC遷移[13]、炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生、巨噬細(xì)胞激活[14]等。

本文將概述AIM2的生物學(xué)特性，總結(jié)影響AIM2炎癥小體通路的相關(guān)因素。此外，還將討論AIM2對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈瘤、心肌梗死以及心力衰竭的影響，旨在為心血管疾病的治療找到新的方向。

1 AIM2炎癥小體

1.1 AIM2的結(jié)構(gòu)

AIM2最早是在人黑色素瘤細(xì)胞株中被發(fā)現(xiàn)缺失，且能逆轉(zhuǎn)該腫瘤表型，因而得名“黑色素瘤缺乏因子2”。AIM2是人類染色體lq22上的AIM2基因(1 485 kb)編碼的一種344個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)(39 kDa)，屬于干擾素誘導(dǎo)基因家族。AIM2主要定位于細(xì)胞質(zhì)中，有兩個(gè)重要的結(jié)構(gòu)域：一個(gè)是與dsDNA識(shí)別與結(jié)合有關(guān)的，含有2個(gè)相鄰寡核苷酸/寡糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域(OB)的C端HIN結(jié)構(gòu)域；另一個(gè)是由6個(gè)α-螺旋組成的N端間pyrin結(jié)構(gòu)域(PYD)[15]。進(jìn)化過程中，PYD雖然高度保守，但是在招募ASC時(shí)也發(fā)揮著類似OB的作用[16]。

1.2 AIM2炎癥小體的組裝

AIM2是一種模式識(shí)別受體(PRR)，具有特異性識(shí)別抗原信號(hào)的功能，識(shí)別和結(jié)合來自細(xì)菌、病毒、疫苗或自身的細(xì)胞質(zhì)dsDNA。這種dsDNA序列獨(dú)立，在誘導(dǎo)AIM2組裝、AIM2 PYD自繁殖和ASC聚合方面具有長(zhǎng)度依賴性，通常長(zhǎng)dsDNA比短dsDNA更有效，因?yàn)榻M裝AIM2細(xì)絲螺旋基的概率增加[17]。當(dāng)AIM2 C末端的HIN-200區(qū)識(shí)別dsDNA后，AIM2會(huì)募集銜接蛋白ASC。ASC作為重要的銜接分子，除了PYD結(jié)構(gòu)域外，還包含一個(gè)與Caspase-1的CARD結(jié)構(gòu)域直接相互作用的CARD結(jié)構(gòu)域。銜接蛋白ASC將效應(yīng)蛋白Caspase-1募集到炎癥小體復(fù)合物上。AIM2炎癥小體的形成使Caspase-1分子彼此靠近，從而產(chǎn)生自催化作用活性Caspase-1分子。隨后，活化的Caspase-1將前體細(xì)胞因子IL-1β和IL-18切割成成熟的活性形式[18]。此外，Caspase-1通過裂解GSDMD誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生焦亡，其特征為滲透失衡、細(xì)胞腫脹、膜完整性喪失，最終導(dǎo)致細(xì)胞破裂。

細(xì)菌、病毒或受損線粒體釋放的dsDNA與AIM2結(jié)合，誘導(dǎo)由AIM2、ASC和pro-Caspase-1組成的AIM2炎癥小體的組裝?；罨腃aspase-1切割pro-IL-1β、pro-IL-18和GSDMD，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞焦亡。細(xì)菌DNA釋放到細(xì)胞質(zhì)中依賴于GTP酶介導(dǎo)的溶菌作用，其表達(dá)由cGASSTING軸激活，也由細(xì)胞質(zhì)dsDNA激活(圖1)。

圖1 AIM2炎癥小體激活圖

1.3 AIM2的表達(dá)及其作用

AIM2的表達(dá)直接影響其功能。研究表明，通過AIM2干擾素敲低AIM2的表達(dá)后，顯著降低了人單核-巨噬(THP-1)細(xì)胞、小鼠巨噬細(xì)胞系(B6 MCLs或N3-KO-MCLs)和骨髓源性巨噬細(xì)胞中合成DNA poly(dA: dT)介導(dǎo)的IL-1β釋放和Caspase-1激活[9-10,19]，同時(shí)也減弱了293T-ASC-caspase-1細(xì)胞的死亡[9]。

