NR4A1在動脈粥樣硬化炎癥和病理性血管新生中作用的研究進展

袁亞慧，袁 蓉，信琪琪，叢偉紅，陳可冀

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是心血管系統(tǒng)中常見的病理過程，血管內(nèi)膜形成粥瘤或纖維斑塊使動脈壁變硬，管腔狹窄，中膜彈性減弱，進而導(dǎo)致嚴(yán)重并發(fā)癥。AS導(dǎo)致的心血管疾病是全球多發(fā)病、常見病，嚴(yán)重危害人類健康。AS不僅與脂質(zhì)代謝紊亂有關(guān)，而且是一種慢性炎癥過程，且炎癥涉及AS病變開始到斑塊破裂的全過程。病理性血管新生與AS密切相關(guān)，斑塊內(nèi)血管新生是斑塊破裂的關(guān)鍵因素。孤兒核受體4A1(nuclear receptor 4A1，NR4A1)在AS病變中高表達(dá)且在AS炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，對細(xì)胞增殖、血管新生亦有重要影響，可調(diào)節(jié)病理性血管新生，因此可能在AS斑塊易損性中發(fā)揮重要的作用?，F(xiàn)就NR4A1在AS炎癥和病理性血管新生的作用進行綜述，以期為穩(wěn)定斑塊的治療提供靶點，為AS防治提供參考。

1 NR4A1的結(jié)構(gòu)與功能

NR4A1是孤兒核受體NR4A超家族的重要成員，1988年被首次發(fā)現(xiàn)，在不同物種中名稱不同，又稱為NR4A1、TR3和神經(jīng)生長誘導(dǎo)的因子B(nerve growth factor induces gene I-B，NGFI-B)，是一種尚未發(fā)現(xiàn)的特異性配體轉(zhuǎn)錄因子，故稱“孤兒”核受體。NR4A1主要由3部分組成：首先是N端反式激活結(jié)構(gòu)域，主要功能是與其他轉(zhuǎn)錄因子互相作用，并通過其配體獨立激活功能區(qū)域-1(ligand independent activation function-1，AF-1)結(jié)構(gòu)域進行反向激活；其次是中間的DNA結(jié)合區(qū)，該區(qū)域有2個高度保守的鋅指結(jié)構(gòu)，介導(dǎo)與DNA的特定作用；最后是C端配體結(jié)合域，包含配體依賴的反激活結(jié)構(gòu)域-2(ligand-dependent activation function-2，AF-2)，可識別小親脂分子，保證生理反應(yīng)的特異性和選擇性，此區(qū)域是一個將受體轉(zhuǎn)到活性狀態(tài)的開關(guān)，可調(diào)節(jié)核定位[1]。NR4A1以單體的形式與NGFI-B反應(yīng)元件(NGFI-B-binding response element，NBRE)結(jié)合，也能以同源二聚體的形式與Nur反應(yīng)元件(Nur response elements，NurREs)結(jié)合[2]。

相關(guān)研究顯示，NR4A1主要參與細(xì)胞存活、凋亡、代謝、血管重塑和膽固醇合成等過程，具有調(diào)節(jié)葡萄糖代謝，調(diào)控血管新生，調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能和平滑肌細(xì)胞增殖等作用[3-6]。作為一個早期反應(yīng)基因，NR4A1是誘導(dǎo)T細(xì)胞功能障礙的主要媒介，也是腫瘤免疫治療的潛在靶點，參與誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[7-8]。

2 NR4A1在AS炎癥中的調(diào)節(jié)作用

有研究顯示，NR4A1可抑制炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子和趨化因子，從而抑制炎癥反應(yīng)，發(fā)揮抗AS的作用[9]。有研究顯示，NR4A1可促進炎癥發(fā)展，對AS產(chǎn)生不利影響[10]。

2.1 多種刺激可誘導(dǎo)NR4A1的表達(dá) 孤兒核受體NR4A1在巨噬細(xì)胞中可被多種炎癥刺激快速誘導(dǎo)，如脂多糖、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL)[11-12]。相關(guān)研究顯示，在人和小鼠巨噬細(xì)胞中，TNF-α、Toll樣受體配體、脂多糖等炎癥刺激均可誘導(dǎo)NR4A1表達(dá)，并在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用[12-14]。在巨噬細(xì)胞系RAW264.7細(xì)胞中，ox-LDL通過p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK)信號通路誘導(dǎo)NR4A1表達(dá)，呈時間-劑量依賴性，并參與調(diào)節(jié)細(xì)胞活力[11]。有研究顯示，在A549細(xì)胞中，脂多糖刺激后NR4A1 mRNA和蛋白表達(dá)均增加[15]。因此，多種炎癥刺激可誘導(dǎo)NR4A1表達(dá)。

