《Cell Death & Disease》：HDAC6 deficiency exacerbates atherosclerosis via STAT3-K685 acetylation-mediated CD36/SR-A upregulation in macrophages
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本研究揭示了HDAC6在动脉粥样硬化（AS）中的关键保护作用。研究人员发现HDAC6缺失会通过增强STAT3第685位赖氨酸（K685）乙酰化，进而上调清道夫受体CD36和SR-A的表达，促进巨噬细胞脂质摄取和泡沫细胞形成，最终加剧ApoE-/-小鼠的动脉粥样硬化病变。该研究阐明了HDAC6-STAT3-CD36/SR-A轴在AS中的新机制，为靶向HDAC6治疗AS提供了理论依据。
在心血管健康领域，动脉粥样硬化（Atherosclerosis, AS）是一种普遍且危险的慢性动脉疾病，其特征是脂质（如胆固醇）在动脉内膜下异常积聚。在这个过程中，循环中的单核细胞会进入血管壁，分化为巨噬细胞。这些巨噬细胞如果过度摄取氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL），就会变成充满脂滴的“泡沫细胞”，这是动脉粥样硬化发生和发展的核心事件。尽管科学家们已经识别出许多AS的风险因素，但对于驱动疾病启动和进展的上游信号分子，尤其是表观遗传调控因子，仍然知之甚少。组蛋白去乙酰化酶（HDACs）家族是一类重要的表观遗传调控因子，其不同成员在AS中扮演着复杂甚至相反的角色，这使得开发针对特定HDAC成员的精准疗法面临挑战。
正是在这一背景下，研究人员将目光投向了HDAC6，它是HDAC家族中一个比较独特的成员，主要存在于细胞质中。近期研究表明HDAC6在脂肪细胞和肝脏的脂质代谢中发挥作用，那么它在动脉粥样硬化的核心环节——巨噬细胞泡沫细胞形成中，又扮演着什么角色呢？为了回答这个问题，由Bin Wang领导的研究团队在《Cell Death & Disease》上发表了一项重要研究，揭示了HDAC6通过调控STAT3乙酰化来影响巨噬细胞功能，从而在动脉粥样硬化中发挥保护作用的新机制。
研究人员为开展本研究，主要运用了以下几项关键技术：生物信息学分析（利用GEO数据库GSE23746和GSE21545的动脉粥样硬化患者样本数据）、基因工程小鼠模型构建（系统性HDAC6基因敲除（HDAC6-/-）及其与ApoE-/-小鼠杂交获得双敲除（ApoE-/-/HDAC6-/-）小鼠）、体外细胞模型（小鼠RAW264.7巨噬细胞系和原代骨髓来源巨噬细胞（BMDM）的基因敲降、质粒过表达及药物干预）、脂质代谢功能检测（胆固醇摄取、β-氧化测定）、分子生物学技术（免疫印迹、免疫共沉淀、免疫荧光）以及组织学分析（油红O染色、H&E染色、Masson染色）。
HDAC6 Negatively Correlates with Systemic Lipid Metabolism and Monocyte Expression in Atherosclerosis
研究伊始，团队通过分析GEO数据库发现，与健康对照相比，颈动脉粥样硬化患者单核细胞中的HDAC6表达显著下调。在动物实验中，高脂饮食（HFD）喂养的HDAC6-/-小鼠出现了体重异常增加、肝脏肥大以及血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平显著升高的代谢紊乱表型。生存分析进一步提示，在老年患者中，斑块内较低的HDAC6表达与不良预后相关。这些结果从临床数据和整体动物水平表明，HDAC6的表达缺失与系统脂质代谢异常和动脉粥样硬化存在负相关。
HDAC6 Deficiency Promotes Lipid Uptake and Accumulation in Macrophages
接下来，研究深入到细胞层面。他们在巨噬细胞中敲低HDAC6后发现，即使在没有ox-LDL刺激的情况下，细胞内的脂质积累也显著增加；当用ox-LDL处理时，脂质积累更为剧烈。这种促进泡沫细胞形成的作用在源自HDAC6-/-小鼠的原代巨噬细胞中也得到了验证。机制探索表明，HDAC6缺失主要增强了巨噬细胞的胆固醇摄取能力，其关键脂质摄取受体CD36和SR-A的mRNA和蛋白水平均显著上调，而脂质流出和β-氧化能力的变化相对较小。这说明HDAC6缺失通过增强巨噬细胞的脂质摄取途径，而非显著抑制清除途径，来促进泡沫细胞形成。
