腹主動(dòng)脈瘤（AAA）是一種嚴(yán)重的慢性炎癥性疾病，可導(dǎo)致腹主動(dòng)脈局部擴(kuò)張超過(guò)正常直徑的50%，可能引發(fā)血管破裂，導(dǎo)致高發(fā)病率和死亡率。目前已知 circRNA可調(diào)控巨噬細(xì)胞焦亡，進(jìn)而促進(jìn)AAA中的炎癥與基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）活性協(xié)同作用，但circRNA在調(diào)節(jié)AAA中巨噬細(xì)胞焦亡的具體作用尚不明確。本研究旨在探討巨噬細(xì)胞焦亡啟動(dòng)子circHipk3對(duì)AAA的貢獻(xiàn)及其潛在機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，與正常動(dòng)脈相比，主動(dòng)脈瘤中CircHipk3明顯上調(diào)。在經(jīng)circHipk3治療的小鼠中，巨噬細(xì)胞焦亡促進(jìn)了炎癥與MMP合成的協(xié)同作用，顯著加速了血管緊張素（Ang）II和豬胰彈性蛋白酶（PPE）酶誘導(dǎo)的AAA形成。機(jī)制方面，通過(guò)RNA純化分離染色質(zhì)表明，circHipk3通過(guò)與Stat3相互作用促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡，增加主動(dòng)脈中的NLRP 3水平，并通過(guò)結(jié)合Snd 1促進(jìn)Ptbp1 mRNA降解以抑制自噬。總之，該研究揭示了circHipk3在巨噬細(xì)胞焦亡中的重要作用，其通過(guò)雙重機(jī)制誘導(dǎo)動(dòng)脈瘤形成和進(jìn)展。該研究于2024年11月發(fā)表在《Clinical and Translational Medicine》上，IF：7.9。

技術(shù)路線：

主要研究結(jié)果：

1. 人類腹主動(dòng)脈瘤和血管緊張素II誘發(fā)的小鼠AAA中均觀察到細(xì)胞焦亡標(biāo)志物表達(dá)升高和纖維化增加

為了確定細(xì)胞焦亡是否在人類和小鼠動(dòng)脈瘤中發(fā)揮作用，作者評(píng)估了細(xì)胞焦亡標(biāo)志物，包括NLRP3、CASP1、GSDMD和IL-1β，并分析了人類主動(dòng)脈瘤和小鼠AAA中的MMP2/9。此外，作者進(jìn)行了Masson三色染色以觀察膠原纖維的狀況。從接受AAA切除術(shù)的患者身上采集了人體組織和相應(yīng)的相鄰AAA正常樣本。Masson三色染色顯示AAA患者主動(dòng)脈中的膠原蛋白減弱。qPCR結(jié)果表明，細(xì)胞焦亡標(biāo)志物NLRP3、CASP1和IL-1β的表達(dá)在人類AAA中顯著上調(diào)。Western blotting結(jié)果顯示，與非動(dòng)脈瘤組織相比，誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)降解的NLRP3、MMP2和MMP9在人和小鼠主動(dòng)脈瘤組織中顯著增加。在Ang II誘導(dǎo)的小鼠AAA中，Masson三色染色、qPCR和Western blotting實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與人AAA樣本的結(jié)果一致。免疫組化呈現(xiàn)NLRP3、CASP1、GSDMD和IL-1β的表達(dá)趨勢(shì)。免疫組化用于檢查人和小鼠AAA樣本中NLRP3、CASP1、GSDMD和IL-1β的表達(dá)趨勢(shì)。結(jié)果顯示，在人和小鼠AAA中，這些與細(xì)胞焦亡相關(guān)的關(guān)鍵蛋白的表達(dá)水平均上調(diào)。總的來(lái)說(shuō)，研究結(jié)果表明增強(qiáng)的細(xì)胞焦亡與AAA的病理進(jìn)展之間存在潛在關(guān)聯(lián)。

