抗酒石酸酸性磷酸酶5 (ACP5) 通过调控巨噬细胞极化和促进铁死亡加剧动脉粥样硬化

《Free Radical Biology and Medicine》：Tartrate-Resistant Acid Phosphatase 5 (TRAP/ACP5) aggravates atherosclerosis by regulating macrophage polarization and promoting ferroptosis

动脉粥样硬化是心血管疾病的病理基础，但其调控机制复杂。本刊近期发表的研究聚焦于Tartrate-Resistant Acid Phosphatase 5 (ACP5)，揭示了该分子在动脉粥样硬化中通过调节巨噬细胞极化状态（M1/M2）及诱导巨噬细胞铁死亡来加剧疾病进程的新机制，为相关疾病的治疗提供了新的潜在靶点。

　　

动脉粥样硬化（Atherosclerosis， AS）是威胁全球人类健康的主要心血管疾病之一，其本质是动脉壁内持续的脂质驱动性慢性炎症反应。在这一复杂的病理过程中，巨噬细胞扮演着核心角色，它们的功能状态——特别是其促炎的M1型与抗炎修复的M2型之间的极化平衡——深刻影响着斑块的形成、进展与稳定性。尽管现有干预手段（如他汀类药物、PCSK9单克隆抗体等）取得了一定成效，但心血管疾病的发病率与死亡率仍在全球范围内持续攀升，这意味着我们仍需深入探索其发病机制，以寻找更有效的治疗策略。

抗酒石酸酸性磷酸酶5 (Tartrate-Resistant Acid Phosphatase 5， ACP5) 最初作为破骨细胞的标志物被发现，在骨骼发育和稳态维持中起重要作用。近年来研究发现，ACP5在多种癌症中高表达，并参与炎症性疾病的过程。然而，这个在骨髓来源细胞（如巨噬细胞）中本就存在的蛋白，在动脉粥样硬化这个经典的慢性炎症性疾病中究竟扮演着什么角色？其具体作用机制又是如何？这成为了一个亟待解答的科学问题。

针对以上问题，南华大学衡阳医学院附属南华医院心血管内科的研究团队在《Free Radical Biology and Medicine》上发表了一项研究，系统地探讨了ACP5在动脉粥样硬化中的作用及分子机制。他们发现，ACP5是推动动脉粥样硬化恶化的一个关键“推手”。在高脂饮食喂养的Apoe^-/-小鼠的主动脉组织和斑块内巨噬细胞中，ACP5的表达显著升高。更有意思的是，当研究人员使用ACP5抑制剂AubipyOMe对小鼠进行药物干预，或者利用基因工程手段特异性敲除小鼠巨噬细胞中的ACP5基因时，动脉粥样硬化斑块面积显著缩小，斑块内促炎的M1型巨噬细胞比例也明显下降。相反，如果让巨噬细胞过表达ACP5，则会加速斑块形成，并增加M1型巨噬细胞的浸润。这些强有力的在体实验证据清晰地表明，ACP5是动脉粥样硬化进展的一个“坏分子”。

为开展此项研究，作者团队综合利用了多种关键技术方法。在动物模型层面，他们使用了高脂饮食诱导的Apoe^-/-小鼠动脉粥样硬化模型，并通过Cre/loxP系统构建了巨噬细胞特异性ACP5敲除（Apoe^-/-ACP5^MCKO）小鼠，以及通过尾静脉注射携带F4/80启动子驱动的ACP5腺相关病毒（AAV-ACP5）实现巨噬细胞特异性过表达。在细胞实验层面，主要使用了小鼠骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）和RAW264.7巨噬细胞系，通过siRNA敲低和质粒转染过表达来操纵ACP5的表达。关键的分析技术包括：油红O染色和苏木精-伊红（H&E）染色用于评估斑块面积；流式细胞术分析巨噬细胞极化（M1：CD86⁺；M2：CD206⁺）；免疫荧光和多重免疫组化（mIHC）进行蛋白共定位和表达水平检测；蛋白质印迹（Western blot）和实时定量PCR（RT-qPCR）检测蛋白和mRNA表达；液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）和免疫共沉淀（Co-IP）用于寻找和验证ACP5的相互作用蛋白；Phos-tag SDS-PAGE检测蛋白磷酸化水平；此外，还利用荧光探针（RhoNox-1， C11-BODIPY^581/591）、生化检测试剂盒（谷胱甘肽GSH、丙二醛MDA）和透射电子显微镜（TEM）来评估细胞铁死亡的关键指标。

以下是该研究的主要发现：

ACP5在动脉粥样硬化斑块中表达上调

研究人员首先通过公共数据库分析和动物实验证实，ACP5在人类动脉粥样硬化斑块以及高脂饮食喂养的Apoe^-/-小鼠的主动脉中表达均显著上调。更重要的是，免疫荧光共定位分析显示，这种上调特别发生在斑块内的巨噬细胞（与F4/80标记共定位）中。