HDAC6 Deacetylase Dysfunction Regulates STAT3 K685 Deacetylation
那么，HDAC6是如何调控脂质摄取受体的表达呢？HDAC6兼具去乙酰化酶活性和泛素结合能力。研究人员通过功能回复实验发现，只有具有去乙酰化酶活性的野生型HDAC6（HDAC6-WT）能够逆转HDAC6敲低引起的脂质积累，而去乙酰化酶失活突变体（HDAC6-Ci）或HDAC6特异性抑制剂Tubastatin A（TubA）则无此效果，这表明HDAC6的去乙酰化酶活性是其功能关键。已知转录因子STAT3的活化（包括磷酸化和乙酰化）能促进泡沫细胞形成。本研究创新性地发现，HDAC6缺失或抑制会显著增加STAT3第685位赖氨酸的乙酰化（ac-STAT3(K685)）及其磷酸化（p-STAT3）水平。进一步的机制研究表明，HDAC6能够与STAT3直接相互作用，其第二个催化结构域（CD2）是结合所必需的。HDAC6-WT（而非HDAC6-Ci）可以抑制由CBP（一种乙酰转移酶）引起的STAT3 K685乙酰化。此外，HDAC6缺失导致乙酰化的STAT3更多地聚集在细胞核内，提示其转录活性增强。
HDAC6 Deacetylase Inactivation Promotes STAT3/CD36/SR-A-Mediated Lipid Uptake.
为了确认STAT3是HDAC6下游的关键效应分子，研究人员在HDAC6敲低的巨噬细胞中进一步敲低了STAT3。结果发现，STAT3的缺失可以挽救HDAC6敲低导致的脂质积累、胆固醇摄取增加以及CD36和SR-A的上调。更关键的是，他们构建了STAT3敲低的细胞，并分别回补野生型STAT3（STAT3-WT）或一个无法被乙酰化的突变体（STAT3-K685G）。在抑制HDAC6活性的情况下，回补STAT3-WT能显著上调CD36和SR-A的表达并促进脂质积累，而回补STAT3-K685G则效果微弱。这强有力地证明，HDAC6缺失正是通过增强STAT3的K685位点乙酰化，进而驱动CD36和SR-A的表达，最终导致巨噬细胞脂质摄取增加和泡沫细胞形成。
HDAC6 Deficiency Aggravates Atherosclerotic Lesions in ApoE-/-Mice
最后，研究在动脉粥样硬化经典模型ApoE-/-小鼠中验证了HDAC6的功能。与单纯的ApoE-/-小鼠相比，ApoE-/-/HDAC6-/-双敲除小鼠在HFD喂养后，体重和血清TC、LDL-C水平更高，主动脉和主动脉根部的动脉粥样硬化病变面积更大，脂质沉积更多，胶原沉积增加，并且斑块中浸润的CD68+巨噬细胞和CD11b+单核/巨噬细胞也显著增多。更重要的是，对小鼠主动脉斑块的免疫荧光分析显示，双敲除小鼠斑块内ac-STAT3(K685)、CD36和SR-A的信号强度均明显高于ApoE-/-对照组，这就在整体动物水平上完美印证了体外细胞实验发现的HDAC6/ac-STAT3(K685)/CD36/SR-A信号轴。
综上所述，这项研究通过多层次、多角度的实验证据，阐明了HDAC6在动脉粥样硬化中扮演的关键保护角色。其核心机制在于：HDAC6通过其去乙酰化酶活性，直接去乙酰化转录因子STAT3的K685位点，从而抑制STAT3的转录活性。当HDAC6缺失或功能被抑制时，STAT3 K685乙酰化水平升高，激活其下游靶基因CD36和SR-A的转录，最终增强巨噬细胞对ox-LDL的摄取能力，加速泡沫细胞形成和动脉粥样硬化进展。
该研究的发现具有重要的理论和临床意义。首先，它揭示了一条全新的HDAC6-STAT3-CD36/SR-A信号轴，深化了我们对表观遗传调控在动脉粥样硬化中作用的理解。其次，研究明确了HDAC6与同家族其他成员（如HDAC9）在动脉粥样硬化中可能发挥不同甚至相反的作用，这警示我们在开发以HDAC为靶点的治疗策略时，必须考虑亚型特异性，避免使用广谱抑制剂可能带来的副作用。最后，这项研究为未来开发以HDAC6为靶点的激动剂或相关通路调节剂，用于动脉粥样硬化的精准防治提供了潜在的分子靶点和理论依据。
