糖尿病的发展可能会导致多种并发症的发生，其中，动脉粥样硬化的发展会增加心血管事件的发生率。糖尿病相关动脉粥样硬化涉及过度的免疫细胞募集和斑块形成，具体来说，名为巨噬细胞的免疫细胞会释放趋化因子和细胞因子等分子，从而引起炎症并导致动脉斑块形成。然而，糖尿病动脉粥样硬化过程的确切分子机制仍然知之甚少。
2024 年 2 月 29 日，一项题为 Deficiency of lncRNA MERRICAL abrogates macrophage chemotaxis and diabetes-associated atherosclerosis 的临床前研究发表在 Cell Reports 杂志，为解开糖尿病动脉粥样硬化的复杂过程提供了新的见解。
来自哈佛大学医学院布列根和妇女医院的研究团队通过对糖尿病动脉粥样硬化小鼠模型的遗传分析，确定了一种特定的长链非编码 RNA（lncRNA）序列，他们将其命名为 MERRICAL，该 lncRNA 序列参与将巨噬细胞募集到动脉壁。随着小鼠动脉粥样硬化的进展，研究人员发现动脉病变处（即动脉粥样硬化斑块积聚并损害动脉的区域）MERRICAL 的表达显著增加。
此外，当研究团队通过递送抑制剂以降低 MERRICAL 表达水平时，他们观察到巨噬细胞募集以及动脉粥样硬化和主动脉病变形成显著减少（主动脉窦病变形成减少 74%，降主动脉病变形成减少 86%）。
图 1（来源：Cell Reports）
研究内容
1. 糖尿病相关动脉粥样硬化中关键 lncRNA MERRICAL 的发现
首先，研究团队构建了饮食诱导的糖尿病动脉粥样硬化小鼠模型，并对小鼠主动脉内膜的 RNA 样本进行了转录组学分析。RNA 测序（RNA-seq）分析共捕获了 16917 个 mRNA 和 2807 个 lncRNA。
随后，研究人员进行 DEseq2 分析以鉴定出显著差异表达的转录本，最终发现总共有 140 个 lncRNA 和 2763 个 mRNA 存在差异表达。其中，失调程度最高的非编码转录物是 lncRNA AI662270，后续将其命名为 MERRICAL。
研究结果表明，lncRNA MERRICAL 在主动脉内膜中富集。组织分析显示，与肝脏和肺部相比，lncRNA MERRICAL 在骨髓（BM）、脾脏、胸腺和外周血单核细胞（PBMCs）中高度富集。此外，通过比较不同类型的免疫细胞，lncRNA MERRICAL 在巨噬细胞中表达最高，尤其是活化的腹膜巨噬细胞。lncRNA MERRICAL 的表达随着骨髓源性巨噬细胞（BMDMs）和的 M1 巨噬细胞（参与促炎反应）的分化呈指数上调。
为了进一步评估动脉粥样硬化病变的细胞特异性，RNA-ISH 发现，在动脉粥样硬化病变的巨噬细胞标志物 F4/80（粉红色）附近发现了 MERRICAL（绿色），表明对病变巨噬细胞具有高特异性（图 2K）。
图 2（来源：Cell Reports）
2. MERRICAL 参与巨噬细胞促炎反应和和趋化性的调控
为了探索 lncRNA MERRICAL 在调节巨噬细胞功能中的作用，他们对静息期（对照）和炎症期（LPS 诱导）的 BMDMs 进行了 MERRICAL 敲低（KD），以降低其在 BMDMs 中的表达。
随后，他们对 MERRICAL 敲低的 BMDMs 进行了转录组学分析。值得注意的是，在下调的通路中显示出多种炎症通路，包括炎性体通路、IL-2 信号通路、IL-3 信号通路、STAT3 信号通路、趋化因子信号通路和 IL-8 信号通路，并且观察到几个下调的促炎转录物，包括 Ccl3 和 Ccl4，这是 MERRICAL 的两个邻近基因。
通过进一步分析，Ccl3 和 Ccl4 被认为是 MERRICAL 敲低的 BMDMs 中 DEGs 下降幅度最大的，也是糖尿病动脉粥样硬化进展过程中 DEGs 上调幅度最大的。这些结果表明 lncRNA MERRICAL 可能通过其邻近基因 Ccl3 和 Ccl4 的顺式调控，参与炎症反应和趋化性的调控。
图 3（来源：Cell Reports）
为了进一步研究 MERRICAL 在调节 BMDMs 的免疫反应中的作用，接下来他们探索了 MERRICAL 功能缺失和功能获得的影响。结果显示，MERRICAL 功能缺失后，BMDMs 的细胞活力和凋亡均未受影响，但 Ccl3 和 Ccl4 在基因和蛋白水平上的表达均下降。
