Нокаут гена в стенках сосудов подавляет образование атеросклеротических бляшек у мышей

Много лет развитие атеросклероза сосудов из-за повышенного уровня холестерина в крови связывали с эндотелиальными клетками и макрофагами. Однако исследования атеросклеротических бляшек у мышей с гиперлипидемией показали, что значимую роль в их возникновении играет еще один тип клеток — сосудистые гладкомышечные клетки (SMC).

При атеросклерозе изменяется экспрессия генов в гладкомышечных клетках и их фенотип: клетки становятся дедифференцированными, снижается экспрессия генов, кодирующих сократительные белки (Myh11, Acta2, Tagln, Cnn1), и увеличивается экспрессия других генов, например, маркеров для макрофагов, фибробластов, остеогенных и стволовых клеток. Причем изменения гетерогенны — в разных клетках проявляются в разной степени.

Предыдущие исследования in vitro показали, что все дело в воздействии свободного холестерина на клетки: он проникает в эндоплазматический ретикулум, вызывает стресс и активирует передачу сигналов Perk. Это трансмембранный белок эндоплазматического ретикулума — киназа, которая участвует в подавлении трансляции и запуске клеточной смерти, вызванной ответом ЭР на стресс (например, мисфолдинг или избыточную экспрессию белков).

Исследователи из США предположили, что нацеливание на белок Perk в этих клетках может уменьшить или даже блокировать образование холестериновых бляшек в сосудах. Как они показали ранее, стресс ЭР может вызываться свободным холестерином.

Чтобы это проверить, они создали мышей с нокаутом Perk в гладкомышечных клетках сосудов. Для индукции гиперлипидемии мышам ввели вектор AAV- PCSK9DY в возрасте 6 недель и спустя неделю посадили на диету с высоким содержанием жиров — все это приводило к образованию атеросклеротических бляшек. После 12 недель такой диеты мышей взвесили: самцы без белка Perk были тяжелее самок без этого белка, однако большой разницы в весе между контрольными и нокаутными мышами не было.

Затем ученые умертвили мышей и собрали у них ткани аорты, чтобы оценить образование атеросклеротических бляшек и провести транскриптомный анализ отдельных клеток. У самцов мышей с нокаутом Perk атеросклеротических бляшек было на 80% меньше, чем у контрольных самцов, несмотря на значительно более высокие уровни холестерина и триглицеридов в крови. Иными словами, блокирование белка Perk предотвращает образование большей части бляшек, несмотря на проатерогенные факторы.

Также ученые выяснили, что in vivo гиперхолестеринемия активирует передачу сигналов Perk (в частности, повышается экспрессия и активность транскрипционного фактора Klf4) в клетках обычных мышей — так же, как это было показано in vitro. Нокаут гена деактивирует эти пути.

«Теперь, когда мы знаем, что накопление [холестериновых бляшек] может быть заблокировано путем нацеливания на гладкомышечные клетки, мы можем использовать лекарства, которые уже доступны, чтобы воздействовать на этот путь и помочь пациентам с атеросклерозом. Это еще один способ заблокировать или снизить накопление бляшек, особенно в ситуациях, когда изменение образа жизни или статины неэффективны» — сказал первый автор статьи Абхиджнан Чаттопадхьяй, научный сотрудник отделения медицинской генетики Медицинской школы Макговерна Техасского университета (Хьюстон).