2. CircHipk人類和小鼠AAA組織表達(dá)增加

CirHipk3是一個(gè)1099bp的環(huán)狀RNA，來(lái)源于Hipk3基因外顯子2，位于2號(hào)染色體(qE2)，如circBank(http://www.circbank.cn/;mmu_circ_0001052;圖1A)中所述。圖1B說(shuō)明了circHipk3的三維結(jié)構(gòu)。首先，作者證實(shí)circHipk3比線性轉(zhuǎn)錄本更穩(wěn)定(圖1C)。進(jìn)行免疫熒光染色(圖1D)并使用定量實(shí)時(shí)PCR從巨噬細(xì)胞中分離細(xì)胞質(zhì)和核RNA(圖1E)以確定circHipk3的亞細(xì)胞分布。結(jié)果表明circHipk3主要位于巨噬細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中。

接下來(lái)，為了驗(yàn)證circHipk3參與AAA形成的病理過(guò)程，作者檢測(cè)了人AAA和小鼠AAA中circHipk3的表達(dá)情況。qPCR檢測(cè)和ISH結(jié)果均表明，人AAA組織中circHipk3的表達(dá)明顯高于鄰近的非動(dòng)脈瘤組織（圖1F，G）。如前所述，作者建立了AngII誘導(dǎo)的小鼠AAA模型和PPE誘導(dǎo)的小鼠AAA模型，以及兩者的對(duì)照，以研究AAA組和對(duì)照組小鼠主動(dòng)脈circHipk3表達(dá)水平的不同?？傮w而言，與對(duì)照組小鼠相比，AAA模型小鼠的腹主動(dòng)脈凸起更明顯，表明成功建立了廣為接受的AAA模型類型（圖1H）。qPCR和ISH鑒定出AngII和PPE誘導(dǎo)的AAA模型小鼠中circHipk3的表達(dá)水平明顯高于野生型對(duì)照小鼠（圖1H-M）。此外，作者檢測(cè)了ApoE?/?和C57BL/6J小鼠不同器官和組織中circHipk3的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)qPCR檢測(cè)顯示circHipk3在主動(dòng)脈中最豐富（圖1N）。作者進(jìn)一步評(píng)估了人和小鼠AAA組織中circHipk3與細(xì)胞焦亡標(biāo)志物NLRP3、CASP1和IL-1β表達(dá)之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，在人AAA組織中，circHipk3的表達(dá)與NLRP3和IL-1β的表達(dá)呈正相關(guān)。雖然circHipk3和CASP1之間存在正相關(guān)的趨勢(shì)，但并未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。類似地，在小鼠AAA樣本中，circHipk3表達(dá)與NLRP3和CASP1表達(dá)呈正相關(guān)。然而，circHipk3和IL-1β之間呈正相關(guān)的趨勢(shì)未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這表明circHipk3可能與細(xì)胞焦亡有關(guān)，并可能參與調(diào)節(jié)AAA的病理過(guò)程。此外，為了闡明AAA中circHipk3的細(xì)胞來(lái)源，作者對(duì)人和鼠樣本進(jìn)行了circHipk3與巨噬細(xì)胞標(biāo)志物CD68和平滑肌細(xì)胞標(biāo)志物α-SM-actin的免疫熒光共染色。作者的研究結(jié)果顯示，在正常小鼠主動(dòng)脈中circHipk3的表達(dá)極少，α-SM-actin的表達(dá)較高，表明沒(méi)有共定位，并且沒(méi)有CD68表達(dá)。在AngII誘導(dǎo)的小鼠AAA中，circHipk3和CD68的表達(dá)均顯著增加，且存在顯著的共定位，而α-SMactin表達(dá)顯著降低，重疊最小。在PPE誘導(dǎo)的小鼠AAA中也觀察到了類似的情況。與小鼠數(shù)據(jù)一致，人類無(wú)病主動(dòng)脈(NDA)和AAA樣本顯示出可比的結(jié)果。上述結(jié)果表明，小鼠AAA中的circHipk3主要來(lái)源于巨噬細(xì)胞，并且可能主要在這些細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮其功能。