早期研究發(fā)現(xiàn)，在人腸道、睪丸和脾臟組織以及外周血白細(xì)胞中能夠微弱地檢測(cè)到AIM2 mRNA。隨著研究的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)AIM2在正常頸動(dòng)脈和主動(dòng)脈的內(nèi)膜內(nèi)皮細(xì)胞(EC)和中膜平滑肌細(xì)胞中也表達(dá)[20]。此外，研究發(fā)現(xiàn)在感染、炎癥或動(dòng)脈粥樣硬化的情況下，AIM2的表達(dá)在心血管系統(tǒng)的許多細(xì)胞類型中被誘導(dǎo)上調(diào)(表1)。例如，AIM2基因表達(dá)在THP-1 M1極化巨噬細(xì)胞中上調(diào)[21]，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)持續(xù)。在培養(yǎng)的原代人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(HAoECs)和人主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞(HAoSMC)中，暴露于促炎細(xì)胞因子(如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和干擾素-γ(IFN-γ))或dsDNA刺激后，AIM2表達(dá)迅速升高[20]。此外，dsDNA在晚期動(dòng)脈粥樣硬化病變中大量積累[21-22]，表明dsDNA對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中AIM2表達(dá)的增加起著關(guān)鍵作用。研究人員通過用高脂飲食飼養(yǎng)小鼠后發(fā)現(xiàn)其AIM2表達(dá)增加，其中氧化低密度脂蛋白(oxLDL)是一種致動(dòng)脈粥樣硬化風(fēng)險(xiǎn)的因子，可以通過轉(zhuǎn)錄因子核因子-κB(NF-κB)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)增加AIM2蛋白的表達(dá)[11]，而miR-485通過直接結(jié)合AIM2的3'-UTR，在轉(zhuǎn)錄后抑制AIM2的表達(dá)[23]。H9C2心肌細(xì)胞中AIM2的蛋白表達(dá)在高糖刺激下顯著增加，而在活性氧抑制劑的作用下顯著降低[12]。另外，AIM2去甲基化能上調(diào)AIM2基因的表達(dá)[24]。

表1 AIM2表達(dá)的影響因素

1.4 AIM2炎癥小體激活的機(jī)制

隨著研究的深入，越來越多的證據(jù)表明線粒體功能障礙、高膽固醇含量、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein, HDL)水平、干擾素、細(xì)菌與病毒的感染在調(diào)節(jié)AIM2炎癥小體激活中發(fā)揮著重要作用。因此，下文重點(diǎn)討論這些AIM2炎癥小體激活的分子機(jī)制及相關(guān)作用。

1.4.1 線粒體功能障礙

大量研究證實(shí)，線粒體功能障礙通過調(diào)節(jié)AIM2炎癥小體活性，在動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗死和心力衰竭等心血管疾病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用。線粒體功能障礙通常會(huì)增加活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產(chǎn)生[25]，而線粒體來源的ROS(mtROS)誘導(dǎo)AIM2炎癥小體的激活。研究表明，線粒體特異性ROS清除劑mitoTEMPO能抑制弗朗西斯菌感染的骨髓源性巨噬細(xì)胞中Caspase-1裂解和IL-1β分泌[26]。此外，mtROS的異常增加會(huì)導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)和功能障礙，使mtDNA溢出到細(xì)胞質(zhì)中。例如，細(xì)胞內(nèi)25-羥基膽固醇水平不足導(dǎo)致膽固醇過度積累，線粒體呼吸和膜極化受損，mtDNA被釋放到胞質(zhì)中進(jìn)一步激活A(yù)IM2炎癥小體。

受損的線粒體能釋放磷酸甘油酯變位酶家族成員5(PGAM5)[27]，這是一種線粒體蛋白磷酸酶，是線粒體功能障礙的驅(qū)動(dòng)因素，加速ASC聚合和活性氧生成，促進(jìn)骨髓來源的巨噬細(xì)胞中AIM2炎癥小體活化和IL-1β分泌[28]。PGAM5還與BCL2樣1(BCL2L1)的BH3結(jié)構(gòu)域結(jié)合，通過與BCL2L1相互作用，抑制含F(xiàn)UN14結(jié)構(gòu)域的蛋白1(FUNDC1)去磷酸化，最終抑制線粒體自噬，這是線粒體失調(diào)的關(guān)鍵原因[29]。mtROS增加也與線粒體自噬功能缺陷有密切關(guān)聯(lián)[30]。線粒體自噬缺陷增加了mtDNA的釋放，導(dǎo)致糖尿病患者心肌細(xì)胞和心肌巨噬細(xì)胞中AIM2炎癥小體的過度激活[31]。

以上結(jié)果證明線粒體功能障礙是AIM2炎癥小體激活的驅(qū)動(dòng)因素，而AIM2炎癥小體的激活又增加線粒體活性氧的產(chǎn)生、線粒體的腫脹和管狀線粒體網(wǎng)絡(luò)斷裂，這些都加劇線粒體的損傷[32]。因此，線粒體功能障礙導(dǎo)致AIM2炎癥小體激活的機(jī)制是一個(gè)反饋回路，即線粒體功能障礙誘導(dǎo)mtROS產(chǎn)生以激活A(yù)IM2炎癥小體，進(jìn)而抑制線粒體自噬，誘導(dǎo)線粒體損傷。

1.4.2 膽固醇含量升高和高密度脂蛋白水平降低

研究表明，膽固醇含量升高是通過誘導(dǎo)線粒體功能障礙，從而激活A(yù)IM2炎癥小體。在脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)激活的小鼠骨髓源性巨噬細(xì)胞中，膽固醇導(dǎo)致線粒體/線粒體相關(guān)膜膽固醇含量增加，mtROS生成增加，mtDNA釋放增加，從而觸發(fā)AIM2依賴性IL-1β的產(chǎn)生，而AIM2缺失或mtDNA缺失會(huì)顯著減弱因膽固醇增加而誘導(dǎo)IL-1β產(chǎn)生導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)[33]，表明膽固醇含量升高后通過誘導(dǎo)線粒體受損從而引發(fā)AIM2炎癥小體激活。相反，膽固醇25羥化酶(Ch25h)是一種從膽固醇中合成氧化甾醇25羥基膽固醇(25-HC)的酶，能抑制AIM2炎癥小體的激活。25-HC參與抑制甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2(SREBP2)和膽固醇生物合成的過程。Ch25h通過維持對(duì)SREBP2激活和膽固醇合成的抑制過程來避免線粒體功能障礙，從而起到抑制AIM2炎癥小體激活的作用[33]。

與總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇相比，HDL被稱為“良好的膽固醇”，具有預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化或其他炎性疾病的作用。HDL最重要的抗動(dòng)脈粥樣硬化作用是通過其作為特定的膽固醇受體，將多余的膽固醇從外周組織的細(xì)胞中運(yùn)輸出去，從而促進(jìn)膽固醇的逆向運(yùn)輸[34]。最近，HDL也被證明可以挽救由膽固醇含量升高引起的線粒體呼吸減弱[33]，為HDL調(diào)節(jié)AIM2炎癥小體激活提供了一個(gè)可能的作用機(jī)制。此外，在人類免疫缺陷病毒1型(HIV-1)感染患者中，HDL水平顯著降低，與AIM2、ASC、IL-1β和IL-18的mRNA水平呈負(fù)相關(guān)，表明低水平的HDL可能誘導(dǎo)AIM2炎癥小體的激活[35]。然而，AIM2炎癥小體和HDL之間的關(guān)系還需進(jìn)一步研究。

1.4.3 干擾素(interferon, IFN)

研究報(bào)道，cGAS-STING信號(hào)通路與AIM2炎癥小體激活密切相關(guān)，并在炎癥反應(yīng)和動(dòng)脈粥樣硬化中發(fā)揮重要作用[36-37]。I型干擾素，尤其是IFN-β，被描述為cGAS-STING通路的標(biāo)志性輸出信號(hào)。

干擾素在AIM2炎癥小體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中通過兩種機(jī)制發(fā)揮關(guān)鍵作用。首先，在cGAS-STING信號(hào)中，I型干擾素通過結(jié)合并激活I(lǐng)型干擾素受體(IFNAR)發(fā)揮作用[37]。在金絲雀痘病毒載體ALVAC感染期間，cGAS通過STING I型IFN途徑促進(jìn)AIM2啟動(dòng)和AIM2炎癥小體激活[38]。除了轉(zhuǎn)導(dǎo)上游信號(hào)外，帶有IFNAR的I型干擾素可以通過上調(diào)AIM2表達(dá)直接促進(jìn)AIM2炎癥小體的激活。其次，I型IFN信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)已被證明可促進(jìn)細(xì)菌感染期間的細(xì)菌裂解和配體可用性[39]。在細(xì)菌感染期間，STING會(huì)誘導(dǎo)鳥苷酸結(jié)合蛋白(GBP)的表達(dá)，如GBP2、GBP3。GBP2和GBP3是兩種I型IFN相關(guān)基因，它的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)會(huì)引起細(xì)菌裂解，導(dǎo)致細(xì)菌DNA釋放到胞質(zhì)中并激活A(yù)IM2[40-41]。

