Circ Res 巨噬细胞mTORC2缺失通过FoxO1和IL-1β信号通路驱动动脉粥样硬化

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶，属于PI3K相关激酶家族，是细胞生长、代谢和应激反应的主要调控因子。mTOR催化核心存在于两个结构和功能不同的多蛋白复合物mTORC1 (mTOR complex 1)和mTORC2中。mTORC1含有mTOR的调节相关蛋白Raptor，mTORC2含有mTOR的雷帕霉素不敏感伴侣Rictor，这两个亚基对于mTORC1和mTORC2的功能和定位是必需的。因此，Raptor或Rictor的基因缺失被广泛用于阻断mTORC1或mTORC2信号。mTORC1和mTORC2调节不同的细胞过程，mTORC1主要通过调控自噬和溶酶体生物发生来控制合成代谢-分解代谢平衡，而mTORC2主要通过调控PI3K信号通路效应因子的磷酸化，如PKC、SGK和Akt，来调节细胞增殖和凋亡。

已有文章表明，mTORC1的激活会促进动脉粥样硬化。在ApoE^-/-小鼠中，巨噬细胞特异性mTORC1的失活显著减少了动脉粥样硬化病变的形成，并伴有斑块巨噬细胞含量、凋亡细胞和坏死核心区域的减少。然而，mTORC2在动脉粥样硬化中的作用尚不清楚。mTORC2信号在单核细胞和巨噬细胞中的研究是矛盾的。最近一项研究表明，单核-巨噬细胞特异性敲除Rictor的LDLR^-/-小鼠明显抑制了早期动脉粥样硬化的进展，而巨噬细胞特异性沉默Rictor可以通过阻断凋亡细胞的清除，促进动脉粥样硬化的进展。总之，了解mTORC1和mTORC2信号通路的不同作用对于开发安全有效的治疗心血管疾病和其他mTOR相关疾病的药物至关重要。

2023年6月23日，匹兹堡大学医学院的Babak Razani教授团队在Circulation Research杂志发表了题为“Loss of Macrophage mTORC2 Drives Atherosclerosis via FoxO1 and IL-1β Signaling”的研究论文。该研究首次报道了巨噬细胞mTORC2信号通路缺失通过FoxO1介导IL-1β转录和分泌的增加来加重动脉粥样硬化，并进一步发现巨噬细胞mTOR整体缺失(mTORC1和mTORC2)对动脉粥样硬化的净影响最小，这意味着巨噬细胞中mTOR信号的两个分支以相反的方式调节动脉粥样硬化。因此，有效的临床治疗可能需要选择性抑制mTORC1或选择性激动mTORC2来避免不良反应的负面影响。

首先，作者为了评估巨噬细胞mTORC2信号缺失对斑块进展的影响，构建了巨噬细胞特异性敲除Rictor (mϕRictor-KO)的小鼠。通过对mϕRictor-KO小鼠和同窝小鼠进行了8周高脂喂养后，发现mϕRictor-KO小鼠主动脉根部的动脉粥样硬化斑块显著增大，同时病变内坏死核心负荷和凋亡标志物均增加，且凋亡标志物与巨噬细胞存在高度共定位，表明巨噬细胞的死亡可能在mTORC2信号缺失导致的动脉粥样硬化中发挥了重要作用。

由于mϕRictor-KO小鼠具有明显的斑块复杂性和细胞死亡表型，而斑块复杂性的增加与损伤相关分子模式(DAMPs)的分泌和继发性坏死巨噬细胞/泡沫细胞的积累及坏死核心的扩张引起的炎症小体/IL-1β的活化有关。因此，作者推测IL-1β信号通路可能在mTORC2缺失的情况下参与了斑块内的促炎进程。作者通过加入LPS+ATP刺激，充分诱导炎性小体/IL-1β的活化后，发现Rictor缺失导致巨噬细胞IL-1β分泌和转录明显升高，IL-1β前体的表达也明显升高。为了在动脉粥样硬化相关的背景下证实和扩展这一发现，作者进一步检测了胆固醇晶体诱导的IL-1β分泌，结果表明Rictor-KO巨噬细胞中IL-1β的产生也出现了类似的增加。这些结果表明，沉默mTORC2信号可通过转录激活促进LPS诱导的IL-1β的产生。

为了明确mTORC2调控IL-1β表达的机制，作者检测了IL-1β转录的典型诱导因子NF-κB和FoxO1的变化。既往研究表明，FoxO1与NF-κB共同调控IL-1β的表达。此外，mTORC2信号通路通过调控Akt介导的磷酸化使FoxO1失活，从而阻断FoxO1核易位和与靶基因启动子的结合。与此一致的是，作者发现，mTORC2缺乏显著降低了LPS诱导的Akt激活和FoxO1磷酸化，这是FoxO1激活的标志。作者利用FoxO1 siRNA，证实了FoxO1在mTORC2缺乏的巨噬细胞中调控IL-1β表达的必要性。同时，FoxO1抑制剂AS1842856能够抑制mϕRictor-KO小鼠单核细胞中IL-1β的表达升高。

最后，作者构建了髓系特异性mTOR缺失小鼠来评价mTOR信号通路整体抑制对动脉粥样硬化的影响。结果表明，与对照组相比，巨噬细胞mTOR缺失对血清代谢、斑块大小及细胞凋亡均无明显影响，仅有斑块中巨噬细胞含量的降低。以上结果表明，巨噬细胞中mTOR的缺失对斑块发展的整体影响有限。

综上，该研究首次提供了巨噬细胞mTORC2通过抑制IL-1β介导的炎症延缓动脉粥样硬化的证据。本研究进一步表明，FoxO1转录激活的减弱是这一现象发生的主要机制，在体外和体内mTORC2缺失的情况下，通过药物抑制FoxO1可以减少IL-1β前体和IL-1β的产生。最后，作者还使用巨噬细胞特异性mTOR缺失小鼠模型来检测mTORC1和mTORC2联合缺乏的效应。结果表明，mTORC1和mTORC2信号通路在动脉粥样硬化斑块进展中具有相反的作用。这项研究揭示了动脉粥样硬化巨噬细胞中mTORC2信号转导的关键机制，这将为未来的药物开发和选择性mTOR靶向治疗提供重要的理论依据。

原文链接：

https://www.ahajournals.org/doi/abs/10.1161/CIRCRESAHA.122.321542?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed