积极降胆固醇可逆转Jak2V617F突变小鼠动脉粥样硬化炎症并促进斑块消退

《Journal of Lipid Research》：Aggressive Cholesterol Lowering Normalizes Atherosclerosis Regression in Jak2V617F Mice

为解决克隆性造血（CHIP）和骨髓增殖性肿瘤（MPN）相关JAK2VF突变加剧的动脉粥样硬化心血管疾病（ACVD）风险问题，研究人员探究了不同程度低密度脂蛋白（LDL）胆固醇降低在Jak2VF小鼠模型中的疗效。研究发现，中等程度降胆固醇对斑块消退的改善不充分，但积极降胆固醇（至约100 mg/dL）能有效逆转巨噬细胞AIM2炎症小体激活，抑制其增殖与DNA损伤，并诱导促消退表型转变（如增加TREM2Hi巨噬细胞），从而在突变小鼠中实现与对照组相似的动脉粥样硬化进展中止与斑块稳定特征。这表明，对于携带JAK2VF突变的个体，积极控制LDL-C是降低ACVD风险的关键策略。

　　

尽管治疗手段不断进步，动脉粥样硬化心血管疾病（ACVD）依然是全球范围内的主要死亡原因之一。长期以来，胆固醇积累被认为是动脉粥样硬化发展的基石，而降低血液中的低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平已被证实能带来显著的临床获益。然而，炎症在推动疾病进程中的作用也日益凸显，尤其是在一些特殊人群中。近年来，一种被称为克隆性造血（Clonal Hematopoiesis, CH）的现象进入了科学家的视野。它指的是造血干细胞获得了某些基因突变，导致携带该突变的血细胞后代在体内“一家独大”，形成克隆性扩增。当这种突变没有伴随其他血液肿瘤特征时，被称为意义未明的克隆性造血（CHIP）。在众多CHIP相关突变中，JAK2基因的V617F点突变（JAK2^VF）尤其值得关注，因为它不仅与骨髓增殖性肿瘤（MPN）密切相关，还被发现能大幅增加携带者罹患ACVD的风险。有趣的是，这种突变在普通欧洲人群中的检出率可达3-4%，这意味着它可能影响相当数量的个体。先前的小鼠模型研究已经证实，无论是高突变负荷的Jak2^VFMPN还是低负荷的Jak2^VFCHIP，都会通过激活巨噬细胞内的炎症小体（inflammasome），显著加速动脉粥样硬化的进展。这就引出了一个关键问题：对于这些因基因突变而存在“持续炎症”背景的个体，我们常规的降胆固醇治疗（如使用他汀类药物降低LDL-C）是否还能有效促使他们的动脉斑块“改邪归正”、实现消退或稳定？或者说，这种内在的炎症火力是否会阻碍斑块对降脂治疗的反应？为了解决这个悬而未决的问题，由Brian D. Hardaway等人领导的研究团队开展了一项深入探索，并将研究成果发表在了《Journal of Lipid Research》上。

为了回答上述问题，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：1）基因工程小鼠模型：构建了携带Jak2^V617F条件性敲入等位基因的小鼠，并通过与不同Cre重组酶系（如Mx1-Cre, Scl-Cre^ERT2）杂交，实现在特定时间点（如骨髓移植后或斑块形成期）于造血干细胞中诱导突变表达，分别模拟MPN和CHIP状态。2）骨髓移植与动脉粥样硬化模型：将来自Jak2^{VF或对照小鼠的骨髓移植到缺乏低密度脂蛋白受体（Ldlr-/-）的小鼠体内，随后用西方饮食诱导动脉粥样硬化形成。3）胆固醇干预策略：在斑块形成后，通过尾静脉注射携带人或小鼠LDLR基因的病毒载体（如HDAd-hLDLR或AAV8-mLdlr）并切换至普通饲料，实现不同程度的LDL-C降低（中度：200-300 mg/dl；积极：约100 mg/dl）。4）组织学与免疫荧光分析：对主动脉根部斑块进行切片，采用H&E染色、天狼星红染色以及针对多种蛋白（如MAC2、cleaved GasD、AIM2、pγH2AX、Ki67、TREM2、MerTK、c-Myc等）的免疫荧光染色，定量分析斑块面积、坏死核心、胶原含量、巨噬细胞负荷及各种细胞表型。5）体外细胞机制研究：分离培养骨髓来源的巨噬细胞，使用乙酰化LDL、氧化磷脂或甲基-β-环糊精-胆固醇复合物处理，结合流式细胞术、免疫印迹和ELISA等方法，探究胆固醇负载对巨噬细胞增殖、DNA损伤和炎症小体激活的影响。}

研究结果

3.1. 中等程度降胆固醇下，Jak2^VF小鼠的动脉粥样硬化消退受损

研究人员首先在Jak2^VFMPN小鼠和对照小鼠中诱导了为期16周的西方饮食动脉粥样硬化，随后采用携带人LDLR的病毒载体进行为期5周的中等程度降胆固醇干预。结果显示，在基线时，Jak2^VF小鼠的斑块面积和坏死核心面积均显著大于对照组。降胆固醇后，对照组小鼠的斑块进展被遏制，而Jak2^VF小鼠的坏死核心依然显著更大，斑块面积也有增大趋势，同时斑块内胶原含量未像对照组那样显著增加，巨噬细胞负荷的下降也不明显。这些数据表明，在中等程度降胆固醇条件下，Jak2^VFMPN小鼠的斑块消退是不完全的。