1.4.4 細(xì)菌與病毒

感染在心血管疾病的發(fā)展中也起著重要作用[42]，例如在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中觀察到50多種不同的細(xì)菌種類和細(xì)菌DNA[22,43]。多種病毒和細(xì)菌與AIM2炎癥小體的激活有關(guān)。AIM2不是序列特異性DNA傳感器，因此除了自身DNA，來自微生物的DNA同樣能夠激活A(yù)IM2炎癥小體。研究顯示，巨細(xì)胞病毒[44]誘導(dǎo)小鼠骨髓來源的樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中AIM2炎癥小體的激活，能增加IL-1β或IL-18的釋放，加劇動(dòng)脈粥樣硬化[39]。一項(xiàng)體內(nèi)研究證明，巨細(xì)胞病毒足以在C57BL/6和AIM2+/+小鼠中誘導(dǎo)系統(tǒng)性IL-18產(chǎn)生，但在AIM2-/-小鼠中不足以誘導(dǎo)，這表明巨細(xì)胞病毒以AIM2依賴的方式誘導(dǎo)AIM2炎癥小體活化[39]。牙齦卟啉單胞菌可加劇Apoe-/-小鼠動(dòng)脈中的炎癥反應(yīng)[45]，通過激活TLR2和TLR4信號(hào)來增加THP-1細(xì)胞中AIM2的表達(dá)和AIM2炎癥小體的激活[46]。

2 AIM2與心血管疾病

心血管疾病是人類死亡的主要疾病之一，而炎癥小體引發(fā)的炎癥反應(yīng)逐漸成為動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈瘤、心肌梗死和心力衰竭的標(biāo)志之一。AIM2被認(rèn)為在感應(yīng)dsDNA方面起著關(guān)鍵作用，導(dǎo)致AIM2炎癥小體激活和炎癥反應(yīng)，這在感染條件下是有益的。然而，其持續(xù)激活可導(dǎo)致慢性炎癥以及組織損傷，從而誘導(dǎo)相關(guān)炎性疾病的發(fā)生[47]。在這里，我們重點(diǎn)討論AIM2在動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈瘤、MI以及HF中的重要作用。

2.1 AIM2與動(dòng)脈粥樣硬化

大量研究表明，AIM2在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用。AIM2在人類頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中表達(dá)上調(diào)，定位于壞死核心區(qū)域附近，與平滑肌肌動(dòng)蛋白(SMA)和CD68重疊[20]。巧合的是，AIM2在小鼠晚期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的表達(dá)也顯著上調(diào)，并與dsDNA共定位[48]。這表明AIM2參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。另外，研究者在向Apoe-/-小鼠注射AIM2的慢病毒后，發(fā)現(xiàn)AIM2的過度表達(dá)擴(kuò)大了主動(dòng)脈病變面積。然而，在高脂飲食12周后，通過RNA干擾沉默AIM2可減少Apoe-/-小鼠的主動(dòng)脈病變面積[11]，表明AIM2能直接導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。

