2024年1月17日，香港中文大學田小雨教授團隊在Adv. Sci.（IF 15.1）上在線發表了題為“Role of Argininosuccinate Synthase 1 -Dependent L-Arginine Biosynthesis in the Protective Effect of Endothelial Sirtuin 3 Against Atherosclerosis”的研究成果。研究證明了內皮細胞SIRT3在動脈粥樣硬化中的保護作用，也表明SIRT3誘導的ASS1去乙?；瘜彼岷铣删哂嘘P鍵作用。

動脈粥樣硬化是由高脂血癥引起的內皮細胞(EC)功能障礙和血管炎癥造成的。已有研究表明，蛋白質翻譯后修飾在動脈粥樣硬化發病機制中具有重要作用。Sirtuin 3 (SIRT3)是一種線粒體去乙酰化酶，體外或體內抑制SIRT3可導致線粒體以及一些非線粒體蛋白的超乙酰化，影響蛋白質功能和激活，因此被認為是心血管疾病的潛在治療靶點。然而，內皮細胞SIRT3在動脈粥樣硬化中的具體作用仍然知之甚少。

1、內皮細胞SIRT3的缺失加劇小鼠動脈粥樣硬化斑塊的形成

為研究內皮細胞SIRT3在動脈粥樣硬化中的作用，研究人員構建了內皮選擇性SIRT3敲除小鼠(Sirt3^EC-KO)和野生型小鼠(Sirt3^EC-WT)，并通過注射AAV8-PCSK9以及為期12周的高膽固醇飲食以誘導小鼠實驗性動脈粥樣硬化，病毒注射后PCSK9的表達明顯增加，同時小鼠肝臟中低密度脂蛋白受體(LDLR)水平降低。結果顯示Sirt3^EC-KO小鼠的血清甘油三酯水平略高于Sirt3^EC-WT小鼠，而血清總膽固醇水平、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-c)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-c)無顯著差異。此外，Sirt3^EC-KO小鼠動脈粥樣硬化斑塊形成增加，膠原蛋白含量明顯降低，表明選擇性敲除內皮細胞中的Sirt3加劇了動脈粥樣硬化斑塊的形成。進一步研究表明，Sirt3^EC-KO小鼠斑塊局部的巨噬細胞浸潤和炎癥反應顯著升高，表明內皮細胞SIRT3的缺失誘導了更嚴重的血管炎癥。

2、內皮細胞SIRT3通過ASS1的去乙?；{控L-精氨酸生物合成

為了解SIRT3如何調節血管穩態，研究人員進一步探索了SIRT3的靶點。首先研究了幾種EC類型中蛋白質的乙?；赟irt3^EC-KO小鼠肝臟分離的ECs中，研究人員觀察到在SIRT3蛋白缺失的情況下乙?；嚢彼?簡稱Ac-K)普遍增加，并且在不同類型的細胞中抑制SIRT3表達，均導致線粒體蛋白超乙酰化。接下來，研究人員通過代謝組學分析探究了線粒體蛋白乙?；淖內绾斡绊慐C代謝，發現與野生型對照相比，Sirt3^EC-KO小鼠血清中的L-精氨酸濃度顯著降低，提示SIRT3的靶點可能參與調節精氨酸生物合成或精氨酸分解代謝，而精氨酸可用性降低一直被認為是內皮功能障礙和動脈粥樣硬化斑塊形成的關鍵因素。ASS1是負責催化瓜氨酸生物合成精氨酸的限速酶，在ECs的線粒體中含量豐富。重要的是，在HUVECs中，ASS1的沉默導致精氨酸濃度的降低。以上說明ASS1可能是EC中SIRT3的重要新功能靶點，并進一步證實了ASS1乙?；癄顟B受SIRT3的調節，SIRT3調節內皮細胞中ASS1乙?；捌湓诰彼嵘锖铣芍械拿富钚?。

3、補充L-精氨酸可減輕SIRT3缺陷小鼠的動脈粥樣硬化

研究人員進一步發現SIRT3通過L-精氨酸調節內皮細胞NO和氧化還原狀態，抑制SIRT3-ASS1增強內皮炎癥，表明依賴于ASS1的精氨酸生物合成不僅對NO的生物利用度至關重要，而且對ECs中NO的抗炎作用也至關重要，而這種抗炎作用是由SIRT3依賴性脫乙酰作用維持的。研究人員進一步探究了在體內恢復精氨酸水平對挽救動脈粥樣硬化中SIRT3缺失引起的血管病理的作用，發現L -精氨酸處理增加了Sirt3^EC-WT和Sirt3^EC-KO小鼠血液循環中L -精氨酸的濃度，顯著減少了Sirt3^EC-KO小鼠動脈粥樣硬化斑塊形成，同時促使膠原和α-SMA表達增加，此外斑塊區域的巨噬細胞浸潤和炎癥反應顯著減少。經過L-精氨酸處理的Sirt3^EC-WT小鼠中Nos3的表達顯著增加，而eNOS磷酸化沒有太大變化，這表明精氨酸水平和ASS1活性可能有助于穩定ECs中的eNOS。以上結果表明，內皮細胞SIRT3缺失導致的斑塊形成增強、斑塊不穩定和血管炎癥加劇可能是由于內皮細胞中ASS1介導的精氨酸合成受損。

本研究為內皮細胞SIRT3通過介導ASS1去乙酰化維持血管穩態和預防動脈粥樣硬化的作用提供了新的見解。ASS1負責從頭開始的精氨酸生物合成，這突出了精氨酸生物合成和尿素循環酶在內皮功能中的重要性，為進一步的臨床研究奠定了基礎。