圖 1 人類和小鼠腹主動(dòng)脈瘤(AAA)組織中circHipk3表達(dá)增加

3. CircHipk3促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡

為了檢驗(yàn)巨噬細(xì)胞是否是導(dǎo)致AAA發(fā)生和發(fā)展的主要細(xì)胞亞群，并確定在AAA的背景下，細(xì)胞焦亡是否主要發(fā)生在這些巨噬細(xì)胞中。作者從健康小鼠和用彈性蛋白酶治療14天以誘發(fā)動(dòng)脈瘤的小鼠的IAA（GSE152583，PMID：32678909）中獲取了scRNA-seq數(shù)據(jù)。在對(duì)scRNA-seq數(shù)據(jù)集進(jìn)行質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)整合、降維和聚類后，作者根據(jù)標(biāo)記基因手動(dòng)識(shí)別了3017個(gè)細(xì)胞中的九種不同細(xì)胞類型（圖2A、B）。結(jié)果表明，與假手術(shù)組相比，AAA組的巨噬細(xì)胞百分比顯著增加（圖2C）。選擇通過(guò)平均對(duì)數(shù)（倍數(shù)變化）確定的每種細(xì)胞類型的前五個(gè)特定標(biāo)記基因，以將每種細(xì)胞類型與所有其他細(xì)胞類型區(qū)分開(kāi)來(lái)（圖2D）。此外，通過(guò)UMAP和小提琴圖可視化，作者觀察到與假手術(shù)組相比，彈性蛋白酶14 d組的巨噬細(xì)胞亞群中，細(xì)胞焦亡標(biāo)志基因NLRP3、CASP1和GSDMD選擇性上調(diào)（圖2E）。作者的研究結(jié)果表明巨噬細(xì)胞作為細(xì)胞焦亡的主要細(xì)胞，參與了AAA細(xì)胞焦亡的病理過(guò)程。進(jìn)一步探討circHipk3在巨噬細(xì)胞中的生理作用。

在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，作者用LPS誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞焦亡。首先，為了進(jìn)一步確認(rèn)circHipk3是否除了巨噬細(xì)胞外還在血管平滑肌細(xì)胞（VSMC）中發(fā)揮作用，作者檢查了circHipk3在VSMC中的定位、其對(duì)細(xì)胞焦亡的影響以及其相對(duì)含量。作者發(fā)現(xiàn)circHipk3也主要位于細(xì)胞質(zhì)中，可以促進(jìn)VSMC中細(xì)胞焦亡標(biāo)志物NLRP3的表達(dá)，但與巨噬細(xì)胞相比，其在VSMC中的表達(dá)較低，這表明circHipk3主要不在VSMC中起作用。在后續(xù)的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，作者發(fā)現(xiàn)在LPS誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡基礎(chǔ)上，敲低circHipk3降低了qPCR檢測(cè)到的NLRP3、CASP1、IL-1β和IL-18的mRNA水平（圖2F）。透射電子顯微鏡顯示LPS刺激的巨噬細(xì)胞具有指示細(xì)胞焦亡的特征，包括：(1)細(xì)胞腫脹和細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器破壞，(2)大量囊泡和細(xì)胞碎片釋放，(3)染色質(zhì)凝聚和核膜破裂。敲低circHipk3后，這些細(xì)胞焦亡的形態(tài)特征減弱。在染色質(zhì)染色實(shí)驗(yàn)（TUNEL）中，敲低circHipk3導(dǎo)致巨噬細(xì)胞凋亡減少。免疫熒光染色顯示，敲低circHipk3可降低LPS刺激后巨噬細(xì)胞焦亡標(biāo)志物CASP1和NLRP3的激活（圖2G，H）。此外，敲低circHipk3可降低PI染色評(píng)估的巨噬細(xì)胞壞死率（圖2I）。同樣，當(dāng)circHipk3被敲低時(shí)，NLRP3、clCASP1、GSDMD-N、IL-1β和IL-18的蛋白質(zhì)印跡結(jié)果也相似（圖2J）?？傊Y(jié)果表明巨噬細(xì)胞在AAA焦亡中起主導(dǎo)作用，而circHipk3可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡。

