《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》:Caveolin-1 Regulates Cellular Cholesterol Homeostasis and Its Potential as an Atherosclerosis Therapy Target
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動脈粥樣硬化中 Caveolin-1 通過膽固醇結合、代謝調控及炎癥調節等多機制影響斑塊形成,其作為治療靶點的潛力及姜黃素、普布可代謝物等藥物開發進展被綜述。
彭玉嬌|陳松|余宇|童文娟|孫少偉
中南大學衡陽醫學院藥學與藥理學研究所,中國湖南省衡陽市
摘要
動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病,其特征是動脈壁內脂質積聚,而膽固醇穩態的破壞是其主要的致病因素。Caveolin-1(Cav-1)作為caveolae的核心結構成分,在調節細胞膽固醇代謝中發揮著多方面的作用。本文綜述了近年來對Cav-1多種功能的認識進展,包括其在膽固醇結合、脂質合成轉錄調控、甘油三酯儲存促進以及通過與ABCA1和ABCG1的相互作用協調膽固醇外排等方面的特異性作用。Cav-1還參與內皮細胞的脂蛋白內吞和外排過程,從而促進內膜下脂質沉積。除了脂質轉運外,Cav-1還能調節自噬途徑——根據細胞環境的不同,它可能抑制或增強自噬——并對血管炎癥和免疫細胞募集產生雙重影響。遺傳學模型表明,斑塊駐留細胞中Cav-1的過表達以及內皮細胞中Cav-1的缺乏均可提供抗動脈粥樣硬化保護,這突顯了其作用的環境依賴性。重要的是,最新研究確定了涉及Cav-1(例如與ABCA1和ABCG1)的特定蛋白質-蛋白質相互作用,這些相互作用可作為藥物作用的靶點。姜黃素和普羅布考等小分子能夠調節Cav-1的表達或破壞其相互作用,從而增強膽固醇逆向轉運并穩定動脈粥樣硬化斑塊。本文綜合這些發現,提出Cav-1可作為動脈粥樣硬化中具有環境特異性的精準治療靶點。
引言
動脈粥樣硬化(AS)是一種動脈壁的系統性炎癥性疾病。膽固醇酯的積聚會引發動脈粥樣硬化斑塊的形成,導致動脈壁增厚和狹窄,進而引發心血管和腦血管疾病[1]。膽固醇是細胞中最豐富的脂質,占細胞總脂質的30%[2]。其剛性的甾體結構有助于脂質微區的組織化、膜流動性的調節以及膜完整性的維持[2][3][4]。膽固醇可以通過內源性合成或通過脂蛋白攝取獲得[5],多余的膽固醇要么儲存在脂滴中,要么通過外排途徑被排出體外。膽固醇穩態的失衡可引發炎性小體的激活、IL-1β介導的炎癥和細胞功能障礙[5][6]。膽固醇代謝的紊亂與唐氏病、家族性高膽固醇血癥、尼曼-皮克C型和施奈德角膜病等疾病有關[5]。此外,炎癥、感染、自身免疫、癌癥和組織修復都可能迅速擾亂細胞內的膽固醇平衡[7]。動脈粥樣硬化的早期事件包括低密度脂蛋白(LDL)侵入動脈內膜,氧化修飾會促進脂肪條紋的形成[8]。由單核細胞衍生的巨噬細胞、血管平滑肌細胞(VSMCs)和內皮細胞會攝取脂蛋白,尤其是氧化型LDL(ox-LDL),并轉化為富含脂質的泡沫細胞。這些細胞執行膽固醇逆向轉運(RCT)的能力對于控制動脈粥樣硬化的進展至關重要。RCT將多余的膽固醇從動脈壁轉運到肝臟,而腸道中的膽固醇外排則是一種補償機制[1]。免疫細胞和血管細胞共同參與斑塊的發展和穩定。單核細胞、巨噬細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞和B細胞的募集會加劇血管炎癥,而VSMCs、M2型巨噬細胞和調節性T細胞則釋放抗炎分子,可能有助于穩定斑塊[9]。膽固醇的積聚、免疫反應和脂質處理共同決定了斑塊的進展和脆弱性。