盡管AIM2加速動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展的確切機(jī)制尚不清楚，但研究表明有幾種可能機(jī)制。首先，AIM2可以提高Apoe-/-小鼠的細(xì)胞間黏附分子1(ICAM-1)的水平[11]。ICAM-1通過結(jié)合淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原-1(LFA-1)促進(jìn)單核細(xì)胞黏附，因此LFA-1被認(rèn)為是動(dòng)脈粥樣硬化形成的關(guān)鍵因子。小鼠ICAM-1的靶向性缺失已被證明可以減少主動(dòng)脈的病變[49]?；谶@些發(fā)現(xiàn)，ICAM-1水平升高可能是AIM2誘導(dǎo)動(dòng)脈粥樣硬化的一種機(jī)制。其次，AIM2能夠觸發(fā)VSMC遷移和焦亡[11,13]。VSMC是正常動(dòng)脈壁中固有的細(xì)胞類型，也是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的重要組成部分，在動(dòng)脈粥樣硬化的不同階段發(fā)揮著不同的作用。早期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的VSMC被認(rèn)為是通過遷移從局部?jī)?nèi)側(cè)VSMC衍生而來，并已被證明能夠增殖、轉(zhuǎn)換表型、ECM脂質(zhì)積累、形成泡沫細(xì)胞和趨化因子，所有這些都表明內(nèi)膜VSMC是早期動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素[50]。值得注意的是，一項(xiàng)體外遷移實(shí)驗(yàn)表明，AIM2的過度表達(dá)增強(qiáng)了VSMC的遷移，這可能是通過上調(diào)MMP-2來實(shí)現(xiàn)的。MMP-2是VSMC遷移的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，然而，AIM2沉默減弱了VSMC的遷移，證明AIM2參與動(dòng)脈粥樣硬化的形成[13]。另外，AIM2通過增加促炎因子的釋放來強(qiáng)化動(dòng)脈粥樣硬化病變中的炎癥反應(yīng)，而這些促炎因子是動(dòng)脈粥樣硬化形成的特征[51]。最近的研究證明，Apoe-/-小鼠中AIM2的缺失可降低動(dòng)脈粥樣硬化病變中的IL-1β和IL-18水平[48]?？傊?，這些發(fā)現(xiàn)表明，AIM2導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化作用，部分依賴于IL-1β和IL-18的釋放。值得注意的是，在Apoe-/-小鼠中，A151導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化病變中IL-1β和IL-18陽性細(xì)胞減少。A151是一種AIM2拮抗的合成寡核苷酸[48]，提示開發(fā)AIM2抑制劑具有治療潛力[52-53]。

因此，動(dòng)脈粥樣硬化病變中dsDNA和AIM2的存在表明，活化的AIM2炎癥小體是產(chǎn)生IL-1β和IL-18的重要途徑，是動(dòng)脈粥樣硬化病變中炎癥反應(yīng)的導(dǎo)火索。

2.2 AIM與動(dòng)脈瘤

臨床數(shù)據(jù)有力地證明了AIM2與動(dòng)脈瘤的發(fā)展有關(guān)。研究顯示，與對(duì)照組相比，動(dòng)脈瘤患者中AIM2的表達(dá)更高，AIM2炎癥小體信號(hào)通路被激活的程度更強(qiáng)。在動(dòng)脈瘤患者中，AIM2在其外周血白細(xì)胞(包括單核細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞)中的表達(dá)顯著增加。此外，動(dòng)脈瘤患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中的AIM2對(duì)poly(dA:dT)DNA更敏感，更容易激活。這一點(diǎn)可以從體外培養(yǎng)的動(dòng)脈瘤患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中IL-1β的產(chǎn)生量高于對(duì)照患者[54]中得到證明，這意味著AIM2在動(dòng)脈瘤形成中可能發(fā)揮作用。通過活檢對(duì)人類動(dòng)脈瘤樣本進(jìn)行研究，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，AIM2在人類動(dòng)脈瘤樣本病變中的表達(dá)顯著上調(diào)[38,55]。這進(jìn)一步證實(shí)AIM2參與動(dòng)脈瘤的發(fā)生過程。此外，與正常主動(dòng)脈壁相比，動(dòng)脈瘤主動(dòng)脈壁中ASC、Caspase-1和IL-1β的基因表達(dá)顯著增加，對(duì)ASC、Caspase-1、Caspase-5和AIM2的免疫染色顯示，它們?cè)趧?dòng)脈瘤樣本的淋巴細(xì)胞以及位于外中膜和外膜的淋巴聚集物中表達(dá)，表明AIM2炎癥小體在動(dòng)脈瘤病變中被激活，而淋巴細(xì)胞可能是動(dòng)脈瘤病變中AIM2炎癥小體的來源[56]。