2.2 NR4A1對炎癥的雙向調(diào)節(jié)作用 多項研究顯示，NR4A1具有抑制炎癥反應(yīng)的作用[2，16]。在人髓系白血病單核細(xì)胞(THP-1)、巨噬細(xì)胞中過表達(dá)NR4A1，可抑制炎性因子白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6、IL-8、TNF-α、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)和活性氧(reactive oxygen species，ROS)表達(dá)；相反，敲除NR4A1可能增加這些炎癥基因表達(dá)，這種現(xiàn)象在腹膜巨噬細(xì)胞和骨髓來源的巨噬細(xì)胞中亦是如此[12-14，17-18]。間充質(zhì)干細(xì)胞與單核細(xì)胞共培養(yǎng)后NR4A1表達(dá)增加，使得Ly6Chigh單核細(xì)胞向Ly6Clow單核細(xì)胞分化，急性心肌梗死后炎癥反應(yīng)減輕，可見NR4A1在間充質(zhì)干細(xì)胞參與的單核細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化過程中表現(xiàn)出良好的抗炎作用[19]。有研究顯示，NR4A1通過線粒體代謝轉(zhuǎn)錄重編程抑制巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞進入抗炎狀態(tài)，保護其免受AS等慢性炎癥的侵襲[9]。NR4A1的激動劑CsnB可抑制IL-6和MCP-1表達(dá)，從而減輕高膽固醇血癥引起的炎癥反應(yīng)[20]。敲除NR4A1后，小鼠巨噬細(xì)胞向促炎表型M1極化，促進IL-12、TNF-α等表達(dá)，加劇炎癥反應(yīng)[21]。因此，NR4A1可能通過調(diào)節(jié)炎性因子表達(dá)，從而阻止或延緩AS的進展。

NR4A1對炎癥具有促進作用。使用過表達(dá)NR4A1的逆轉(zhuǎn)錄病毒感染巨噬細(xì)胞后，一系列炎癥相關(guān)基因被激活，炎癥信號通路相關(guān)的兩種重要激酶蛋白激酶i/ε(inhibitor kappa B protein kinase i/ε，IKKi/ε)和核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)誘導(dǎo)激酶(NF-κB inducing kinase，NIK)活化，進而通過Toll樣受體3(toll-like receptor 3，TLR3)和Toll樣受體4(toll-like receptor 4，TLR4)配體誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[10]。該研究首次提出NR4A1在巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)的重要作用，可能促進炎癥反應(yīng)加劇AS發(fā)展。有研究顯示，NR4A1在大腸桿菌肺炎早期對疾病是不利的，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)加重[12]。因此，NR4A1對炎癥可能具有雙向作用。

在AS發(fā)生、發(fā)展過程中，作為調(diào)節(jié)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞炎癥表型的靶點[19]，NR4A1對炎癥的不同作用可能與其調(diào)節(jié)不同的細(xì)胞表型有關(guān)。有研究表明，敲除NR4A1后的小鼠巨噬細(xì)胞M1表型和TLR4、TNF-α、一氧化氮合成增加，炎癥反應(yīng)加劇，AS病變加重，表明NR4A1敲除后會促使巨噬細(xì)胞的表型向M1促炎表型轉(zhuǎn)換，從而加重炎癥反應(yīng)[22]。間充質(zhì)干細(xì)胞與單核細(xì)胞共培養(yǎng)后，NR4A1表達(dá)增加可能促使Ly6Chigh單核細(xì)胞向Ly6Clow單核細(xì)胞分化，炎癥反應(yīng)減輕，提示NR4A1參與單核細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化并表現(xiàn)出抗炎作用[19]。轉(zhuǎn)染載體不同可能影響NR4A1對炎癥的調(diào)節(jié)作用。有研究顯示，使用過表達(dá)NR4A1的逆轉(zhuǎn)錄病毒感染巨噬細(xì)胞后，炎癥反應(yīng)增強[10]。另有研究顯示，過表達(dá)NR4A1的慢病毒感染巨噬細(xì)胞后，炎癥反應(yīng)減輕[23]。說明不同的轉(zhuǎn)染載體可能影響NR4A1對炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)。因此，NR4A1在AS炎癥過程中可能存在促進和抑制的雙向作用，與其所處微環(huán)境、細(xì)胞表型、轉(zhuǎn)染載體不同有關(guān)。

