综述
ENGLISH ABSTRACT
STING通路在心血管疾病中作用的研究进展
简武
何璐
屈洪涛
吴建华
张瑶
作者及单位信息
·
DOI: 10.3969/j.issn.1007-5410.2025.01.018
Research progress of STING pathway in cardiovascular diseases
Jian Wu
He Lu
Qu Hongtao
Wu Jianhua
Zhang Yao
Authors Info & Affiliations
Jian Wu
Department of Inspection, Changde Hospital, Xiangya School of Medicine, Central South University, Changde 415000, China
He Lu
Department of Neurosurgery, The First Affiliated Hospital of University of South China, Hengyang 421001, China
Qu Hongtao
Department of Neurosurgery, The First Affiliated Hospital of University of South China, Hengyang 421001, China
Wu Jianhua
Department of Inspection, Changde Hospital, Xiangya School of Medicine, Central South University, Changde 415000, China
Zhang Yao
Department of Inspection, Changde Hospital, Xiangya School of Medicine, Central South University, Changde 415000, China
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DOI: 10.3969/j.issn.1007-5410.2025.01.018
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摘要

环鸟苷酸-腺苷酸合酶和干扰素基因刺激因子(STING)在免疫应答中发挥关键作用。STING激活下游信号分子和炎症因子,诱发器官功能障碍,参与心血管疾病(CVD)等慢性炎症性疾病的发生发展。本文就STING途径与CVD的密切联系作一综述,为CVD靶向治疗提供新方向。

心血管疾病;干扰素基因刺激因子;环鸟苷酸-腺苷酸合酶;炎症
ABSTRACT

Cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase (cGAS) and stimulator of interferon gene (STING) play key roles in the innate immune response. STING activates its downstream signaling molecules and inflammatory factors, leading to organ dysfunction, thereby participating the progression of chronic inflammatory disease like cardiovascular diseases (CVD), et al. This article reviews the close relationship between the STING pathway and CVD, offering a new direction for targeted therapy of CVD.

Cardiovascular diseases;Stimulator of interferon gene;Cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase;Inflammation
Zhang Yao, Email: mocdef.aabnis1991oaygnahzyz
引用本文