最近，科研人員對(duì)動(dòng)脈瘤患者病變處分離得到的VSMC進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，IFN-γ啟動(dòng)后，AIM2、NLRP3、IFI16(干擾素誘導(dǎo)蛋白16)和Caspase-1的mRNA表達(dá)上調(diào)，而動(dòng)脈瘤VSMC對(duì)來自相鄰動(dòng)脈瘤VSMC的壞死細(xì)胞碎片的反應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致AIM2的表達(dá)進(jìn)一步增加，相應(yīng)NLRP3和Caspase-1蛋白表達(dá)也增加[57]。因此，T細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ與壞死細(xì)胞碎片協(xié)同觸發(fā)主動(dòng)脈VSMC中AIM2炎癥小體激活，在動(dòng)脈瘤形成過程中起關(guān)鍵作用。此外，考慮到AIM2炎癥小體在細(xì)胞焦亡中的作用，有觀點(diǎn)認(rèn)為AIM2炎癥小體和壞死細(xì)胞碎片的激活會(huì)導(dǎo)致一個(gè)惡性循環(huán)。在這個(gè)惡性循環(huán)中，AIM2炎癥小體誘導(dǎo)VSMC死亡，而VSMC死亡又反過來促進(jìn)AIM2炎癥小體的激活，從而協(xié)同加速動(dòng)脈瘤的進(jìn)展。

我們之前已提到，AIM2上調(diào)了Apoe-/-小鼠腹主動(dòng)脈中MMP-2的表達(dá)[13]，并誘導(dǎo)IL-1β和IL-18的產(chǎn)生[48]。MMP-2也稱為明膠酶A，其作用是降解彈性蛋白[58]，而彈性蛋白斷裂是動(dòng)脈瘤的標(biāo)志之一[7]。與此一致的是，小鼠模型中MMP-2的敲低不僅延遲了由CaCl2誘導(dǎo)的主動(dòng)脈瘤的發(fā)生，而且延遲了主動(dòng)脈瘤的破裂[58]。IL-1β已被證明能增加VSMC中MMP-2的活性[59]，并加速動(dòng)脈瘤的發(fā)生[60-61]。此外，AIM2炎癥小體的激活誘導(dǎo)VSMC發(fā)生焦亡[11]，而VSMC的減少是動(dòng)脈瘤發(fā)展的關(guān)鍵事件[7]。因此，我們推測(cè)AIM2可能通過增加MMP-2的表達(dá)、促進(jìn)IL-1β和IL-18的釋放，并導(dǎo)致VSMC死亡來加速動(dòng)脈瘤的發(fā)展，但這一推測(cè)還需進(jìn)一步證實(shí)。

上述研究已證明AIM2與動(dòng)脈瘤的發(fā)生發(fā)展有密切聯(lián)系，然而其中的因果關(guān)系仍未得到很好的闡述，因?yàn)楝F(xiàn)有的研究幾乎都是基于人群的病例對(duì)照研究，缺乏在細(xì)胞、分子水平的深入研究。AIM2在動(dòng)脈瘤中的動(dòng)物模型和抑制劑的合成及應(yīng)用將是未來研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。

2.3 AIM2與心肌梗死、心力衰竭

研究表明，AIM2參與心肌梗死和心力衰竭[62-64]。心肌缺血/再灌注(I/R)損傷后小鼠心肌組織AIM2表達(dá)增加，而AIM2的過度表達(dá)又加劇I/R誘導(dǎo)小鼠心肌損傷[63]。IL-18是AIM2炎癥小體下游效應(yīng)器，也參與心肌梗死和I/R損傷。心肌梗死小鼠的心臟IL-18 mRNA表達(dá)水平顯著上調(diào)[65-66]，而降低IL-18的表達(dá)可減少I/R后的梗死面積[65]，證明IL-18在心肌梗死中的病理作用。另外，AIM2通過誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，釋放IL-1β、IL-18[23]，會(huì)加重腦I/R損傷，也間接證明AIM2可能通過激活A(yù)IM2炎癥小體和釋放IL-18加劇I/R誘導(dǎo)的心肌損傷。

通過結(jié)扎左冠狀動(dòng)脈前降支，誘導(dǎo)2型糖尿病小鼠發(fā)生心肌梗死的研究顯示，小鼠心臟左室射血分?jǐn)?shù)降低、線粒體功能受損、mtDNA向細(xì)胞質(zhì)釋放增加、AIM2表達(dá)增加、Caspase-1過度激活、梗死周圍或左室梗死區(qū)心肌細(xì)胞死亡，以及循環(huán)IL-18水平升高，與心肌梗死患者中的AIM2炎癥小體持續(xù)激活一致[31]。AIM2炎癥小體的持續(xù)激活，需要心肌細(xì)胞以線粒體功能缺陷依賴的方式從左室梗死周圍區(qū)域釋放mtDNA。