圖 2 circHipk3促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡。骨髓來(lái)源的巨噬細(xì)胞(BMDM)用si-SCR或circHipk3小干擾RNA片段轉(zhuǎn)染24 h，然后用濃度為 500 ng/mL 的脂多糖 (LPS) 處理另外24 h

4. 敲低circHipk3可抑制ApoE?/?小鼠中AngII誘導(dǎo)的AAA形成，而過(guò)表達(dá)circHipk3可促進(jìn)AngII誘導(dǎo)的C57BL/6J小鼠中AAA形成

為了進(jìn)一步明確circHipk3是否參與AAA的發(fā)生發(fā)展，作者采用攜帶circHipk3敲除構(gòu)建體的AAV-9（sh-circHipk3）或攜帶circHipk3過(guò)表達(dá)構(gòu)建體的AAV-9（AAVcircHipk3）以及相應(yīng)的假病毒對(duì)照組（(AAV)-SCR-RNA/AAV-mScarlet）進(jìn)行功能獲得和喪失實(shí)驗(yàn)。免疫熒光證實(shí)circHipk3過(guò)表達(dá)或敲低構(gòu)建體成功整合到主動(dòng)脈壁中。qPCR證實(shí)circHipk3過(guò)表達(dá)或circHipk3敲低組小鼠主動(dòng)脈中circHipk3水平上調(diào)或下調(diào)。宏觀觀察發(fā)現(xiàn)，sh-circHipk3小鼠腹主動(dòng)脈膨大明顯小于SCR-RNA組轉(zhuǎn)染的apoE?/?小鼠（圖3A）。同樣，超聲成像也顯示出同樣的趨勢(shì)（圖3B）。與SCR-RNA組相比，敲低circHipk3可以降低AAA的發(fā)生率（圖3C），而sh-circHipk3組的破裂率和主動(dòng)脈最大直徑降低（圖3D，E），表明circHipk3可以促進(jìn)AAA形成。作者進(jìn)一步觀察了circHipk3是否通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞焦亡和ECM降解來(lái)誘導(dǎo)AAA形成。與作者的假設(shè)一致，彈性纖維染色（EVG）顯示敲低circHipk3可以抑制AngII誘導(dǎo)的彈性蛋白降解，膠原纖維染色（Masson）顯示sh-circHipk3組小鼠的纖維化較少（圖3F，G）。免疫組化染色顯示，在sh-circHipk3小鼠中，巨噬細(xì)胞標(biāo)志物CD68、細(xì)胞焦亡標(biāo)志物NLRP3、CASP1和金屬蛋白酶MMP2和MMP9的表達(dá)顯著降低（圖3H-L）。Western印跡結(jié)果表明，敲低circHipk3可降低小鼠主動(dòng)脈中NLRP3、GSDMD-N、cleavedCASP1、IL-18、IL-1β、MMP2和MMP9的表達(dá)水平（圖3M）。相反，與AAV-mScarlet組相比，在受AngII刺激的C57BL/6J小鼠中過(guò)表達(dá)circHipk3可促進(jìn)AAA形成（圖4A），而超聲成像（圖4B）、AAA發(fā)生率（圖4C）、AAA破裂率（圖4D）和最大主動(dòng)脈直徑（圖4E），反映AAA病變嚴(yán)重程度的circHipk3在AAV-mScarlet組中增加。與這些結(jié)果一致，過(guò)表達(dá)circHipk3促進(jìn)了AngII誘導(dǎo)的彈性蛋白降解（圖4F），AAV-circHipk3小鼠表現(xiàn)出更多的纖維化（圖4G）。免疫組織化學(xué)顯示，過(guò)表達(dá)circHipk3上調(diào)了巨噬細(xì)胞標(biāo)志物CD68、細(xì)胞焦亡標(biāo)志物NLRP3、CASP1、金屬蛋白酶MMP2和MMP9的表達(dá)（圖4H-L）。Westernblot結(jié)果顯示，過(guò)表達(dá)circHipk3顯著增加了細(xì)胞焦亡標(biāo)志物NLRP3、GSDMDN、cleavedCASP1、IL-18、IL-1β、金屬蛋白酶MMP2和MMP9的表達(dá)（圖4M）。根據(jù)這些結(jié)果，circHipk3足以通過(guò)促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡來(lái)引發(fā)AAA，隨后觸發(fā)炎性細(xì)胞因子分泌和ECM降解。為了進(jìn)一步闡明circHipk3在AAA內(nèi)巨噬細(xì)胞中的作用，作者生成了HBAAV2/2-F4/80病毒，該病毒含有驅(qū)動(dòng)circHipk3表達(dá)的巨噬細(xì)胞特異性啟動(dòng)子。在確認(rèn)主動(dòng)脈巨噬細(xì)胞成功轉(zhuǎn)導(dǎo)并評(píng)估轉(zhuǎn)導(dǎo)效率后，作者觀察到在針對(duì)腹主動(dòng)脈的巨噬細(xì)胞中特異性過(guò)表達(dá)circHipk3導(dǎo)致AAA病變大小增加，NLRP3表達(dá)上調(diào)。表明circHipk3在巨噬細(xì)胞焦亡中起重要作用，并影響AAA的進(jìn)展。