简武,何璐,屈洪涛,等. STING通路在心血管疾病中作用的研究进展[J]. 中国心血管杂志,2025,30(01):106-111.

DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2025.01.018

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心血管疾病(cardiovascular diseases,CVD)是最常见的慢性非传染性疾病之一 [ 1 , 2 ],全球每年有超过1 700万人死于CVD,约占全球死亡总数的1/3,对医疗和经济造成严重影响 [ 3 ]。核酸作为重要的病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)或非感染性损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs)被模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)识别后激活免疫信号通路,参与宿主防御。核酸激活环鸟苷酸-腺苷酸合酶(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase,cyclic GMP-AMP synthase,cGAS)及其下游的干扰素基因刺激因子(stimulator of interferon gene,STING),通过促进Ⅰ型干扰素(type Ⅰ interferon,IFN-Ⅰ)的产生,调节机体免疫防御系统包括固有免疫系统激活、心肌肥大、心肌细胞死亡、增殖和心脏成纤维细胞转分化。PAMPs和DAMPs是炎症的触发因素,由不同的成分组成,如细胞壁成分、蛋白聚糖和核酸。核酸作为DNA传感器激活cGAS,而位于细胞周期间期的细胞质通过结合外源DNA并将三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)和三磷酸鸟苷(guanosine triphosphate,GTP)转化为第二信使环鸟苷酸-腺苷酸(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate,cGAMP)激活STING受体。STING是一种受体蛋白,位于内质网,激活TANK结合激酶1(tank-binding kinase 1,TBK1),使干扰素调节因子3(interferon regulatory factor 3,IRF3)磷酸化,诱导IFN-Ⅰ转录,进而激活包括IFN-α受体1(IFN-α receptor 1,IFNAR1)和IFN刺激基因(interferon stimulated genes,ISGs)的转录信号级联。先天免疫和cGAS-STING途径先天免疫系统是我们的第一道防线,由体液和细胞部分组成。细胞成分包括吞噬细胞,如中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和巨噬细胞,以及自然杀伤细胞和树突状细胞。体液系统包括补体系统、天然抗体,以及细胞因子如IFN、白细胞介素(interleukin,IL)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)和转化生长因子(transforming growth factor,TGF)等。目前,CVD与STING途径相关分子机制仍有待阐明,大量新的治疗靶点仍有待探索,本文将概述STING通路在CVD发生发展过程中作用的最新研究进展。
1 STING
STING是一种保守的哺乳动物细胞质受体,与其天然配体cGAMP结合后,STING经历了构象变化,并从内质网转移到高尔基体和核内体,执行多种生物学功能。STING作为一种天然免疫大分子,是IFN-Ⅰ介导免疫信号转导的慢性全身炎症蛋白。STING(也被命名为TMEM173,MITA,MPYA和ERIS)是一种内质网膜蛋白,由一个N端跨膜结构域(包含四个跨膜螺旋)、一个胞质配体结合结构域(ligand-binding domain,LBD)和一个C端尾(C-terminal tail,CTT,包含一个磷酸化基序和一个TBK1结合基序)组成。跨膜结构域,也被称为N端区域,在物种中较为保守,由四个假定的跨膜区组成,并作为内质网膜支持物发挥重要作用。