3.2. 胆固醇降低逆转了Jak2^VF小鼠斑块内受损的胞葬作用并增加了TREM2⁺巨噬细胞

尽管斑块整体消退不佳，但深入分析发现，中等程度降胆固醇仍然逆转了Jak2^VF斑块中的一些关键炎症缺陷。在基线时，Jak2^VF斑块中巨噬细胞的MerTK（一种参与清除凋亡细胞的受体）表达降低，而胆固醇降低后其表达完全恢复。同时，胆固醇降低显著增加了斑块中TREM2^Hi（高表达）巨噬细胞的比例，这在对照组和突变组中均有发生。更重要的是，通过TUNEL染色评估的“原位胞葬作用”（即巨噬细胞对凋亡细胞的吞噬）在Jak2^VF基线斑块中受损，而在降胆固醇后得到了恢复。这些发现提示，胆固醇降低能够恢复Jak2^VF斑块中受损的炎症消退功能，并促进具有修复表型的巨噬细胞增多。

3.3. 更积极的胆固醇降低使动脉粥样硬化消退恢复正常

接下来，研究人员使用了携带小鼠Ldlr基因的病毒载体，实现了更快速、更彻底的LDL-C降低（至约100 mg/dl）。在这种积极的干预下，情况发生了根本性变化。虽然基线时Jak2^VF小鼠的斑块仍然更严重，但在为期5周的积极降胆固醇后，突变小鼠和对照小鼠的斑块进展均被有效遏制。两组小鼠的斑块都表现出相似的良性重塑特征：巨噬细胞负荷显著下降，胶原含量显著增加。这表明，积极的胆固醇降低足以在Jak2^VFMPN小鼠中诱导出与对照组无异的斑块消退和稳定效果。

3.4. 胆固醇降低抑制Jak2^VF巨噬细胞的增殖并增加TREM2⁺巨噬细胞

为了在斑块基线水平一致的条件下，模拟动脉粥样硬化形成后才获得Jak2^VF突变的情景（更像人类的CHIP），研究人员使用了他莫昔芬诱导的Scl-Cre系统，在降胆固醇的同时激活突变。在这个模型中，积极的降胆固醇同样抑制了斑块进展，并降低了巨噬细胞负荷。细胞水平分析揭示了一个重要机制：在持续高胆固醇条件下，Jak2^VF巨噬细胞（而非野生型巨噬细胞）的增殖和DNA损伤标志物pγH2AX均显著增加；而积极的胆固醇降低特异性地逆转了Jak2^VF巨噬细胞的这些异常表型。与此同时，降胆固醇诱导了TREM2^Hi且c-Myc阳性的巨噬细胞亚群在两组小鼠斑块中扩增，这可能代表了一群具有促消退功能的巨噬细胞。

3.5. 胆固醇负载增加巨噬细胞的AIM2炎症小体激活和DNA损伤反应

最后的体外机制研究旨在厘清胆固醇、增殖、DNA损伤和炎症小体激活之间的关系。用乙酰化LDL负载巨噬细胞可轻微促进增殖，而氧化磷脂oxPAPC能刺激增殖但反而降低了DNA损伤。然而，使用MβCD-胆固醇（一种能增加线粒体胆固醇含量的方式）负载巨噬细胞时，情况则不同：它显著增加了DNA损伤和IL-1β的分泌（后者是炎症小体激活的下游产物），尤其是在Jak2^VF巨噬细胞中，且这一过程依赖于线粒体活性氧和AIM2炎症小体。重要的是，MβCD-胆固醇处理并未增加巨噬细胞增殖。这些结果将胆固醇诱导的DNA损伤和炎症小体激活与细胞增殖通路分离开来，提示在体内，胆固醇降低可能通过减少对巨噬细胞的胆固醇负载，从而减轻线粒体应激、DNA损伤和随之而来的AIM2炎症小体激活。

结论与讨论

本研究最初假设，由于Jak2^VF突变导致的持续炎症会阻碍降胆固醇诱导的斑块消退。结果部分证实了这一点：在中等程度降胆固醇时，Jak2^VF小鼠的斑块消退确实不完全。然而，出乎意料的是，当采用更积极的降胆固醇策略将LDL-C大幅降低至约100 mg/dl时，Jak2^VFMPN小鼠斑块的进展被有效遏制，并且展现出与对照组相似的良性重塑特征，包括巨噬细胞负荷下降和胶原含量增加。

其背后的机制涉及多个层面的逆转：首先，积极的LDL-C降低特异性地抑制了Jak2^VF巨噬细胞的过度增殖和DNA损伤反应；其次，它逆转了胆固醇负载所加剧的AIM2炎症小体激活和细胞焦亡；最后，它促进斑块巨噬细胞向促消退表型转变，表现为MerTK和TREM2表达升高，以及胞葬功能恢复。体外实验进一步阐明，胆固醇（特别是通过影响线粒体）可诱导DNA损伤和AIM2炎症小体激活，这一过程在Jak2^VF巨噬细胞中被放大，而与其增殖状态相对独立。

这项研究具有重要的转化医学意义。它表明，即使存在像JAK2^VF这样强大的促炎基因突变，积极地将LDL-C降至较低水平，仍然能够有效“镇压”斑块内的炎症之火，促进斑块稳定。这为临床实践提供了强有力的理论依据：对于携带JAK2^VFCHIP或患有MPN的患者，严格、积极地控制LDL-C水平应被视为降低其动脉粥样硬化心血管疾病风险的核心策略。本研究将遗传风险（体细胞突变）、代谢风险（高胆固醇）和炎症机制紧密联系起来，深化了我们对动脉粥样硬化消退复杂性的理解，并突出了在精准医疗时代，针对特定高危人群制定强化降脂目标的重要性。