圖 3 敲低circHipk3可抑制Ang II誘導(dǎo)的AAA形成并降低與細(xì)胞焦亡和金屬蛋白酶相關(guān)的炎癥分子的水平

圖 4 circHipk3的過(guò)度表達(dá)促進(jìn)Ang II誘導(dǎo)的AAA形成并增加與細(xì)胞焦亡和金屬蛋白酶相關(guān)的炎癥分子的水平

5. 敲低circHipk3可抑制C57BL/6J小鼠中PPE誘導(dǎo)的AAA形成，而過(guò)表達(dá)circHipk3可促進(jìn)C57BL/6J小鼠中PPE誘導(dǎo)的AAA形成

為了探索circHipk3對(duì)AAA形成的潛在影響是否獨(dú)立于AngII，并考慮到所用動(dòng)物模型和病毒感染模式的可能影響，作者擴(kuò)展了研究范圍，使用PPE誘導(dǎo)的AAA模型和ADV干預(yù)技術(shù)深入研究circHipk3在AAA發(fā)展中的作用。免疫熒光證實(shí)circHipk3過(guò)表達(dá)或敲低構(gòu)建體成功整合到主動(dòng)脈壁中。qPCR證實(shí)circHipk3過(guò)表達(dá)或circHipk3敲低組小鼠主動(dòng)脈中circHipk3水平上調(diào)或下調(diào)。將PPE應(yīng)用于小鼠腎下主動(dòng)脈外膜2周后，結(jié)果顯示，宏觀上，sh-circHipk3組小鼠腹主動(dòng)脈凸起不明顯，而SCR-RNA組小鼠則無(wú)此表現(xiàn)（圖5A）。此外，sh-circHipk3組小鼠腹主動(dòng)脈最大直徑減?。▓D5B）。彈性纖維（EVG）染色顯示，shcircHipk3組小鼠彈性蛋白的降解程度較SCR-RNA組輕（圖5C）。膠原纖維染色（Masson）結(jié)果顯示，sh-circHipk3組小鼠纖維化程度較低（圖5D）。免疫組織化學(xué)染色顯示，當(dāng)敲低circHipk3時(shí)，巨噬細(xì)胞標(biāo)志物CD68、細(xì)胞焦亡標(biāo)志物NLRP3、CASP1和金屬蛋白酶MMP2和MMP9表現(xiàn)出與AngII誘導(dǎo)的AAA中觀察到的趨勢(shì)相同的趨勢(shì)（圖5E-I）。此外，Westernblot結(jié)果顯示，敲低circHipk3可降低PPE誘導(dǎo)的AAA中NLRP3、GSDMD-N、cl-CASP1、IL-18、IL-1β、MMP2和MMP9的表達(dá)（圖5J）。

