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Nature Communications:西安交大朱文华/孟列素团队揭示几丁质酶样蛋白对动脉粥样硬化的调控作用

2026-07-14
转基因小鼠
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动脉粥样硬化是冠心病、脑梗死、心肌梗死等心脑血管事件的核心病理基础,其发生与巨噬细胞脂质代谢紊乱、泡沫细胞形成及慢性炎症密切相关。尽管他汀类药物广泛应用,但心血管残余风险仍居高不下,因此寻找调控巨噬细胞脂质稳态的新靶点,是领域内亟待解决的关键问题。

哺乳动物18糖苷水解酶家族成员之一几丁质酶样蛋白(CLPs)虽无经典酶活性,却在炎症与代谢疾病中异常高表达。临床研究提示,人源CHI3L1与CHI3L2在动脉粥样硬化斑块中显著升高,但其直接作用和机制长期不明。

近日,西安交通大学朱文华/孟列素教授团队证实巨噬细胞来源的CLPs(小鼠CHIL3和人CHI3L2)可作为内源性糖苷酶,直接结合并对清道夫受体CD36进行N-糖基化水解修饰,促进脂质摄取并抑制胆固醇外流,进而驱动泡沫细胞形成及动脉粥样硬化斑块进展。更为重要的是,CHI3L2中和抗体可显著抑制动脉粥样硬化发生发展,为临床提供全新诊断标志物与治疗策略。该项研究成果于4月8日发表在《Nature Communications》杂志上。

图片来源:《Nature Communications》
图片来源:《Nature Communications》 (https://www.nature.com/articles/s41467-026-71388-x)

研究材料与方法

在这项研究中,研究人员构建了Chil3缺失小鼠模型、CHI3L2转基因小鼠模型和巨噬细胞CHI3L2条件性转入小鼠模型(其中PiggyBac-on-BAC CHI3L2转基因小鼠和ROSA26 Loci (CAG-Human CHI3L2-tdTomato) conditional knock-in小鼠模型赛业生物提供)。体外研究则采用了原代巨噬细胞和THP-1源性巨噬细胞。他们在研究中采用了多项技术,包括单细胞RNA测序分析、RNA测序分析、非靶脂质组学分析、糖质谱分析、RT-qPCR、免疫荧光、ELISA、Western blotting、co-IP分析等。

技术路线

01

基因修饰小鼠模型确定CLPs在动脉粥样硬化中的作用

02

分子生物学手段鉴定CLPs直接作用于巨噬细胞的膜受体

03

Western blotting研究CLPs对巨噬细胞下游信号影响

04

CHI3L2中和抗体评估对动脉粥样硬化的疗效

研究结果

1巨噬细胞源性CLPs是动脉粥样硬化进展的重要驱动因素

研究团队发现CLPs(CHIL3与CHI3L2)在斑块巨噬细胞中呈特异性高表达,且其表达水平与病变严重程度呈正相关。为进一步解析CLPs的在体功能,团队构建了Chil3缺失的congenic小鼠及人源化CHI3L2转基因小鼠(由赛业生物提供)。结果表明,Chil3缺失可显著减轻主动脉斑块负荷、抑制巨噬细胞募集、提升胶原含量并增强斑块稳定性;而人CHI3L2的过表达则抵消了上述保护效应,反而加剧了动脉粥样硬化病变。结合骨髓移植与髓系特异性敲入模型(由赛业生物提供)的证据,研究进一步确认CLPs主要经由巨噬细胞发挥其促动脉粥样硬化作用。

图1 巨噬细胞CLPs促进动脉粥样硬化的发展[1]
图1 巨噬细胞CLPs促进动脉粥样硬化的发展[1]

2CLPs通过识别并水解CD36的N-聚糖,增强巨噬细胞脂质摄取

在机制层面,研究团队利用免疫共沉淀、质谱分析及糖基化位点突变等技术发现,CLPs并非通过蛋白结构域与CD36相互作用,而是特异性识别CD36胞外段的N-糖链。进一步的糖基化定量质谱实验证实,CLPs具备糖苷酶活性,可直接水解CD36的N220和N321等位点的糖基修饰,从而增强CD36的内吞效率,显著提升巨噬细胞对ox-LDL的摄取能力。

图2 CLPs靶向水解巨噬细胞CD36的N-聚糖,并促进其介导的脂质摄取[1]
图2 CLPs靶向水解巨噬细胞CD36的N-聚糖,并促进其介导的脂质摄取[1]

3CLPs激活mTOR-PPARγ-ABCG1轴,引发巨噬细胞脂质代谢双重失衡

此外,CLPs诱导的脂质过载可激活mTOR信号通路,驱动巨噬细胞向促炎表型极化,进而抑制PPARγ表达并下调ABCG1介导的胆固醇外排。这一过程导致巨噬细胞陷入“脂质内流增加、外排减少”的双重代谢困境,最终大量转化为泡沫细胞。

图3 CLPs抑制巨噬细胞的胆固醇外排[1]
图3 CLPs抑制巨噬细胞的胆固醇外排[1]

4靶向CHI3L2的中和抗体展现出良好的抗动脉粥样硬化治疗潜力

基于上述机制发现,研究团队进一步评估了靶向CLPs的转化应用价值。体外实验表明,CHI3L2中和抗体能够有效阻断CLPs所诱导的巨噬细胞脂质沉积及ox-LDL摄取。动物在体实验也证实,该抗体治疗可显著缩小动脉粥样硬化斑块面积、降低整体斑块负荷;并且在斑块消退模型中同样取得了显著的治疗效果。

图4 CHI3L2中和抗体减轻动脉粥样硬化进展并促进斑块消退[1]
图4 CHI3L2中和抗体减轻动脉粥样硬化进展并促进斑块消退[1]

研究结论

本研究首次揭示CLPs通过糖苷酶活性修饰CD36并调控巨噬细胞胆固醇代谢的全新机制,完善了动脉粥样硬化免疫代谢调控网络,同时证实CHI3L2可作为动脉粥样硬化新型标志物与治疗靶点,为临床精准防治心脑血管疾病提供了全新思路与策略。

参考文献:

[1] Wang, Y., Zhang, J., Fan, MY. et al. Chitinase-like proteins de-N-glycosylating CD36 modify cholesterol metabolism in atherosclerotic macrophages. Nat. Commun. (2026). https://www.nature.com/articles/s41467-026-71388-x.

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