ACP5的药理抑制和遗传过表达在体内验证其促动脉粥样硬化作用

给予ACP5抑制剂AubipyOMe能显著减少小鼠主动脉根部和整体主动脉的斑块面积，并降低斑块内M1型巨噬细胞的比例。相反，通过病毒载体在巨噬细胞中特异性过表达ACP5，则会加剧斑块形成并增加M1型巨噬细胞浸润。

ACP5调控巨噬细胞极化

体外实验表明，在骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）中敲低ACP5会抑制脂多糖（LPS）诱导的M1型极化，而过表达ACP5则会抑制白细胞介素-4（IL-4）诱导的M2型极化。

ox-LDL通过JAK2/STAT3通路上调巨噬细胞中ACP5的表达

研究进一步探讨了ACP5上调的机制。在RAW264.7巨噬细胞中，ox-LDL（氧化低密度脂蛋白）能显著上调ACP5的表达。免疫荧光显示ACP5与磷酸化的STAT3（p-STAT3）共定位，而使用JAK2抑制剂fedratinib可以逆转ox-LDL对ACP5的上调作用，表明ox-LDL通过经典的JAK2/STAT3信号通路上调ACP5。

ACP5与VDAC3相互作用并促进其去磷酸化

为了探索ACP5的下游作用靶点，研究人员通过LC-MS/MS和Co-IP技术，发现ACP5与线粒体外膜通道蛋白电压依赖性阴离子通道3（VDAC3）存在直接相互作用。更重要的是，作为磷酸酶，ACP5能促进VDAC3的去磷酸化：敲低ACP5会增加VDAC3的磷酸化水平，而过表达ACP5则会降低其磷酸化。

ACP5调控巨噬细胞铁死亡

鉴于VDAC3在铁死亡（Ferroptosis）中的作用，研究团队深入探究了ACP5是否影响铁死亡。在RAW264.7细胞中，敲低ACP5能缓解ox-LDL诱导的细胞活力下降，提升谷胱甘肽（GSH）水平，并降低Fe²⁺、丙二醛（MDA）和脂质过氧化物的积累；而过表达ACP5则产生相反的效果，且这些效应可被铁死亡抑制剂Ferrostatin-1（Fer-1）逆转。

巨噬细胞特异性敲除ACP5在体内减轻动脉粥样硬化并抑制铁死亡

最后，在巨噬细胞特异性ACP5敲除（Apoe^-/-ACP5^MCKO）小鼠模型中，研究人员证实，敲除ACP5能显著减轻高脂饮食诱导的动脉粥样硬化斑块形成，并降低腹腔灌洗液中M1型巨噬细胞的比例。同时，敲除组小鼠主动脉根部4-羟基壬烯醛（4-HNE，脂质过氧化标记物）表达减少，萎缩的线粒体数量下降，而GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4，关键的铁死亡抑制蛋白）的表达则得到恢复。-/- mice.">-/- mice.">

结论与讨论：

综上所述，这项研究系统地阐明了ACP5在动脉粥样硬化中的促炎和促病角色及其双重作用机制。其主要结论是：ACP5在动脉粥样硬化斑块，尤其是斑块巨噬细胞中表达上调；巨噬细胞特异性敲除或药物抑制ACP5能显著减轻动脉粥样硬化，而过表达则会加重疾病。在机制上，一方面，ACP5受到ox-LDL-JAK2/STAT3信号通路的调控而上调，并反过来调控巨噬细胞的极化，抑制其向抗炎的M2型分化，同时可能促进其向促炎的M1型分化；另一方面，ACP5通过直接结合并促进VDAC3的去磷酸化，从而触发巨噬细胞的铁死亡，这两种机制共同加剧了动脉粥样硬化的炎症反应和组织损伤。

这项研究的创新性在于首次将ACP5、巨噬细胞极化与铁死亡这三个重要病理过程在动脉粥样硬化背景下联系起来，构建了一个相对完整的ACP5-JAK2/STAT3-巨噬细胞极化/ACP5-VDAC3-铁死亡的调控轴。这不仅深化了对动脉粥样硬化发病机制的理解，更重要的是，将ACP5确立为一个潜在的治疗靶点。研究提示，开发针对ACP5的特异性抑制剂（如AubipyOMe），或通过基因手段干预巨噬细胞中ACP5的表达，可能成为未来防治动脉粥样硬化的新策略。当然，研究也指出了未来需要探索的方向，例如ACP5使VDAC3去磷酸化的具体位点，以及VDAC3去磷酸化如何具体影响巨噬细胞铁死亡和极化之间的内在联系。但毫无疑问，这项工作为对抗这一困扰全球的慢性炎症性血管疾病提供了新的科学见解和希望。