另外,C端结构域由LBD和CTT组成,CTT容纳了最保守的TBK1结合基序,与IRF3相互作用,通常负责结合、蛋白相互作用和信号转导。在稳态条件下,LBD通过与其胞质结构域二聚化产生一个V形配体口袋,与cGAMP结合后转化为四聚体或更高阶的寡聚体结构,迁移到内质网-高尔基体中间部分或高尔基体。TBK1是由激酶结构域、泛素样结构域、支架和二聚化结构域组成的二聚体,活化的二聚体将两个CTT(TBK1结合基序)与相邻STING二聚体的磷酸化LxIS基序残基结合,激活其转录活性,进入细胞核,触发IRF3依赖的IFN-Ⅰ反应 [ 4 ]。除了引起IFN-Ⅰ反应外,STING还可触发下游核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)等信号转导。TBK1及其同源IκB激酶ε(IκB kinase ε,IKKε)被STING激活后引起IKK复合体的活化,进而激活转录因子NF-κB,诱发炎症应答。人源STING(hSTING)由C端结构域和跨膜结构域组成,主要在心脏、脾脏、外周血白细胞、肺和肾中广泛表达 [ 5 ]。STING作为慢性全身性炎症的驱动因子,与内质网应激、炎症小体诱导、裂解性细胞死亡信号转导等发生交互作用,驱动CVD和代谢性疾病进展。STING信号过度转导促进代谢紊乱CVD的发生发展。
2 cGAS-STING通路
随着对STING研究扩展,发现cGAS是STING激活过程中部分必需的上游蛋白。cGAS是一种w522氨基酸蛋白,属于核苷基转移酶家族,被鉴定为介导STING信号转导的双链DNA(double-stranded DNA,dsDNA)氢化物传感器,能够感知来自细胞死亡和功能失调的细胞器(尤其是线粒体)的自身DNA进入细胞质。cGAS通过结合微生物、反转录病毒和死亡细胞等外源性来源DNA和内源性来源染色质片段,包装成微核缺陷DNA和线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA),从而获得dsDNA。在CVD方面,代谢紊乱导致的线粒体应激会促进线粒体基因组紊乱。基因组不稳定性和核酸损伤可释放大量DNA激活cGAS,内质网应激激活STING和IRF,并通过直接相互作用促进应激细胞自噬 [ 5 ]。cGAS-STING通路是负责识别胞质DNA免疫应答的主要通路,cGAS作为胞质DNA受体,可被DNA和(或)Mn 2+激活并利用ATP和GTP合成第二信使2′3′-cGAMP,后者进一步激活STING并诱导IFN-Ⅰ等细胞因子的产生,从而介导抗感染/肿瘤免疫反应 [ 6 ]。研究表明,多种病原微生物入侵及各种压力胁迫,如氧化应激、代谢紊乱和DNA损伤等都可导致胞质DNA的累积及Mn 2+浓度的升高,从而激活cGAS-STING通路。因此,cGAS-STING信号通路在炎症免疫相关疾病的发生发展中发挥关键作用。
STING是一种重要的慢性炎症分子,STING及其下游级联信号激活固有免疫系统,是诱导炎症反应的重要信号通路之一。cGAS作为利用ATP和GTP催化第二信使cGAMP合成,与STING活性位点结合,触发其下游信号激活,活化的STING由囊泡通过内质网-高尔基体中间隔室转运,并激活TBK1、IRF3、NF-κB和其他下游信号分子 [ 4 ]。IRF3和NF-κB的激活可上调IFN和炎症因子的水平,过度的炎症导致宿主组织损伤并诱发器官功能障碍,进而调节多种自身免疫性疾病、代谢紊乱和CVD的进展( 图1 )。
STING信号通路

注:STING,干扰素基因刺激因子;Extracellular,胞外;Intracellular,胞内;Mitochondria,线粒体;Nucleus,细胞核;Endoplasmic reticulum,内质网;Golgi body,高尔基体;PAMPs,病原体相关分子模式;DAMPs,非感染性损伤相关分子模式;Pore-forming toxins,成孔毒素;virus,病毒;bacteria,细菌;fungi,真菌;cGAS,环鸟苷酸-腺苷酸合酶;ROS,活性氧;mtDNA,线粒体DNA;dsDNA,双链DNA;cGAMP,环鸟苷酸-腺苷酸;TBK1,TANK结合激酶1;IRF3,干扰素调节因子3;NF-κB,核因子-κB;TNF-α,肿瘤坏死因子α;IL-1β,白细胞介素1β;IL-6,白细胞介素6;IFN,干扰素;Inflammation,炎症;NLRP3,NOD样受体蛋白3炎症小体;Gasdermin D,执行蛋白D;Caspase-1,含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1;Pyroptosis,焦亡