后续在 Transwell 迁移实验中，他们发现 lncRNA MERRICAL 功能缺失会导致 BMDMs 迁移显著减少，并证实这一影响与 Ccl3 和 Ccl4 相关。在机制上，MERRICAL 引导 WDR5-MLL1 复合体通过 H3K4me3 修饰激活 CCL3 和 CCL4 转录。
3. MERRICAL 沉默抑制促炎反应和糖尿病相关动脉粥样硬化
为了探索 lncRNA MERRICAL 在调节糖尿病相关动脉粥样硬化进展中的作用，研究人员观察了 MERRICAL 沉默对小鼠糖尿病相关动脉粥样硬化的影响。研究结果表明，MERRICAL 沉默通过抑制白细胞向主动脉壁聚集和促炎反应，使得主动脉窦病变形成减少 74%，降主动脉病变形成减少 86%，显著缓解了糖尿病相关动脉粥样硬化的进展。
图 4（来源：Cell Reports）
总结
该研究在糖尿病相关动脉粥样硬化的进展过程确定了一种参与慢性炎症和脂质沉积的长链非编码 RNA（lncRNA）序列 —— MERRICAL。MERRICAL 参与调节趋化反应和炎症反应，缺乏 MERRICAL 可以抑制白细胞向主动脉壁聚集和促炎反应，显著减少病变形成。这一研究结果有助于揭示糖尿病相关动脉粥样硬化的复杂过程，可能为未来的人类治疗干预提供新的策略。
通讯作者 Mark W. Feinberg 表示：「我们的工作为糖尿病相关血管壁受损的靶点提供了新的见解，并确定了能够逆转糖尿病加速动脉粥样硬化的关键治疗靶点。」
图 5（来源：Cell Reports）
拓展阅读：糖尿病相关动脉粥样硬化如何治疗？
1. 生活方式干预
运动：每周至少 150 分钟中等强度运动，或者 75 分钟高强度运动，或等量两种强度活动的组合；
饮食：合理膳食、营养均衡，适当限制游离糖和钠盐摄入，戒烟限酒。
2. 规范血糖、血压管理
糖尿病患者应严格管理血糖，制定恰当的降糖目标，大多数 1 型或 2 型糖尿病患者的 HbA1c 目标为 < 7.0%；老年人和体弱者的血糖标准可适当放宽。
如果伴随有高血压现象，需要强化血压管理，一般高血压患者血压降至 140/90 mmHg 以下；能耐受者和部分高危患者可进一步降至 130/80 mmHg 以下；80 岁以上患者，血压应控制在 150/80 mmHg 以下。
3. 药物治疗
3.1 他汀类药物
他汀类药物作为治疗血脂异常的基础，可以降低血液中的 LDL-C 水平，进而抑制动脉粥样硬化斑块的生长。同时，他汀类药物具有抗炎作用，可以有效降低炎性生物标志物的水平。
当使用他汀类药物仍无法达到 LDL-C 控制目标时，可联用 PCSK9 抑制剂。
3.2 抗血小板药物
抗血小板药物被广泛用于心脑血管事件的预防和治疗。
若患者存在明显的颈动脉狭窄（狭窄 ≥ 50%），一般应服用阿司匹林（75 ~ 150 mg/d）；
若患者只是存在一处或多处斑块，但未导致管腔狭窄，或虽有狭窄但狭窄程度 < 50%，则需要结合患者所存在的其他心血管危险因素确定是否需要服用阿司匹林。
若患者具有以下 ≥ 3 种危险因素，且无法有效纠正这些危险因素时，则建议用阿司匹林（75 ~ 150 mg/d）：
男性 ≥ 50 岁或女性绝经期后；
得到初步控制的高血压（高血压患者经治疗后血压 < 150/90 mmHg）；
糖尿病；
高胆固醇血症（TC ≥ 6.2 mmol/L 或 LDL-C ≥ 4.1 mmol/L 或 HDL-C < 1.0 mmol/L）；
肥胖（体质量指数 ≥ 28）；
早发心血管病家族史（父母一方或双方男性 < 55 岁，女性 < 65 岁发病）；
吸烟。
若对阿司匹林不耐受，则使用氯吡格雷、替格瑞洛或吲哚布芬等抗血小板药物代替。
Chen et al. Deficiency of lncRNA MERRICAL abrogates macrophage chemotaxis and diabetes-associated atherosclerosis, Cell Reports (2024), https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.113815
联系客服
