PPP1R3B通过糖原代谢重编程调控巨噬细胞M2极化抑制动脉粥样硬化

本文揭示了PPP1R3B通过激活STAT3信号通路，调控巨噬细胞糖原代谢重编程和M2极化，增强线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）和胆固醇外排，显著抑制动脉粥样硬化（AS）斑块形成，为心血管疾病（ASCVD）治疗提供了新的免疫代谢靶点。

　　

1 引言

心血管疾病（CVD）是全球健康的主要威胁，其中动脉粥样硬化（AS）是导致ASCVD发病和死亡的主要原因。AS是一种慢性血管炎症性疾病，其特征包括内膜损伤、炎症细胞招募、脂质积累、钙化和斑块破裂。在AS发展过程中，巨噬细胞（MΦs）的极化在不同阶段表现出显著差异：早期M2极化占主导，分泌抗炎因子（如IL-10、TGF-β）以缓解炎症并保护动脉内皮细胞；随着疾病进展，MΦ极化向促炎的M1表型转变，释放大量炎症因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12），促进斑块不稳定和疾病进展。

M1 MΦs以糖酵解代谢为主，线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）受损，导致炎症因子分泌增加和活性氧（ROS）产生增多，破坏三羧酸（TCA）循环并促进胆固醇积聚和炎症。相反，抗炎的M2 MΦs具有完整的TCA循环和增强的OXPHOS，由过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）和脂肪酸代谢驱动，抑制促炎通路并促进抗炎反应。M2 MΦs还吞噬氧化低密度脂蛋白（Ox-LDL），这对AS斑块的稳定性至关重要。

2 结果与讨论

2.1 PPP1R3B在人类AS斑块M2 MΦs中表达上调

通过高通量测序和生物信息学分析，发现蛋白磷酸酶1调节亚基3B（PPP1R3B）是连接糖原代谢与MΦ极化的关键调节因子。在人类AS斑块数据集（GSE57614）中，PPP1R3B在M2 MΦs中的表达显著高于M0和M1 MΦs。STRING数据库和Metascape分析显示，PPP1R3B与糖原代谢相关蛋白（如PP1家族和糖原合酶1 GYS1）密切相关。GO/KEGG富集分析进一步证实PPP1R3B与蛋白磷酸化、糖原代谢和胰岛素抵抗相关。

在THP-1来源的MΦs和人斑块组织中的免疫荧光染色显示，PPP1R3B主要与M2 MΦs标志物CD206共定位，而与内皮细胞标志物CD31、平滑肌细胞标志物α-SMA和M1 MΦs标志物CD86的共定位较少。在AS斑块中，CD206和PPP1R3B表达显著降低，而CD86表达增加。外源性胰岛素刺激以浓度和时间依赖性方式增加PPP1R3B表达。

2.2 PPP1R3B在体外诱导M2 MΦ极化并调节其免疫代谢

构建PPP1R3B过表达（ovPPP1R3B）和敲低（shPPP1R3B）载体，发现在MΦs中过表达PPP1R3B显著增加M2 MΦs标志物ARG1的表达，而敲低PPP1R3B则增加M1 MΦs标志物iNOS的表达。PPP1R3B过表达促进M2 MΦs增殖（EdU掺入和集落形成增加），延长G2/M和S期，并通过流式细胞术证实促进M2极化。

在代谢方面，ovPPP1R3B增强泡沫细胞脂质外排，减少糖原积累；而shPPP1R3B则相反。缺氧染色显示M1 MΦs缺氧信号最强，M2 MΦs最弱，泡沫细胞居中。在Apoe^?/?小鼠主动脉冰冻切片中，缺氧区域从早期到晚期AS逐渐增加。缺氧条件下，HIF-1α和PPP1R3B表达增加，p-GYS2水平降低，表明糖原合成酶激活；复氧后这些变化逆转。