3 STING通路与细胞代谢
STING作为内质网衔接蛋白在人体组织(主要是心脏、脾脏、外周血白细胞、肺和肾)中广泛表达,参与线粒体、高尔基体、内皮细胞、血管平滑肌细胞和巨噬细胞等氧化应激和炎症反应,驱动包括CVD和代谢性炎症性疾病。
3.1 线粒体
线粒体是一种动态的双膜细胞器,具有特殊的代谢功能,包括ATP产生、细胞内Ca 2+调节、活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生和清除、代谢物产生和代谢灵活性、凋亡细胞死亡调节、Caspase家族蛋白酶激活、细胞内组分通讯和线粒体自噬 [ 7 ]。在细胞中,线粒体是唯一具有基因组的细胞器,在生理水平上,受损的线粒体通过线粒体自噬被清除。但在大多数代谢性疾病和CVD中,线粒体自噬相对受损,mtDNA的调节因子水平降低,异常的代谢过程也会影响线粒体结构的完整性,导致线粒体应激。因此,在大多数情况下,如在肥胖、2型糖尿病和CVD患者中,血浆mtDNA片段和mtDNA损伤水平都非常高,并且与疾病严重程度、慢性炎症、氧化应激和胰岛素抵抗呈正相关。细胞损伤导致mtDNA和细胞核染色体DNA泄漏到细胞质中,这对激活cGAS-STING信号、ISG表达起关键作用,并最终启动固有免疫反应,这是CVD发病的重要触发因素 [ 5 ]。线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)是mtDNA复制和转录的调节因子,在压力超负荷或病理诱导的线粒体应激中,TFAM的表达受到抑制,进而促进mtDNA释放到细胞质中,激活cGAS-STING信号通路,加重病理生理状况。mtDNA通过大孔进入细胞质并激活cGAS-STING信号,在中度氧化应激下,ROS诱导线粒体外膜上电压依赖性阴离子通道1(VDAC1)的寡聚化,促进mtDNA片段的释放,并激活胞质内的cGAS-STING信号通路,导致Caspase活化或凋亡。线粒体通透性转换孔的开放导致mtDNA释放到细胞质中,激活cGAS-STING信号通路,是肌萎缩侧索硬化的一个中枢调节机制,研究发现SOD1错误折叠导致肌萎缩侧索硬化和线粒体损伤,并触发mtDNA和RNA的释放:在细胞质中以不依赖线粒体通透性转换孔的方式形成DNA杂交,激活了cGAS-STING信号通路 [ 8 ]。以上证据表明,在各种条件下,线粒体膜的完整性对于控制mtDNA外漏和cGAS-STING信号的活性至关重要。
3.2 内质网
内质网是一个重要的细胞器,具有重要的细胞和代谢功能,包括蛋白质合成、分泌和折叠、脂质生物合成和Ca 2+储存,当蛋白质折叠或内质网内稳态受到破坏时,内质网应激就发生了。内质网应激可以保护宿主免受感染,其介导的炎症和细胞代谢在CVD和代谢紊乱中发挥重要作用 [ 5 ]。内质网应激和未折叠蛋白反应常导致脂质和碳水化合物代谢紊乱,从而导致CVD和代谢性疾病。细胞内病理性刺激对内质网应激感受器的持续刺激可改变脂质酶,促进炎症和凋亡等,与糖尿病、脂肪性肝病和CVD进展密切相关。STING作为内质网接头蛋白,内质网应激直接或间接地调控STING信号,增强炎症反应和纤维化。在主动脉缩窄诱导的扩张和肥厚的心脏和血管紧张素Ⅱ诱导的心肌细胞中,内质网应激蛋白传感器持续表达,它们的激活导致STING-TBK1-NF-κB炎症通路激活,促进心脏炎症和纤维化 [ 5 ]
3.3 高尔基体
STING在与其天然配体cGAMP结合后,STING经历结构变化并从内质网转运到高尔基体和核内体,执行干扰素诱导、非典型轻链3B脂化和NOD样受体蛋白3(NOD-like receptor pyrin domain-containing protein 3,NLRP3)炎症小体激活等多种生物学功能。STING自激活突变体诱导细胞死亡的特性,在HT080细胞中进行了基于CRISPR-Cas9介导的全基因组筛选,发现高尔基体腔内合成的硫酸化糖胺聚糖(sGAGs)可结合到STING跨膜区的腔内侧,从而诱导STING的寡聚和激活 [ 9 ]。相关研究表明,STING在pH更低的后高尔基体囊泡中会有更高的活性,C10ORF76(又名ARMH3)可作为接头蛋白招募PI4KB到STING,PI4KB通过合成PI4P促进STING从高尔基体到内体的转运以及维持STING激活所需要的脂膜环境,从而帮助STING更加稳定高效地激活 [ 10 ]。PI4P在脂质运输及脂质稳态维持中具有核心作用,STING作为一个潜在的细胞脂质稳态感受器,可能是细胞内的一种新型危险信号感受器。