3 NR4A1對血管新生的調(diào)節(jié)作用

NR4A1可促進病理性血管新生，而斑塊內(nèi)血管新生對AS斑塊穩(wěn)定性有重要作用，但NR4A1調(diào)節(jié)病理性血管新生影響斑塊穩(wěn)定性的作用機制尚未明確。

NR4A1通過調(diào)節(jié)多種血管新生相關(guān)因子表達(dá)從而調(diào)節(jié)血管新生。NR4A1是血管新生的關(guān)鍵介導(dǎo)者和多種血管新生因子如血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、組胺和5-羥色胺的共同靶點，通過不同區(qū)域、多種信號通路調(diào)控血管新生[24]。有研究顯示，NR4A1可下調(diào)其下游靶點Claudin-5表達(dá)，從而調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞活力、遷移和成管[25]。NR4A1特異性激動劑Csn-B激活NR4A1后，VE-cadherin水平下降，表明NR4A1是血管通透性的關(guān)鍵媒介，參與血管新生[26]。以shRNA抑制NR4A1后，血管新生相關(guān)基因如VE-cadherin、Jagged1、DLL4及整合素類α1、α2、β3、β5表達(dá)均受到抑制[27]。NR4A1是病理性血管新生的重要調(diào)節(jié)因子，可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞中整合素α1、α2、β3、β5表達(dá)，參與內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和黏附[4]。有研究顯示，NR4A1可能通過靶向整合素β4啟動子，誘導(dǎo)小鼠內(nèi)皮細(xì)胞血管新生，促進皮膚創(chuàng)面愈合，該研究初步揭示了NR4A1是血管新生及相關(guān)微血管通透性的關(guān)鍵介導(dǎo)者，整合素β4是NR4A1調(diào)控血管新生的下游靶點之一[28]。

NR4A1在細(xì)胞中的位置直接影響其在細(xì)胞中的功能。多項研究顯示，NR4A1是雷公藤紅素在細(xì)胞內(nèi)的關(guān)鍵靶點，雷公藤紅素與NR4A1結(jié)合可促進NR4A1從細(xì)胞核轉(zhuǎn)位到線粒體中，抑制炎癥反應(yīng)，提示NR4A1主要在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮抑制炎癥反應(yīng)的作用[14，29-30]。然而，NR4A1在細(xì)胞核中可作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控DLL4、Jagged1和整合素β4而調(diào)節(jié)血管新生[28]，提示NR4A1在細(xì)胞核中可發(fā)揮調(diào)節(jié)血管新生的作用。大鼠糖尿病缺血再灌注模型實驗顯示，NR4A1的促凋亡功能與定位密切相關(guān)[31]。上述研究提示NR4A1在細(xì)胞中位置不同，功能也不同。

4 小 結(jié)

AS斑塊破裂導(dǎo)致嚴(yán)重的急性冠脈綜合征，而炎癥、血管新生與AS斑塊破裂密切相關(guān)。NR4A1是巨噬細(xì)胞炎癥信號通路的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，多種炎性因子均可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中NR4A1表達(dá)升高，繼而可能促進炎癥反應(yīng)，加劇AS進展。NR4A1可能抑制AS單核-巨噬細(xì)胞中炎性因子分泌，抑制炎癥反應(yīng)，從而對AS發(fā)揮保護作用。NR4A1在AS過程中表現(xiàn)出促進和抑制炎癥的雙向作用，進一步明確了NR4A1對單核-巨噬細(xì)胞不同表型的作用，不同轉(zhuǎn)染載體調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的影響，可能為AS治療提供不同的思路。

NR4A1是血管新生的關(guān)鍵調(diào)控因子，VEGF-A、組胺、5-羥色胺等均可促進內(nèi)皮細(xì)胞NR4A1表達(dá)，NR4A1又通過調(diào)節(jié)Claudin-5、DLL4、Jagged1、VE-cadherin和整合素等，促進內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和成管及血管新生，然而NR4A1調(diào)節(jié)AS斑塊內(nèi)血管新生的研究較少，進一步探討NR4A1在AS斑塊內(nèi)血管新生中的調(diào)節(jié)作用可能獲得更多的啟示。

由于炎癥反應(yīng)和斑塊內(nèi)血管新生是影響AS斑塊穩(wěn)定性的重要因素，可能促進斑塊發(fā)展，甚至導(dǎo)致斑塊內(nèi)出血和斑塊破裂，引起臨床急性事件發(fā)生，因此，深入探討NR4A1在單核-巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)和內(nèi)皮細(xì)胞血管新生中的作用，有助于闡明AS斑塊易損性的機制和作用靶點，可能為穩(wěn)定斑塊和抗AS的臨床治療提供更多幫助。