動脈粥樣硬化是一種以大動脈或中型動脈內(nèi)的脂質(zhì)堆積和細(xì)胞死亡為特征的進(jìn)行性炎癥疾病。在其發(fā)生發(fā)展過程中，動脈粥樣硬化的形成和發(fā)展過程中，巨噬細(xì)胞影響病變的特征，是炎癥信號的關(guān)鍵整合因子。細(xì)胞焦亡是一種以膜孔形成、腫脹和細(xì)胞裂解為特征的炎性細(xì)胞死亡方式。多項研究表明焦亡與動脈粥樣硬化的發(fā)展密切相關(guān)，然而分子機(jī)制仍不清楚。

近期，一項由西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院的吳岳和袁祖貽團(tuán)隊共同完成的研究探索了GSDME在動脈粥樣硬化發(fā)展過程中的轉(zhuǎn)錄機(jī)制，并表明GSDME介導(dǎo)的動脈粥樣硬化過程中的細(xì)胞焦亡可能是動脈粥樣硬化的潛在治療途徑，該研究以“GSDME-mediated pyroptosis promotes the progression and associated inflammation of atherosclerosis”為題發(fā)表在期刊Nature Communications上。

南模生物為該研究提供了GSDME-KO、ApoE?KO敲除小鼠模型。

為了探索動脈粥樣硬化的超微結(jié)構(gòu)，研究者們首先從接受頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)的患者身上獲得了動脈粥樣硬化斑塊，在投射電鏡下觀測發(fā)現(xiàn)，其中許多巨噬細(xì)胞的死亡是由于細(xì)胞焦亡，而對照正常血管，動脈粥樣硬化呈現(xiàn)更高水平的IL-1β、caspase-3和GSDME水平，并且進(jìn)行了原位鄰近連接實驗以及免疫組化，這些結(jié)果表明，GSDME介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡與動脈粥樣硬化性炎癥有關(guān)。

為了研究人類動脈粥樣硬化斑塊的轉(zhuǎn)錄組以及GSDME在動脈粥樣硬化中的定位，研究者們們對有鈣化或出血的晚期人類頸動脈斑塊進(jìn)行了單細(xì)胞RNA序列分析，以探索人類動脈粥樣硬化斑塊的轉(zhuǎn)錄組以及GSDME在其中的定位。數(shù)據(jù)表明，發(fā)現(xiàn)GSDME主要與CD163、CD16和CD68在動脈粥樣硬化區(qū)域共表達(dá)，共定位系數(shù)超過90%。這些數(shù)據(jù)表明GSDME主要在動脈粥樣硬化的巨噬細(xì)胞中表達(dá)。

GSDME主要在動脈粥樣硬化巨噬細(xì)胞中表達(dá)，并且巨噬細(xì)胞GSMDE在晚期人類動脈粥樣硬化具有重要作用。

GSDME is mainly expressed in atherosclerotic macrophages.?

為了探究GSDME在人動脈粥樣硬化斑塊中的表達(dá)是否改變，研究者們分析了基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)集中的32個人動脈粥樣硬化斑塊及其周圍組織，發(fā)現(xiàn)GSDME在人動脈粥樣硬化斑塊中的表達(dá)顯著增加。在人類健康血管和頸動脈粥樣硬化斑塊中同樣檢測，發(fā)現(xiàn)在人類晚期動脈粥樣硬化病變中，完整GSDME和活化GSDME (N-GSDME)蛋白水平顯著升高。

基于動脈粥樣硬化中GSDME表達(dá)的增加，我們想知道GSDME消融是否會抑制動脈粥樣硬化的發(fā)展，8周齡的GSDME^-/-/ApoE^-/-小鼠和對照小鼠(ApoE^-/-)喂食高脂肪飲食12周。染色結(jié)果顯示，與ApoE^-/-小鼠相比，GSDME^-/-/ApoE^-/-小鼠的動脈粥樣硬化病變面積減少了28%，主動脈炎癥反應(yīng)減輕、炎癥因子水平降低等。這些結(jié)果表明GSDME缺乏減輕ApoE^-/-小鼠飲食誘導(dǎo)的動脈粥樣硬化和炎癥。

為了進(jìn)一步評估動脈粥樣硬化刺激對體外GSMDE的表達(dá)，研究利用原代腹腔巨噬細(xì)胞PM和骨髓源性巨噬細(xì)胞BMDM與Ox-LDL進(jìn)行孵育，發(fā)現(xiàn)Ox-LDL誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞GSDME表達(dá)和細(xì)胞焦亡，促進(jìn)動脈粥樣硬化的進(jìn)展。經(jīng)分析，在GSMDE缺乏的小鼠中一些黏附相關(guān)基因顯著下調(diào)，而巨噬細(xì)胞的黏附特性是其遷移的關(guān)鍵因素，而對巨噬細(xì)胞進(jìn)行的遷移以及劃痕試驗也證明了這一點，另外在GSMDE缺乏的局勢細(xì)胞中炎性相關(guān)基因（如TNF/IL-1b以及MCP-1等）的mRNA水平也顯著降低，因此，確定了GSMDE的缺乏抑制了巨噬細(xì)胞的炎性反應(yīng)以及細(xì)胞焦亡。

STAT3被多項研究發(fā)現(xiàn)其在動脈粥樣硬化過程中至關(guān)重要，STAT3可能是動脈粥樣硬化的潛在治療靶點，而利用雷洛昔芬（STAT3抑制劑）可以保護(hù)AopE^-/-小鼠以及兔子以免受誘導(dǎo)形成動脈粥樣硬化，且在使用高脂肪的AopE^-/-小鼠中STAT3的表達(dá)水平顯著增加，因此，研究者們猜測STAT3可能參與GSMDE的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，隨后進(jìn)行過表達(dá)以及敲除試驗后，發(fā)現(xiàn)STAT3與GSMDE表達(dá)直接相關(guān)，且雙螢光素酶試驗表明STAT3增加了GSMDE的啟動，這些數(shù)據(jù)表明了STAT3在GSMDE調(diào)控中的意義，并提示了潛在的相關(guān)治療方案。

總之，本文已經(jīng)證明，在動脈粥樣硬化過程中，GSDME的表達(dá)上調(diào)，GSDME缺乏會減少動脈粥樣硬化斑塊中與熱休克相關(guān)的促炎細(xì)胞因子的釋放。ox-LDL或TNF等炎性細(xì)胞因子通過磷酸化激活STAT3，激活后的STAT3促進(jìn)GSDME轉(zhuǎn)錄。然后，上調(diào)的GSDME增加了caspase3活性，促進(jìn)細(xì)胞凋亡向焦亡的轉(zhuǎn)化。這些發(fā)現(xiàn)表明，調(diào)節(jié)GSDME轉(zhuǎn)錄和caspase3/GSDME通路可能是減少動脈粥樣硬化的途徑。