3.4 内皮细胞
内皮细胞作为血管炎症的重要驱动因素,在血管损伤或慢性代谢性疾病相关组织炎症损伤的发生中发挥着重要作用。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)引起血管内皮细胞焦亡,执行蛋白(gasdermin D,GSDMD)的活化促进mtDNA的释放,激活cGAS-STING通路,抑制内皮细胞增殖,最终导致细胞凋亡。此外,IFN-Ⅰ的高表达通过破坏内皮祖细胞的增殖能力诱导血管损伤并抑制血管组织修复,由干扰素诱导蛋白16介导的线粒体诱导的内皮STING激活触发了NF-κB介导的黏附分子的增加 [ 11 ]。代谢功能障碍引起的血管内皮细胞功能受损是2型糖尿病患者微血管和大血管并发症的驱动因素,与血管疾病的加重和进展相关,血管内皮细胞受到刺激后高表达STING蛋白,启动STING下游信号通路,引起内皮功能障碍,导致血管病变,引发慢性炎症、血管闭塞(内皮炎症标志物、凝血因子、内皮细胞活化、细胞间黏附分子1和IFN表达升高和内皮细胞死亡)。同样,新型冠状病毒感染(COVID-19)患者的血栓性凝血病也被归因于这些患者中STING信号过度激活引起的内皮功能障碍 [ 12 ]
3.5 巨噬细胞
心肌梗死、缺血性细胞死亡和巨噬细胞摄取外源性DNA会引发急性炎症,最终导致左心室功能障碍和死亡。Cao等 [ 13 ]研究发现,缺血心肌损伤诱导的核苷酸向细胞质渗漏激活了cGAS-STING信号通路,导致巨噬细胞的M1样极化和炎症,而抑制STING或cGAS则促进募集的巨噬细胞向修复的M2转化,通过抑制STING和cGAS可阻断巨噬细胞IFN-Ⅰ信号通路,显著减小梗死面积 [ 14 ]。心肌梗死小鼠心脏巨噬细胞IRF3-IFN轴刺激炎症细胞因子和趋化因子(包括TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-β和CXCL-10)的表达和炎症细胞浸润,而通过中和抗体或cGAS、STING和IRF3的基因缺失来中断IRF3信号,可逆转这些变化。
3.6 平滑肌细胞
平滑肌细胞表型转换在主动脉瘤和夹层组织中被检测到。STING参与了主动脉平滑肌细胞氧化应激、DNA损伤、炎症和细胞死亡等多种应激反应。平滑肌细胞,dsDNA-STING-IRF3信号通路诱导平滑肌细胞炎症基因表达,主动脉应激诱导平滑肌细胞向炎症表型转化,即DNA损伤和胞质渗漏驱动平滑肌细胞从收缩表型向炎症表型转变, STING -/-小鼠可逆转这一过程 [ 15 ]
3.7 炎症
炎症反应是指随着年龄增长而发生的低度、慢性、无菌性炎症,并与CVD相关。STING被证实是一种重要的慢性炎症分子,诱导严重的心脏损伤甚至器官衰竭,危及生命。近年研究表明,dsDNA可被相应的cGAS识别,然后通过动员STING及其下游级联信号激活固有免疫系统,是诱导炎症反应的重要信号通路之一,也是对抗组织损伤和病原体入侵的有效监测系统。细胞质中的DNA通过两个主要受体识别:黑色素瘤缺乏因子2和cGAS。黑色素瘤缺乏因子2属于PRR家族,刺激炎症小体形成,其中激活的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1(caspase-1),通过蛋白水解酶裂解诱导IL-18和IL-1β成熟,通过焦亡触发炎症 [ 16 ]。cGAS与大多数其他PRRs不同,主要促进IFN的生成,不直接在分子水平上产生信号平台,而是激活产生固有的第二信使,该信使由受体识别。STING促进TBK1的自磷酸化,从而刺激IRF3的磷酸化。此外,NF-κB激活STING级联反应,触发IFNs的产生。IFN-Ⅰ通过Janus激酶(JAK)信号转导和转录激活因子通路发出信号,通过干扰素刺激基因诱导引发免疫刺激反应,导致促炎细胞因子和趋化因子的分泌,包括TNF-α、IL-6、IL-1β和IFN-Ⅰ(IFN-α、IFN-β和IFN-γ)。
