英文标题：Sensing ceramides by CYSLTR2 and P2RY6 to aggravate atherosclerosis

中文标题：CYSLTR2和P2RY6感知神经酰胺加重动脉粥样硬化

发表期刊：nature

影响因子：505

客户单位：北京大学

百趣提供服务：定量脂质组学

研究背景

动脉粥样硬化（Atherosclerosis）是心血管疾病（Cardiovascular Disease，CVD）的重要致病因素，其在心血管疾病的病理中占据约60%。该病是导致心肌梗死和中风的主要原因。近年来的研究发现，循环神经酰胺可以作为一种独立于胆固醇水平的心血管事件预测标志物，尤其是长链神经酰胺（如C16:0、C18:0和C24:1）。然而，神经酰胺通过跨膜受体介导信号传导，推动动脉粥样硬化进展的分子机制，依然是该领域的关键科学问题。

研究思路

本研究旨在探讨循环长链神经酰胺是否通过激活膜G蛋白偶联受体（G Protein-coupled Receptors，GPCR）来加重动脉粥样硬化。通过G蛋白信号定量、GPCRs表达的生物信息学分析及NLRP3炎性小体激活的功能检测，本研究进行了一系列系统的筛选，发现CYSLTR2和P2RY6是C16:0神经酰胺诱导炎症体激活的潜在内源性受体，这些受体在内皮细胞和巨噬细胞中高度表达。研究结果表明，通过遗传或药理学手段抑制CYSLTR2/P2RY6可以减轻神经酰胺诱导的动脉粥样硬化现象。

主要结果

1. 神经酰胺受体的鉴定

本研究首先建立了小鼠动脉粥样硬化模型，结果显示外源性C16:0神经酰胺显著增加了AAV-PCSK9+HFD处理的野生型小鼠的动脉粥样硬化程度。这种效果可通过caspase-1敲除、IL-1β中和抗体或IL-1受体拮抗剂的应用来减弱。体外实验表明，C16:0神经酰胺以浓度依赖性显著上调内皮细胞和巨噬细胞中的IL-1β产生。进一步的研究发现，C16:0神经酰胺可能通过GPCRs激活NLRP3炎症小体，并且抑制Gq信号传导能够阻断C16:0神经酰胺诱导的钙升高和IL-1β的产生。

2. 神经酰胺体内激活CYSLTR2和P2RY6

本研究使用生物信息学方法鉴定了C16:0神经酰胺的受体。从GproteinDb数据库中检索到122个Gq偶联的GPCRs，筛选出59个在内皮细胞和巨噬细胞中共同表达的GPCRs。通过Gαq-Gβγ解离测定，发现C16:0神经酰胺能够激活P2RY6和CYSLTR2的Gq信号通路。进一步实验证实，C16:0神经酰胺通过结合CYSLTR2和P2RY6来激活Gq及下游的炎症小体信号。

3. 神经酰胺-CYSLTR2/P2RY6在动脉粥样硬化中的作用

本研究继续探讨了CYSLTR2和P2RY6是否介导神经酰胺加重动脉粥样硬化的机制。研究发现通过基因敲除和药理学抑制CYSLTR2或P2RY6，可以显著减轻高脂饮食或慢性肾病（CKD）加重的动脉粥样硬化，而不影响胆固醇或神经酰胺水平。研究表明，CYSLTR2和P2RY6在神经酰胺诱导的动脉粥样硬化中具有共同的介导作用。

4. CYSLTR2和P2RY6在CKD-动脉粥样硬化中的作用

以往研究已证实慢性肾病（CKD）患者心血管事件的发生率显著增加，但现有的降脂策略效果有限。构建CKD小鼠模型后，研究发现CKD小鼠血浆中神经酰胺水平升高，并且在G3-G5期CKD患者中，神经酰胺水平与冠状动脉疾病（CAD）严重程度呈正相关。CYSLTR2和P2RY6的基因敲除或药理学抑制显著减轻了CKD小鼠的动脉粥样硬化斑块形成，提示神经酰胺可作为CKD患者患有动脉粥样硬化性心血管疾病的潜在诊断标志，靶向CYSLTR2和P2RY6的药物可能减少CKD患者发生心血管事件的风险。

5. 神经酰胺-CYSLTR2-Gq复合物的结构

通过单颗粒冷冻电镜（cryo-EM），本研究解析了神经酰胺与CYSLTR2结合的结构机制。对C16:0和C20:0神经酰胺-CYSLTR2-Gq复合物进行体外重构、纯化及成像，获得的冷冻电镜图像分辨率分别为27Å和28Å。研究发现神经酰胺结合于CYSLTR2的一个倾斜通道状配体结合口袋，该口袋分为保守的鞘氨醇链结合通道和可容纳不同脂肪酸链长度的结合口袋，这一结构揭示了CYSLTR2如何特异性识别不同类型的神经酰胺。

研究小结

本研究重点跟踪了循环神经酰胺在动脉粥样硬化中的作用机制，发现神经酰胺通过直接结合CYSLTR2和P2RY6激活Gq信号传导和炎症小体途径，从而加剧动脉粥样硬化。同时，抑制这两个受体能够有效减轻动脉粥样硬化，在慢性肾病患者中，血浆神经酰胺水平与冠状动脉疾病的严重程度正相关。未来，靶向这一通路可能改善CKD患者的动脉粥样硬化症状。通过冷冻电镜解析的神经酰胺-CYSLTR2-Gq复合物结构，揭示了受体识别不同神经酰胺亚型的机制。这一重要发现为解决血脂残余风险这一难题开辟了新方向，并且以尊龙凯时作为干预靶点的策略，有望为动脉粥样硬化的治疗提供新的思路，为患者带来希望。