相反，從宏觀上看，與ADVmScarlet組相比，C57BL/6J小鼠中circHipk3的過(guò)表達(dá)導(dǎo)致PPE誘導(dǎo)下的AAA擴(kuò)張更顯著（圖6A）。ADV-circHipk3組的最大主動(dòng)脈直徑增加（圖6B）。此外，circHipk3的過(guò)表達(dá)促進(jìn)了PPE誘導(dǎo)的彈性蛋白降解（圖6C），AAV-circHipk3小鼠表現(xiàn)出更多的纖維化（圖6D）。免疫組織化學(xué)顯示，circHipk3的過(guò)表達(dá)上調(diào)了巨噬細(xì)胞標(biāo)志物CD68、細(xì)胞焦亡標(biāo)志物NLRP3、裂解CASP1、金屬蛋白酶MMP2和MMP9的表達(dá)（圖6E-I）。Westernblot結(jié)果顯示，過(guò)表達(dá)circHipk3可顯著增加細(xì)胞焦亡標(biāo)志物NLRP3、GSDMDN、cl-CASP1、IL-18、IL-1β、金屬蛋白酶MMP2和MMP9的表達(dá)（圖6J）?？傮w而言，在PPE誘導(dǎo)的AAA中，circHipk3還會(huì)促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡，從而引發(fā)炎癥因子的分泌和ECM的降解，加速AAA的進(jìn)展。

圖 5 敲低circHipk3可抑制豬胰腺?gòu)椥缘鞍酌?PPE)誘導(dǎo)的AAA形成，并降低與細(xì)胞焦亡和金屬蛋白酶相關(guān)的炎癥分子水平

圖 6 circHipk3的過(guò)度表達(dá)促進(jìn)PPE誘導(dǎo)的AAA形成并增加與細(xì)胞焦亡和金屬蛋白酶相關(guān)的炎癥分子的水平

6. CircHipk3通過(guò)與Stat3相互作用促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡

接下來(lái)，作者進(jìn)一步闡明circHipk3在巨噬細(xì)胞中發(fā)揮作用的潛在機(jī)制。作者進(jìn)行了ChIRP分析并切除了circHipk3特異性帶進(jìn)行質(zhì)譜分析（圖7A）。在將circHipk3特異性結(jié)合蛋白與基因卡中的細(xì)胞焦亡相關(guān)基因重疊后，作者確定了10種重疊的細(xì)胞焦亡相關(guān)蛋白以供進(jìn)一步分析（圖7B）。隨后，作者進(jìn)行了進(jìn)一步分析，以展示GSE51227（PMID：25358394）轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集中10種重疊的細(xì)胞焦亡相關(guān)蛋白的差異表達(dá)。PCA顯示AAA樣本和對(duì)照明顯分離成離散簇（圖7C）。在10種重疊的細(xì)胞焦亡相關(guān)蛋白中，Stat3和Tlr2的表達(dá)水平在GSE51227數(shù)據(jù)集中不同（圖7D，E）。所描繪的熱圖和差異表示圖提供了令人信服的證據(jù)，表明Stat3和Tlr2在GSE51227數(shù)據(jù)集中表現(xiàn)出明顯不同的表達(dá)水平（圖7F、G）。qPCR證實(shí)Stat3和Tlr2水平在AAA中上調(diào)（圖7H）。