STING被病毒感染、mtDNA或内质网应激激活,招募TAK1和IRF3,然后通过TAK1磷酸化IRF3,易位到细胞核,调节各种炎症因子表达。在这一过程中,不同来源的DNA会以不同的方式被运输到细胞质中,包括内吞作用、跨膜扩散、吞噬作用和受体介导的内吞作用,从而激活cGAS-STING信号通路。COVID-19患者血清中mtDNA积累,激活cGAS-STING通路,触发炎症细胞因子和趋化因子的表达,从而导致严重组织损伤 [ 17 , 18 ]。DNA断裂、线粒体损伤、细胞凋亡、DNA病毒和微生物等可刺激PAMPs和DAMPs的产生。在真核生物中,遗传DNA物质仅限于细胞核和线粒体,而细胞质或细胞外DNA作为PAMPs激活DNA传感器,诱导免疫反应。STING结合IRF3并磷酸化IRF3转运到细胞核中,增加NLRP3的表达,引发LPS诱导的小鼠心功能障碍、炎症、细胞凋亡和焦亡 [ 19 ]STING -/-可通过抑制NLRP3介导的炎症、凋亡和焦亡来减轻LPS诱导的细胞损伤 [ 19 ]
综上所述,STING参与巨噬细胞、内皮细胞和血管平滑肌细胞等多种细胞代谢,通过抑制STING相关途径可明显改善机体慢性炎症,有望为相关疾病防治和新药研发提供新的靶点。
4 STING与CVD
STING途径是CVD的重要危险因素,靶向cGAS-STING介导的炎症治疗可降低心血管疾病损伤。此外,可通过降低STING功能来预防肥胖相关的代谢性疾病和CVD。
4.1 动脉粥样硬化
动脉粥样硬化是一种复杂的慢性炎症性疾病,以血管壁脂质积聚、炎症反应、细胞死亡和内皮功能障碍为特征。内皮细胞结构和功能的改变是许多疾病发生的病理基础,内皮功能障碍导致氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)在内皮下积累。DNA损伤和血管部位含有DNA的细胞外囊泡可能通过钙化、斑块和血栓形成的进展促进血管疾病,特别是动脉粥样硬化 [ 20 ]。STING作为一种细胞质DNA传感器参与多种疾病发生发展,具有促炎和免疫调节的作用,在动脉粥样硬化发生发展过程中发挥重要作用。
4.2 肥胖
肥胖是一种代谢紊乱,促进多种疾病和并发症的发生,是CVD的一个主要危险因素。在肥胖患者中,脂肪细胞呈指数增长,脂肪组织密度扩大,在代谢性疾病和代谢功能障碍引起的CVD发生发展中发挥重要作用。在高脂饮食喂养的肥胖小鼠中,Kumari等 [ 21 ]研究发现IRF3是一个关键的早期转录因子,其水平在脂肪细胞中高表达,并负责协调炎症、巨噬细胞浸润、脂肪棕色化和胰岛素敏感性。最近,Bai等 [ 22 ]研究表明肥胖促进cGAS-cGAMP-STING通路的激活,从而介导肥胖诱导的炎症和能量失调。肥胖与内皮炎症相关,并通过升高血液中棕榈酸水平等方式诱导M1型巨噬细胞的促炎反应。肥胖导致外周循环中游离脂肪酸水平增加,促进mtDNA从血管内皮细胞渗漏到细胞质,激活cGAS-STING-IRF3通路,上调细胞间黏附分子1的表达,最终导致血管内皮炎症。Mao等 [ 23 ]研究了棕榈酸对心血管内皮的影响以及STING在这种相互作用中的作用。在人主动脉内皮细胞中的体外实验表明,棕榈酸诱导线粒体损伤和mtDNA释放到细胞质中,导致cGAS-STING通路激活和IFN产生,通过沉默STING或IRF反应可减弱这一反应。
4.3 糖尿病
糖尿病作为一种慢性疾病,持续升高的血糖信号损害血管线粒体功能,从而导致内皮功能障碍引起的血管并发症。STING参与胰岛损伤、胆固醇代谢和肝脏炎症,与糖尿病发生发展密切相关。糖尿病心肌病在临床中时有发生,Yan等 [ 24 ]报道了通过激活cGAS-STING信号引起的NLRP3炎症小体诱导细胞焦亡,参与糖尿病心肌病的发生发展。高脂血症导致糖尿病小鼠心肌细胞DNA泄漏,激活cGAS-STING信号通路,导致细胞焦亡,诱导炎症反应,最终导致心肌肥厚和重构,而 STING -/-或药物抑制可有效减轻心肌炎症和糖尿病心肌病 [ 25 ]
4.4 主动脉瘤和夹层