2.3 PPP1R3B通过重编程糖原代谢促进M2 MΦ极化抗AS

在体内AS小鼠模型中，ovPPP1R3B促进糖原降解代谢信号通路（p-GSK-3β、p-PYGL）和M2极化信号通路（p-GSK-3β、CTNNB1、PGC-1α、CD206）表达，抑制糖原合成代谢信号通路（p-GYS2）和M1极化信号通路（iNOS）。透射电镜显示shPPP1R3B-M1 MΦs中糖原颗粒积累，而ovPPP1R3B-M2 MΦs中糖原减少。JC-1线粒体膜电位 assay显示ovPPP1R3B增强M2 MΦs线粒体膜电位，而shPPP1R3B降低之。

在Apoe^?/?小鼠中，AAV介导的PPP1R3B过表达增加p-GSK-3β、p-PYGL、CTNNB1、p-PGC-1α和CD206表达，减少p-GYS2和iNOS表达。油红O染色和H&E分析显示ovPPP1R3B减少斑块面积和糖原积累，免疫荧光证实M1极化抑制，M2极化增强。

2.4 STAT3在PPP1R3B调节MΦs免疫代谢中起关键作用

RNA-seq分析ovPPP1R3B和shPPP1R3B MΦs，发现27个差异表达基因（DEGs）主要涉及核苷酸生物合成、泛醌生物合成和细胞因子信号转导通路。Metascape和GSEA分析显示STAT3是PPP1R3B调节MΦ免疫代谢信号通路的关键环节。IP-MS鉴定STAT3为PPP1R3B的高置信度相互作用伙伴。

2.5 PPP1R3B通过STAT3在体外促进M2 MΦ极化和线粒体糖原分解

Co-IP证实PPP1R3B直接结合磷酸化STAT3（p-STAT3），后者与PPAR-γ直接相互作用，PPAR-γ又直接结合p-GSK-3β。双荧光素酶报告实验显示STAT3增加PPP1R3B和PPAR-γ启动子驱动的荧光素酶活性。在MΦs中，ovPPP1R3B和STAT3激动剂1处理增加线粒体蛋白（MT-CO1、MT-CO3）和核蛋白（PPAR-γ、PGC-1α、p-STAT3、CD206）表达，而鱼藤酮抑制这些效应。

JC-1 assay、油红O和PAS染色显示ovPPP1R3B和STAT3激活增强线粒体活性、糖原降解和胆固醇外排，鱼藤酮阻断之。免疫荧光显示缺氧时p-STAT3和PPP1R3B共定位上调，复氧后下调。流式细胞术证实ovPPP1R3B和STAT3激活促进M2极化，鱼藤酮促进M1极化。GST pull-down验证PPP1R3B与p-STAT3直接结合，STAT3抑制剂Stattic剂量依赖性抑制糖原降解和M2极化标志物。

2.6 PPP1R3B通过STAT3信号通路在体内诱导M2 MΦ极化和糖原代谢重编程治疗AS

在Apoe^?/?小鼠中，ovPPP1R3B和STAT3激动剂1处理增强线粒体活性（MT-CO1、MT-CO3）和M2极化（PGC-1α、CD206、PPAR-γ）蛋白表达，鱼藤酮抑制之。ovPPP1R3B和p-STAT3激活减少斑块面积27%，增加糖原分解率86.7%，鱼藤酮阻断。免疫荧光和流式显示ovPPP1R3B/STAT3信号激活促进斑块中CD206⁺ M2 MΦs和FOXP3⁺ Tregs富集。

3 讨论

本研究通过RNA-seq和生物信息学分析发现PPP1R3B是调节AS斑块MΦ免疫代谢的关键靶点。PPP1R3B作为PP1复合物的调节亚基，调控糖原合成和分解。过表达PPP1R3B增强M2 MΦ极化、线粒体活性、脂质外排和糖原降解，敲低则相反。机制上，PPP1R3B结合并激活p-STAT3，后者进入核内启动PPAR-γ转录和M2极化通路（STAT3、PPAR-γ、PGC-1α、CD206），进入线粒体增强膜电位和呼吸链活性（MT-CO1、MT-CO3），促进糖原降解。

4 结论

PPP1R3B过表达激活p-STAT3/PPAR-γ/PGC-1α/CD206轴诱导M2 MΦ极化，同时激活p-STAT3/p-GSK-3β/p-PYGL/p-GYS2轴增强线粒体代谢和糖原能量供应，促进胆固醇外排，抵抗ASCVD。