《International Immunopharmacology》：Tetrahydrocoptisine alleviates postoperative delirium with sleep disturbances by modulating the TH/NLRP3 Inflammasome pathway
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USP18通过抑制TAK1磷酸化调控NF-κB信号通路发挥抗动脉粥样硬化作用，基于人类冠状动脉样本和ApoE缺陷小鼠模型验证。
宋莉|李文义|龙飘飘|杨安|王小丽|丁九阳|刘江津|张桥军|赵凌强|夏冰|王杰|朱莉|戴家林
中国贵州医科大学法医学学院，贵阳
摘要
背景
动脉粥样硬化是一种慢性炎症性疾病，其特征是脂质在动脉壁内的沉积和炎症细胞的浸润，最终导致动脉粥样硬化斑块的形成。泛素特异性蛋白酶18（USP18）是一种特定的去泛素化酶，已被证明对心血管系统具有保护作用。
方法
本研究使用了来自贵州医科大学法医学检验中心的人类冠状动脉以及实验性ApoE敲除小鼠的主动脉进行病理学研究。ApoE敲除小鼠接受了携带USP18-RNAi的腺病毒和含有hU6-MCS-CMV-EGFP的对照腺病毒的干预，随后进行了病理分析。在体外实验中，用佛波酯诱导的THP-1细胞接受了si-USP18或si-NC处理，然后暴露于氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）。通过Western blotting、RT-PCR和免疫荧光技术评估了USP18及其与TAK1/NF-κB信号通路相关蛋白的表达水平，以及USP18与TAK1之间的相互作用。USP18与TAK1之间的相互作用还通过分子对接技术、共免疫沉淀实验和免疫荧光分析进行了验证。
目的
本研究的目的是探讨USP18在动脉粥样硬化中的作用及其潜在机制。
结果
在早期人类冠状动脉粥样硬化斑块中，USP18的表达水平升高，但在晚期病变中则降低。用脂多糖（LPS）处理从THP-1细胞和骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）后，USP18的表达减少。在ApoE
?/?小鼠中，USP18敲低导致动脉粥样硬化坏死核心区域扩大，显著增强了炎症和巨噬细胞在主动脉内的浸润。体外实验表明，抑制THP-1细胞来源的巨噬细胞中的USP18表达后，再暴露于氧化低密度脂蛋白（ox-LDL），可以增强脂质摄取和炎症反应。此外，USP18的沉默增强了巨噬细胞中NF-κB信号通路中关键激酶及其上游调节因子TAK1的磷酸化。USP18通过与TAK1结合并去除其上的泛素来抑制TAK1的磷酸化，从而抑制NF-κB通路的激活。USP18沉默引起的NF-κB通路激活增强作用可通过TAK1抑制剂得到缓解。
结论
USP18通过调节TAK1来抑制巨噬细胞中NF-κB通路的激活，从而发挥抗动脉粥样硬化的作用，为动脉粥样硬化的治疗提供了潜在的策略。
引言
动脉粥样硬化是一种慢性炎症性疾病，对人类健康构成严重威胁，是心血管疾病的主要原因[1]。其发病机制涉及脂质在动脉壁内的积累和炎症细胞的浸润，最终形成动脉粥样硬化斑块。这些斑块可引发急性心血管和脑血管事件，包括心肌梗死、缺血性中风和猝死[2]。巨噬细胞在动脉粥样硬化的发病机制中起着关键作用。巨噬细胞吞噬大量低密度脂蛋白（LDL）颗粒并转化为泡沫细胞，这是动脉粥样硬化进展的关键步骤。其中，氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）的作用尤为重要；巨噬细胞通过清道夫受体摄取ox-LDL后进一步转化为泡沫细胞[3]。泡沫细胞的积累通过形成动脉粥样硬化斑块的核心组织并在坏死过程中促进坏死核心的发展，从而加重病变[4]。此外，巨噬细胞释放的炎症因子会加剧炎症反应并加速动脉粥样硬化的进展[5]。多项研究证实炎症在动脉粥样硬化的发生和发展中起着关键作用。氧化低密度脂蛋白、白细胞介素-1（IL-1）、脂多糖（LPS）和肿瘤坏死因子（TNF）等物质可激活炎症通路[6],[7]。因此，抑制炎症因子的释放已成为一种非常有前景的治疗策略。
泛素化是细胞环境中蛋白质的一种重要的翻译后修饰，对蛋白质的稳定性、活性和功能调控具有深远影响。这一过程包括泛素分子与底物蛋白质的可逆结合[8]。相反，去泛素化由去泛素化酶介导，涉及从目标蛋白质上去除泛素。在这些酶中，泛素特异性蛋白酶（USPs）因在多种生物过程中的关键作用而受到广泛关注，包括动脉粥样硬化的发病机制。最新研究表明，抑制USP14可以增强CD36的降解并调节核因子-κB（NF-κB）信号通路，从而抑制泡沫细胞的形成和动脉粥样硬化的进展。这种抑制作用不仅减少了氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）的摄取，还抑制了血管内皮细胞的激活[9],[10]。除了USP14外，其他泛素特异性蛋白酶（USPs）也在动脉粥样硬化的发病机制中起重要作用。USP9X已被证明可以抑制巨噬细胞中的脂质摄取，其功能障碍会导致脂质吸收增加、泡沫细胞形成和炎症反应加剧，从而促进动脉粥样硬化的进展[11]。