组蛋白去乙酰化酶3与血管内皮细胞的关系

李双月，刘淇麒，冯 馨锐综述，赵贵芳,齐 玲*审校

(吉林医药学院:1.2014级影像医学本科班；2.2013级食品质量与安全本科班；3.2016级预防医学本科班；4.病理与病生学教研室，吉林 吉林 132013)

血管内皮细胞是指覆着于血管内表面的单层扁平或多角形细胞,它广泛地分布在体内，能有效维持机体正常的生理功能。出现损伤或功能紊乱的血管内皮细胞能够致使多种疾病的发生,如高血压、冠心病和糖尿病等疾病。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs)拥有催化组蛋白去乙酰化的功用，该作用能有效调控血管内皮细胞的增殖。在HDACs中HDAC3与血管的生成密切相关[1-2]。本文就HDAC3与血管内皮细胞的关系进行综述。

1 组蛋白去乙酰化酶

HDACs是一类锌离子依赖性金属蛋白酶，具有中止基因转录和促进组蛋白去乙酰化的功用，根据结构和功能不同将其分为4类。Ⅰ类HDACs含HDAC1、HDAC2、HDAC3和HDAC8，它们主要集中散布在细胞核上。Ⅱ类HDACs分为a类和b类，Ⅱa共有HDAC4、HDAC5、HDAC7和HDAC9四个亚型，Ⅱb类中的HDAC6和HDAC10大部分存在于细胞质。Ⅲ类HDACs(又名sirtuins)是酵母sir2的类似蛋白。Ⅳ类家族中只有HDAC11一种乙酰化酶。

HDAC1发挥生理活性主要是通过与HDAC2、Sin3、Co-REST和DNA结合蛋白(YY1蛋白)等结合[3]。HDAC3属于一种能够抑制基因转录的核酶。HDAC8以单体蛋白的模式在体内持有，参与调节肌细胞的伸缩性。HDAC5和HDAC9主要分散在肌肉组织、大脑和心脏中。HDAC7集中分布在胸腺和内皮细胞中[4]。Ⅱa类HDACs在众多组织发育和疾病中起到重要的作用。HDAC6和HDAC10主要是通过与其他HDACs亚型相互作用发挥协调功能。Ⅱa和Ⅱb间最重要的区别点在于与14-3-3蛋白的N端结合位点和肌细胞增强因子2的连接。sirtuins通过NAD+水解组蛋白的赖氨酸残基侧链末端氨基的乙酰基生成烟酰胺和O-乙酰基-ADP核糖，产物可使基因沉默最终延长机体寿命。HDAC11[5]的结构与部分Ⅰ类HDACs的相似，但其功能尚不确定。

2 HDAC3与血管内皮细胞

2.1 HDAC3影响肿瘤血管生成

HDAC3为Ⅰ类HDACs，它能够通过水解组蛋白中的乙酰基团从而抑制基因转录，且HDAC3需与体内的其余蛋白联合形成复合物从而发挥生理活性。结合的蛋白主要有甲状腺素受体沉默调节子和维甲酸受体及细胞核协同受体等。MANIOTIS等在研究血管内皮细胞因子机制的过程中利用PAS-CD34双重对比染色法，经过对染色成果和临床数据剖析得悉：HDAC3的表达程度和胶质瘤分级有关系[1,6-7]。目前伏立诺他(vorinostat)、曲古霉素A、FK228、LAQ824和丁酸盐能够抑制肿瘤血管生成[8]，其机制主要是通过降低低氧诱导因子-1α和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表达。然而，HDAC3可以通过降低p53基因和pVHL的表达，达到促进低氧诱导因子-1α的表达并促进血管的形成效果。可见HDAC3与肿瘤血管生成有一定关系。实验发现在神经胶质瘤中组蛋白去乙酰化酶表达过量HDACs对神经胶质瘤也有一定的作用[9]。

2.2 HDAC3与内皮细胞增殖、凋亡和分化

在生理情况下，血管壁内皮处于静止的状态。当血管受到结构或功能破坏时内皮细胞就会大量增殖。有研究发现：HDAC3与血管内皮细胞的增殖有关。HDACs本身作为核小体的重要组成部分，可以直接参与细胞周期的调控[5]。LEE等[10]发现，适应的剪切力能够操纵磷酸酯肌醇3-激酶/丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K/Akt)途径上调HDAC3、细胞周期素A，同时下调细胞周期负调控蛋白P21，结果表明HDAC3可以促进内皮细胞的增殖。MTT和Transwell实验结果也显示：HDAC3确实影响细胞的增殖袭性[7]，但HDAC3与内皮细胞浓度增长曲线还不明确。