散发性主动脉瘤和夹层(aortic aneurysm and dissection,AAD)是一种以主动脉平滑肌细胞持续丢失和细胞外基质降解为特征的致死性血管疾病,动脉粥样硬化是其重要的危险因素。AAD发生前会发生细胞外基质破裂和血管平滑肌细胞进行性丢失,最终导致AAD形成和主动脉破裂,确定驱动主动脉变性的机制是开发有效药物治疗以防止疾病进展的关键步骤。最近的证据表明,STING的异常激活在血管炎症和破坏中发挥关键作用,阻断TBK1在STING的Ser366位点的磷酸化可通过保留主动脉结构、提高存活率、降低AAD的发生率和严重程度等方式拯救主动脉根部AAD [ 26 ]。Luo等 [ 27 ]研究发现,在人散发性AAD组织中,STING通路显著激活,STING敲除小鼠动脉扩大、夹层和破裂均显著减少,通过药物抑制STING的激活也可部分阻止AAD的发展。因此,STING信号的激活是主动脉退行性变的一个关键机制,靶向STING可能阻止散发性AAD的发展。
4.5 心力衰竭
心力衰竭是一种具有症状和心脏结构和(或)功能异常的临床综合征。在扩张型和肥厚型心肌病的人类样本中观察到STING、IFN-α和IFN-β水平升高 [ 28 ]。其中,STING是不可或缺的固有免疫调节因子,Wang等 [ 29 ]研究表明心肌肥厚患者的心肌组织中STING表达显著增加,cGAMP或DMXAA激活STING可导致体外培养的心肌细胞肥大, STING -/-可逆转这一过程。
4.6 心肌梗死
cGAS-STING通路与心肌梗死后密切相关。心肌梗死后,IFN-β1表达和IRF3磷酸化增加,CXCL-10、IRF-7、STING和cGAS表达水平增加,通过使用cGAS、STING或IRF3等通路成员的敲除模型,这一效应减弱 [ 12 , 14 ]。Rech等 [ 30 ]研究新型和选择性的小分子STING抑制剂抑制小鼠心肌梗死模型中STING的棕榈酰化和多聚化,结果发现STING药物抑制心肌梗死治疗3周后可减少梗死扩大和瘢痕形成,并减轻心肌肥厚,从而延缓缺血性心力衰竭的发展。
4.7 脑卒中
缺血性脑卒中后血脑屏障损伤加重、小胶质细胞活化,最终导致神经元死亡。Sun等 [ 31 ]在小鼠脑动脉闭塞/再灌注模型中研究发现,自组装脂质体纳米载体(C-Lipo/CA)可通过抑制缺血脑cGAS-STING通路,减轻小鼠缺血再灌注损伤,缩小脑梗死面积,可望最大限度地降低缺血性脑卒中的死亡率。另有研究发现,使用GAS小分子抑制剂合成寡核苷酸A151可有效抑制cGAS-STING途径,降低IL-1β水平,缩小梗死面积,改善认知功能 [ 28 ]
4.8 脓毒血症
cGAS小分子抑制剂可降低IRF3磷酸化、IL-1β、IL-6和TNF-α表达、改善LPS诱导的心肌病 [ 32 ]。Li等 [ 33 ]在脓毒症诱导的心肌病体外模型中,使用新生大鼠心肌细胞发现STING和磷酸化IRF3的上调,STING敲除降低了LPS诱导的心肌病体内模型中CK-MB、IL-1β和TNF-α水平,并改善了生存率。Wu等 [ 34 ]通过单细胞RNA测序、遗传学方法和质谱分析发现,STING通过cGAS和干扰素非依赖的方式诱导巨噬细胞铁死亡,从而促进脓毒症诱导的多器官损伤。
以上研究表明,STING途径与心力衰竭、心肌梗死和肥大、动脉粥样硬化、主动脉瘤和夹层、血管功能障碍等慢性炎症性疾病密切相关,STING靶向治疗或许可成为慢性炎症疾病的有效手段,但其机制尚不完全明确。
5 小结与展望
STING途径是CVD的重要危险因素,参与CVD的发生发展,靶向通路成员可能有助于减轻机体炎症,为CVD防治提供新靶标。STING可作为药物作用新靶标为肥胖依赖性代谢性疾病和CVD的防治提供新的方向。在本文中,我们介绍了cGAS和STING蛋白的最新基本分子结构,以及导致感知自身DNA、合成cGAMP、激活STING和产生细胞因子的分子步骤。STING信号通路参与内皮细胞、巨噬细胞、平滑肌等细胞的氧化应激、炎症和焦亡等代谢,与心力衰竭、心肌梗死和肥大、动脉粥样硬化等CVD和慢性炎症性代谢性疾病的发生发展相关联。总之,STING靶向治疗或许可成为慢性炎症疾病的有效手段,但其机制尚不明确。因此,进一步研究STING与CVD发生发展的关系十分重要,为STING作为CVD药物作用的新靶点提供新的方向。
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备注信息
A
张瑶,电子信箱: mocdef.aabnis1991oaygnahzyz
B
C
湖南省自然科学基金青年基金项目 (2022JJ40003)
湖南省自然科学基金科卫联合项目 (2021JJ70042)
常德市科技创新指导性项目 (2024ZD184、2024ZD219)
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