作者選擇Stat3作為潛在靶蛋白，因?yàn)樗诩せ頝LRP3炎癥小體中起上游作用，并已確定參與AAA的進(jìn)展。根據(jù)catRAPID網(wǎng)站(http://service.tartaglialab.com/page/catrapid_group)的預(yù)測(cè)，circHipk3可能與Stat3相互作用(圖7I)。此外，作者隨后通過(guò)進(jìn)行RIP測(cè)定證實(shí)了circHipk3和Stat3之間的相互作用，結(jié)果表明，與非特異性IgG抗體相比，抗Stat3抗體可使circHipk3富集(圖7J)。發(fā)現(xiàn)Stat3與circHipk3特異性結(jié)合，這通過(guò)蛋白質(zhì)印跡法得到驗(yàn)證(圖7K)。根據(jù)Genotype-TissueExpression項(xiàng)目(https://gtexportal.org/home/)的表達(dá)數(shù)據(jù)，Stat3mRNA在主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈中高度表達(dá)(圖8L)。Westernbolt的結(jié)果表明Stat3在人AAA中高表達(dá)(圖8M)。接下來(lái)，作者研究了circHipk3和Stat3之間的相互作用是否影響Stat3水平。增強(qiáng)的circHipk3顯著增加了巨噬細(xì)胞中的Stat3蛋白水平(圖7N)。為了闡明circHipk3和Stat3相互作用的分子機(jī)制，作者使用蛋白質(zhì)合成抑制劑環(huán)己酰亞胺(CHX)處理了circHipk3敲低的巨噬細(xì)胞。值得注意的是，與對(duì)照巨噬細(xì)胞相比，circHipk3敲低的巨噬細(xì)胞中Stat3的半衰期顯著縮短，這表明circHipk3對(duì)Stat3降解具有延緩作用。(圖7O)。接下來(lái)，作者進(jìn)一步探討了Stat3的過(guò)表達(dá)是否影響NLRP3和IL-1β以及IL-18的蛋白質(zhì)表達(dá)水平。作者的相關(guān)性分析表明，在細(xì)胞焦亡關(guān)鍵基因中，NLRP3與Stat3的關(guān)聯(lián)程度最高（圖7P、Q）。先前的研究表明，Stat3能夠結(jié)合NLRP3啟動(dòng)子并增強(qiáng)H3K9乙?；蚇LRP3轉(zhuǎn)錄，以及NLRP3/CASP1介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡。19–23Stat3的過(guò)表達(dá)上調(diào)了NLRP3、IL-1β和IL-18的蛋白質(zhì)表達(dá)水平（圖7R–U）。此外，為了證明Stat3促進(jìn)IL-1β和IL-18的成熟，作者評(píng)估了過(guò)表達(dá)Stat3的巨噬細(xì)胞中IL-1β和IL-18的RNA水平，并使用ELISA測(cè)量細(xì)胞上清液中成熟的IL-1β和IL-18的水平。作者的研究結(jié)果表明，Stat3的過(guò)表達(dá)顯著上調(diào)了巨噬細(xì)胞中的RNA水平以及ELISA檢測(cè)的上清液中IL-1β和IL-18的水平。circHipk3的過(guò)表達(dá)增強(qiáng)了NLRP3、IL-1β和IL-18的表達(dá)；然而，這種影響被Stat3的敲低所消除。總之，上述結(jié)果表明circHipk3通過(guò)Stat3-NLRP3-IL-1β/IL-18通路調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞焦亡。

圖 7 CircHipk3通過(guò)與Stat3相互作用促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡

圖 8 CircHipk3通過(guò)促進(jìn)Ptbp1 mRNA降解來(lái)抑制自噬，從而促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡

7. CircHipk3通過(guò)促進(jìn)Ptbp1mRNA降解來(lái)抑制自噬，從而促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡

先前研究表明，細(xì)胞內(nèi)自噬在清除過(guò)量的NLRP3炎癥小體中起著關(guān)鍵作用，自噬的減弱會(huì)導(dǎo)致NLRP3炎癥小體的積累。24–26此外，研究表明circHipk3抑制自噬的形成。27–29作者觀察到過(guò)表達(dá)circHipk3會(huì)抑制自噬相關(guān)蛋白Atg5和Beclin1的表達(dá)(圖8A，B)。相反，敲低circHipk3會(huì)促進(jìn)自噬形成，免疫熒光分析和自噬通量增加(圖8C)都證明了這一點(diǎn)。此外，作者用透射電子顯微鏡觀察到敲低circHipk3后巨噬細(xì)胞的自噬小體顯著增加，表明circHipk3對(duì)自噬有抑制作用。使用維恩圖方法，作者確定了Ptbp1和Snd1是與自噬調(diào)節(jié)相關(guān)的circHipk3下游靶點(diǎn)（圖8D）。RIP測(cè)定證實(shí)了Snd1和Ptbp1與circHipk3的特異性結(jié)合，隨后的蛋白質(zhì)印跡法也證實(shí)了這一點(diǎn)（圖8E-G）。生物信息學(xué)預(yù)測(cè)、qPCR和蛋白質(zhì)印跡分析進(jìn)一步證實(shí)了AAA條件下Ptbp1和Snd1水平升高（圖8H-J）。值得注意的是，circHipk3的過(guò)表達(dá)與Ptbp1表達(dá)增加有關(guān)，表明circHipk3水平與Ptbp1穩(wěn)定性呈正相關(guān)。為了探索circHipk3和Ptbp1相互作用的分子機(jī)制，先前的研究發(fā)現(xiàn)circRNA可以影響Ptbp1mRNA的穩(wěn)定性。作者研究了circHipk3是否會(huì)影響Ptbp1mRNA的穩(wěn)定性并介導(dǎo)Ptbp1的表達(dá)。使用放線菌素D和二甲基亞砜(DMSO)抑制RNA合成的實(shí)驗(yàn)表明，circHipk3會(huì)隨時(shí)間破壞Ptbp1mRNA的穩(wěn)定性(圖8K)。對(duì)Snd1作用的進(jìn)一步研究表明，它顯著影響B(tài)MDM中Ptbp1mRNA的半衰期(圖8L、M)。這使作者假設(shè)Snd1促進(jìn)了circHipk3和Ptbp1mRNA之間的相互作用，從而增強(qiáng)了Ptbp1的穩(wěn)定性。在BMDM中敲低Snd1后進(jìn)行的RNA下拉分析證實(shí)了circHipk3探針對(duì)Ptbp1mRNA的富集減少，突出了Snd1對(duì)circHipk3和Ptbp1-3'UTR結(jié)合能力的影響(圖8N)。此外，在過(guò)表達(dá)circHipk3后，作者觀察到自噬蛋白Beclin1水平下降。然而，當(dāng)作者過(guò)表達(dá)Ptbp1時(shí)，這種影響被逆轉(zhuǎn)了?？傊?，作者的研究結(jié)果表明Snd1可能通過(guò)調(diào)節(jié)circHipk3和Ptbp1RNA分子之間的相互作用來(lái)調(diào)節(jié)Ptbp1mRNA水平。

結(jié)論：

總之，研究結(jié)果表明，circHipk3在促進(jìn)細(xì)胞因子分泌和MMP合成的協(xié)同作用中起著關(guān)鍵作用，從而加劇了巨噬細(xì)胞焦亡并有助于AAA的形成。從機(jī)制上講，circHipk3通過(guò)與Stat3相互作用，增加主動(dòng)脈中的NLRP 3水平，并通過(guò)結(jié)合Snd 1促進(jìn)Ptbp1 mRNA降解以抑制自噬，從而促進(jìn)巨噬細(xì)胞焦亡來(lái)增強(qiáng)這種協(xié)同效應(yīng)。鑒于其在AAA發(fā)病機(jī)制中的中心參與，circHipk3成為減輕AAA形成和破裂的有希望的治療靶點(diǎn)。旨在調(diào)節(jié)circHipk3水平或活性的努力有可能預(yù)防和管理這種使人衰弱的血管疾病。

實(shí)驗(yàn)方法：

qRT-PCR、WB、IF、RNA原位雜交、超聲成像、ChIRP、碘化丙啶染色、TUNEL染色、ELISA、細(xì)胞培養(yǎng)、轉(zhuǎn)染及處理、建立小鼠疾病模型

參考文獻(xiàn)：

Cai D, Li C, Zhang Y, et al. CircHipk3 serves a dual role in macrophage pyroptosis by promoting NLRP3 transcription and inhibition of autophagy to induce abdominal aortic aneurysm formation. Clin Transl Med. 2024;14(12):e70102. doi:10.1002/ctm2.70102