糖尿病心肌病是心力衰竭的重要原因之一。在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型中，心臟組織中AIM2表達(dá)顯著上調(diào)，表明AIM2在糖尿病心肌病中起重要作用，而沉默AIM2可改善心功能不全，降低I型膠原和III型膠原蛋白水平。而且，在高糖處理的H9C2心肌細(xì)胞中，AIM2的沉默降低了GSDMD-NT相關(guān)的細(xì)胞焦亡，表明AIM2通過誘導(dǎo)心肌細(xì)胞的焦亡和心室重塑，加劇糖尿病心肌病[12]。

目前研究顯示，我們對(duì)AIM2在MI和HF中具體機(jī)制的了解仍不全面，因此AIM2在這些疾病中的精準(zhǔn)機(jī)制及確切作用將是未來研究的重要領(lǐng)域。

3 靶向AIM2信號(hào)通路在疾病中的治療潛力

盡管AIM2的病理作用尚未完全闡明，但幾項(xiàng)針對(duì)AIM2信號(hào)通路的研究結(jié)果令人振奮。Yan等[63]揭示了miR-219a可介導(dǎo)心肌缺血/再灌注小鼠中AIM2和TLR4/MyD88通路的缺失，并用七氟醚治療心肌缺血/再灌注小鼠，發(fā)現(xiàn)其顯著減小梗死面積，抑制心肌細(xì)胞死亡。此外，Gao等[67]發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯(一種從穿心蓮中提取的活性成分)能夠通過抑制AIM2感知dsDNA，靶向抑制AIM2炎癥小體激活，顯著減輕C57BL/6小鼠中輻射誘導(dǎo)的肺組織損傷、炎癥反應(yīng)和纖維化。另外，組蛋白脫乙酰酶3(HDAC3)的選擇性抑制劑RGFP966對(duì)AIM2炎癥小體的抑制被證明對(duì)缺血性中風(fēng)有治療作用[68]。Chung等[69]發(fā)現(xiàn)紅葡萄藤葉提取物產(chǎn)品EFLA 945能夠通過阻止DNA進(jìn)入巨噬細(xì)胞，抑制AIM2炎癥小體和Caspase-1激活，以及IL-1β和IL-18的釋放，進(jìn)而降低炎癥反應(yīng)和銀屑病的嚴(yán)重程度。此外，卡那單抗對(duì)其下游效應(yīng)因子IL-1β的抑制降低了心肌梗死患者心力衰竭的概率[70]。這些發(fā)現(xiàn)表明，靶向AIM2信號(hào)通路可能有助于預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈瘤、MI和HF。

4 問題與展望

AIM2被認(rèn)為是dsDNA傳感器，是AIM2炎癥小體激活和宿主防御所必需的。如上所述，AIM2炎癥小體的激活會(huì)導(dǎo)致促炎因子的產(chǎn)生和釋放、細(xì)胞焦亡，以及ICAM-1和MMP-2表達(dá)增加，并參與動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈瘤、MI、HF等炎性疾病的發(fā)病過程。然而，AIM2在這些疾病中的確切作用和機(jī)制仍然是個(gè)謎團(tuán)。因此，需要更多的研究來進(jìn)一步闡明AIM2的確切作用，同時(shí)，建立細(xì)胞特異性敲低或過表達(dá)AIM2的動(dòng)物模型將有助于我們深入了解AIM2在上述疾病的各個(gè)階段所發(fā)揮的不同作用。此外，AIM2炎癥小體與上述心血管疾病之間的因果關(guān)系仍未確定，AIM2是否是導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈瘤、MI和HF的直接因素，或者這些疾病的發(fā)生是否依賴于AIM2炎癥小體的激活，亟需深入探討。同時(shí)，尋找靶向抑制AIM2的藥物也是未來研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。綜上，進(jìn)一步了解AIM2的作用和機(jī)制將有助于開發(fā)新的治療策略，以抑制動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈瘤、MI和HF。

作者貢獻(xiàn)聲明 陸琳，綜述構(gòu)思及撰寫，圖表繪制；吳誠(chéng)潔， 綜述構(gòu)思及修訂；涂均楚，李玉潔，張瑜，綜述修訂；李楊欣，綜述構(gòu)思，圖表設(shè)計(jì)及修訂。