HDAC3对内皮细胞的凋亡和生存都起着非常重要的作用。细胞凋亡是由细胞于特异性刺激后，就会启动细胞内在的自杀因子所导致的一种程序性细胞死亡。在HDAC3的研究过程中发现，LBH589和KD7150(HDAC抑制剂)在细胞水平和动物实验中都可以起到诱发DNA损伤，提高活性氧水平，抑制白血病细胞增殖，促进细胞凋亡的作用[11]。该研究初步证实HDAC3能够促使血管内皮细胞的凋亡。此外，HDAC3能够经过激活Akt1使得血管处于一种巩固状态，也可以通过感知血管壁机械力的变化保护血管内皮[12]，共同达到使内皮细胞稳定存活效果。

HDAC3不仅能促进内皮细胞的生存，还参与干祖细胞向内皮细胞分化。生物谷报道：我们已经知道特定的层流剪切应力或者VEGF均被证实可以促进胚胎干细胞和祖细胞向内皮细胞分化[13]。华人学者徐清波研究发现：FIk-1-PI3K-Akt-HDAC3-p53-p21通路在其中扮演着核心作用，此通路为定向控制胚胎干细胞分化提供重要理论基础。研究发现HDAC3能促进内皮细胞的增殖，并证实HDAC3酶抑制剂可用于抑制胶质瘤细胞的增殖[14]。

2.3 HDAC3抑制剂

HDACs抑制剂可以通过扰乱HDACs功效而达到治疗血管疾病的目的。HDACs抑制剂中主要针对HDAC3的抑制剂有4种，包括异羟肟酸、短链脂肪酸、环形四肽和苯酸胺。

HDAC3抑制剂可以抑制血管内皮细胞的增殖，促进内皮细胞的凋亡。异羟肟酸类抑制剂是目前发现最早、分布最广泛的一类HDAC3抑制剂，它主要作用于Ⅰ和Ⅱ类HDACs。已有研究表明，在舒张的血管和新生血管形成过程中，HDACs通过下调内皮型一氧化氮合酶的表达，调节内皮细胞功能[15-16]。短链脂肪酸类抑制剂主要包括丙戊酸、苯丁酸和正丁酸及其盐类化合物，主要为HDACⅠ和HDACⅡa产生作用，对HDACⅡb则无影响。由于短链脂肪酸可以有效抑制HDACs的作用和新生血管的形成，因此它可试用于肿瘤疾病的治疗。有研究者对丙戊酸治疗高血压大鼠进行研究，其结果表明：经丙戊酸治疗的高血压大鼠的左心室肥厚得到明显逆转[17]。丙戊酸已被报道在体内和体外抑制活体内外新生血管的形成。丙戊酸干预的老鼠胚胎实验结果也显示其可以妨碍脉管的形成，以及限制上皮细胞的增殖、迁移和毛细血管的形成[18]。环形四肽类抑制剂含有trapoxin、apicidin、HC-toxin和FK228等，主要作用于Ⅰ型HDACs。这些化合物含有一个环四肽结构。苯胺酸类抑制剂的主要作用靶点是Ⅰ型HDACs，此类抑制剂主要包括MS-275、SNDX-275和MGCDO101等，其中MS-275的选择性强，毒性低，抗肿瘤活性显著。

有研究发现：HDAC3抑制剂与治疗糖尿病视网膜病有密切关系。HDAC3抑制剂通过减弱HDAC3对血管内皮细胞作用，抑制糖尿病视网膜病变新生血管的形成[19]。合适的HDAC3抑制剂可以有效限制内皮细胞的功能。其须具有3种特点：①减弱HDAC3的功能；②抑制HDACs的基因转录过程；③增加组蛋白乙酰转移酶与目标基因的启动子的结合率[20]。除此之外，HDAC3抑制剂与治疗心血管疾病也有关，但其机制以及其与血管内皮细胞的关系仍需要进一步研究。

综上所述，HDACs尤其是HDAC3与血管内皮细胞的关系极为密切。HDAC3影响血管内皮细胞的增殖、分化与凋亡，继而影响血管的生成。目前已发现的4种HDAC3抑制剂也通过调控内皮细胞来影响血管的生成,从而更好治疗糖尿病视网膜病。为了治疗各种心血管疾病、发现更好的HDACS抑制剂，需要更加深入地研究HDAC3及其他HDACS病理生理学方面的相互作用及机制。

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