Caveolin-1(Cav-1)是一種高親和力的膽固醇結合蛋白,它介導caveolae的形成并促進膽固醇向細胞膜的轉運[10][11]。Cav-1的表達取決于膽固醇的可用性,對維持細胞膽固醇平衡至關重要。Cav-1的缺失或功能障礙會導致細胞內膽固醇積聚[12][13]、脂質代謝受損,并促進動脈粥樣硬化的發生。
鑒于Cav-1在膽固醇調節和斑塊生物學中的核心作用,它成為治療動脈粥樣硬化的有希望的靶點。本文重點討論了Cav-1在細胞膽固醇穩態中的調節功能及其在動脈粥樣硬化預防和治療中的潛在應用。
節選內容
Caveolin-1的結構、分布和分子特性
Caveolae是特殊的質膜微區,呈50–100納米的瓶狀凹陷,主要由膽固醇、鞘脂和caveolin蛋白組成[14][15][16][17]。Caveolin家族(包括Caveolin-1、Caveolin-2和肌肉特異性Caveolin-3)通過寡聚化驅動caveolae的形成。這一過程還招募其他caveolae成分,形成一個動態平臺,調節多種生理過程炎癥和免疫細胞的參與
現在認為膽固醇本身是一種直接的炎癥介質。細胞膜或內體中游離膽固醇的積聚會激活Toll樣受體(TLR3/TLR4)和p38 MAPK通路,這一過程獨立于外源性炎癥刺激。這種信號傳導途徑會上調促動脈粥樣硬化基因(如cathepsin K(CTSK)、S100A8、基質金屬蛋白酶8(MMP8)和MMP14),從而促進斑塊進展、動脈瘤形成和破裂[70]。因此,膽固醇過載針對Caveolin-1的治療潛力
Cav-1在膽固醇穩態、炎癥和血管完整性中的多重作用使其成為治療動脈粥樣硬化的有希望的靶點。然而,Cav-1的環境依賴性和細胞類型特異性功能要求對其活性進行精確調控,而非全面抑制。遺傳學模型的研究結果證明了斑塊駐留細胞中Cav-1的過表達以及內皮細胞中Cav-1的缺乏均可提供抗動脈粥樣硬化保護結論
Caveolin-1(Cav-1)是一種多功能支架蛋白,它調控細胞膽固醇穩態、血管炎癥和脂質轉運。通過其膽固醇結合結構域和支架功能,Cav-1整合了膽固醇的感知、細胞內轉運和外排過程,從而影響泡沫細胞的形成和斑塊的進展。它通過ABCA1/ABCG1促進膽固醇外排以及介導內皮細胞對LDL的外排,體現了其多重作用
作者貢獻聲明
童文娟:撰寫 – 審稿與編輯。余宇:撰寫 – 初稿。孫少偉:撰寫 – 審稿與編輯,監督。陳松:軟件支持。彭玉嬌:撰寫 – 初稿,數據整理。利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文的研究結果。
致謝
本研究得到了湖南省教育廳科學研究基金(項目編號:23A0323)和湖南省衛生健康委員會健康研究項目(項目編號:D202302068763和D202302067797)的支持。
術語表
- 縮寫
- 全稱
- AS
- 動脈粥樣硬化
- VSMCs
- 血管平滑肌細胞
- RCT
- 膽固醇逆向轉運
- Cav-1
- Caveolin-1
- ox-LDL
- 氧化型低密度脂蛋白
- LDL
- 低密度脂蛋白
- ABCA1
- ATP結合盒轉運蛋白-1
- FFAs游離脂肪酸
- GPI糖基磷脂酰肌醇
- CTB霍亂毒素B
- SV40猴病毒40
- F-actin絲狀肌動蛋白
- ER內質網
- BBB血腦屏障
- CMA伴侶介導的自噬
- NLRP3
NOD樣受體家族pyrin結構域3- IL-1β
- 白細胞介素-1β
- CARD9
| 半胱天冬酶 |