USP20通过抑制血管细胞中的NF-κB激活来减小动脉粥样硬化斑块的大小[12]。泛素特异性蛋白酶18（USP18）是泛素特异性蛋白酶家族的另一个成员，参与重要的生理过程，包括肝脏脂肪变性和先天免疫的调节[13],[14]。最新研究进一步表明，USP18通过稳定ABCG1蛋白来促进胆固醇的排泄，从而在动脉粥样硬化的预防和治疗中发挥重要作用[15]。An等人的研究[16]表明，USP18通过与TAK1-c-Jun N末端激酶和TAK1-NF-κB信号通路的相互作用，有效减轻肝脏脂肪变性、胰岛素抵抗和炎症反应。最新发现表明，天然化合物Cardamonin通过调节USP18的表达，显著减轻了经主动脉缩窄处理的小鼠的心肌肥大和纤维化[17]。这一发现不仅强调了USP18在心肌肥大中的关键调节作用，还确定了心血管疾病治疗的新潜在靶点。然而，在冠状动脉粥样硬化的特定背景下，尽管炎症的关键作用已得到充分证实，但USP18在该疾病的发病机制和进展中的确切作用——特别是其对炎症反应的调节及其对动脉粥样硬化病变发展的影响——仍有待进一步阐明。深入研究USP18在这一过程中的作用机制，有助于我们更好地理解冠状动脉粥样硬化的发病机制，并为开发新的治疗策略提供理论基础。
转化生长因子-β-激活激酶1（TAK1）是丝裂原活化蛋白激酶（MAP3K）家族的成员，是丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和NF-κB信号通路的关键激活因子[18],[19]。实证研究表明，TAK1在炎症信号转导中起关键作用，作为连接外部刺激和细胞内炎症反应的重要节点[20],[21]。证据表明，泛素特异性蛋白酶USP18和USP38通过调节TAK1/NF-κB信号通路，对心肌梗死后的炎症反应和心室重塑有显著影响[22],[23]。此外，如黄芪甲苷IV等化合物通过抑制TAK1活性或阻断其相关信号通路来抑制NF-κB的激活，从而减轻炎症并减缓动脉粥样硬化的进展[24]。然而，当前文献中关于USP18在动脉粥样硬化背景下调节TAK1和NF-κB信号通路的机制尚未得到充分探讨。
本研究系统地研究了USP18在动脉粥样硬化中的作用机制。研究表明，USP18在泡沫细胞的形成中起调节作用，在人类动脉粥样硬化斑块中的表达水平显著升高，但随着疾病进展逐渐下降。从分子机制的角度来看，USP18通过抑制TAK1的K63连接多聚泛素化来发挥作用。这种翻译后修饰有效阻碍了TAK1/NF-κB通路的激活，从而抑制了泡沫细胞的形成和巨噬细胞中的炎症反应。这些发现为巨噬细胞来源的USP18在动脉粥样硬化中的保护作用提供了新的视角。
样本片段
人类冠状动脉样本
在本研究中，我们选择了患有冠心病（CHD，n=21）和未患冠心病（n=9）的受试者，以评估左前降支冠状动脉中相关蛋白的表达情况。CHD组的纳入标准包括左前降支冠状动脉中存在动脉粥样硬化斑块和管腔狭窄≥50%。该组进一步分为中度病变组（50%≤管腔狭窄≤75%，n=11）和重度病变组。
在重度冠状动脉粥样硬化病变中，USP18的表达水平较低
苏木精和伊红（HE）染色结果显示：在对照组中，冠状动脉内壁光滑，仅有轻微增厚，血液流动清晰。在轻度病变组中，动脉内壁有大量的泡沫细胞，坏死区域增加，管腔明显狭窄。在重度病变组中，泡沫细胞广泛分布，坏死区域显著扩大，动脉管腔...
讨论
本研究阐明了USP18在泡沫细胞形成、巨噬细胞介导的炎症和动脉粥样硬化进展中的关键作用。我们的发现表明，USP18在人类冠状动脉粥样硬化病变中的表达水平升高，但随着病变严重程度的增加而降低。重要的是，在ApoE?/?小鼠模型中，USP18的敲低加剧了巨噬细胞的炎症反应和脂质积累，从而加重了动脉粥样硬化病变。USP18与TAK1相互作用，抑制...
结论
总之，我们的研究表明USP18通过与TAK1的相互作用成为动脉粥样硬化炎症的关键调节因子。通过调节TAK1的泛素化和磷酸化过程，USP18影响与炎症反应相关的关键信号通路。这些发现表明USP18是动脉粥样硬化治疗的有希望的治疗靶点。我们研究的转化意义在于USP18的潜在开发...
作者贡献声明
宋莉：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，方法学，研究，数据分析，概念化。李文义：验证，监督，方法学，研究。龙飘飘：数据分析，概念化。杨安：验证，数据分析。王小丽：验证，数据分析。丁九阳：验证。刘江津：资源准备。张桥军：资源准备。赵凌强：资源准备。
机构审查委员会声明
该人体研究已获得贵州医科大学伦理委员会的审查和批准，批准编号为2025 Review No. (22)。同样，动物研究也获得了同一伦理委员会的审查和批准，批准编号为2502296。
资助
本研究得到了国家自然科学基金（82460335）、国家自然科学基金（82060340）和贵州省基础研究计划（自然科学）[Guizhou Science Cooperation Foundation-zk [2025]522]的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的研究。
