TERM-1在連接低剪切應力與炎癥的機械轉導信號通路中的作用
低內皮剪切應力（ESS）已被證明在動脈粥樣硬化的炎癥和血管生物學中起關鍵作用。在低剪切應力存在的情況下，內皮細胞被激活，低密度脂蛋白（LDL）沉積在內皮下間隙，單核細胞在內皮下間隙中遷移并轉化為巨噬細胞和泡沫細胞，產生基質降解酶和其他炎癥介質，進一步維持動脈粥樣硬化過程。將低ESS與炎癥聯系起來的分子和信號通路尚未完全闡明。
髓系細胞觸發受體-1（TREM-1）是屬于免疫球蛋白家族的炎癥介質，已發現在參與動脈粥樣硬化的所有細胞類型（內皮細胞，白細胞，血管平滑肌細胞和血小板）的表面上表達。研究表明，TREM-1在動脈粥樣硬化的無菌炎癥中起關鍵作用。假設TREM-1在低ESS與炎癥之間的關聯中起著中間作用，但是將低ESS與TREM-1聯系起來的詳細機械轉導信號機制仍然未知。
基于此，美國邁阿密大學米勒醫學院心血管部、內布拉斯加大學醫學中心、健康科學西部大學轉化研究系的一項研究設定的目的如下：（i）研究不同的ESS模式對TREM-1，促炎分子和基質降解酶表達的作用，（ii）研究TREM-1表達的轉錄抑制將低ESS與炎癥的關系分離的假設，以及（iii）闡明將低ESS與TREM-1連接的上游TREM-1機械轉導信號通路。該研究在體外多細胞共培養模型中進行了研究，該模型由內皮細胞，單核細胞和平滑肌細胞組成，代表了動脈粥樣硬化的早期和中期階段。
低內皮剪切應力（5 ± 3 dynes/cm2），中等內皮剪切應力（15 ± 3 dynes/cm2）和高內皮剪切應力（30 ± 3 dynes/cm2），持續應用30分鐘到1小時的各種時間范圍。
ESS對TREM-1、促炎分子和基質降解酶表達的影響
從預暴露于不同ESS模式的共培養細胞中提取的mRNA的實時RT-PCR顯示，與靜態或高ESS相比，低ESS 下 TREM-1（圖1 A）、促炎分子（IL-1β、IL-6、IL-8、MCP-1）和基質降解酶（組織蛋白酶L、S以及MMP-1和-9）的表達顯著增加（圖2）。預先暴露于不同剪切應力模式的培養細胞的免疫印跡和免疫熒光共聚焦顯微鏡顯示，與預先暴露于靜態或高ESS的細胞相比，暴露于低ESS增加了內皮細胞，單核細胞和平滑肌細胞TREM-1的蛋白表達（圖1 B、C）。與實時 RT-PCR 結果類似，在預暴露于不同 ESS 模式的共培養細胞的 ELISA 測定表明，低 ESS 與趨化因子和促炎細胞因子（MCP-1、IL-1β、IL-6 和 IL-8）和基質降解酶（組織蛋白酶 L、S，MMP-1、-9）的顯著增加有關（圖3、4）。
低ESS條件下，siRNA抑制TREM-1對TREM-1、促炎分子和基質降解酶表達的影響
免疫熒光共聚焦顯微鏡顯示，與靜態相比，HCAECs單培養（用對照-siRNA預轉染）中的TREM-1蛋白表達在低ESS下增加（圖5 A），并且這種效應隨著在HCAECs中轉染siRNA后減弱（圖5 A）。相比之下，siRNA轉染和低ESS都不會影響HCAECs中VE-鈣粘蛋白的表達，表明TREM-1-siRNA特異性靶向HCAECs中的TREM-1，而不會改變內皮特異性生物標志物的表達（VE-鈣粘蛋白）。
與暴露于同樣低ESS條件的對照siRNA轉染的共培養物相比，暴露于低ESS的TREM-1-siRNA轉染的共培養物顯著減弱了趨化因子和細胞因子（MCP-1、IL-1β、IL-6、IL-8）和基質降解酶（組織蛋白酶和MMPs）的mRNA表達。根據實時RT-PCR結果，暴露于低ESS后轉染TREM-1-siRNA的共培養基上的免疫熒光染色和ELISA顯示，趨化因子、細胞因子和基質降解酶的蛋白質水平顯著降低（圖5 B）。
低ESS對TREM-1轉錄因子激活的影響
使用暴露于不同流動條件（低剪切應力和靜態條件）的共培養細胞進行的 ChIP 測定研究表明，與靜態相比，轉錄因子 NF-κB、PU.1 和 ATF2 在低 ESS 條件下與 TREM-1 啟動子區域2 的結合增強（圖6）。此外，低ESS條件誘導上述轉錄因子與TREM-1啟動子區1結合。值得注意的是，在低ESS條件下，轉錄因子與TREM-1啟動子區2的結合大于啟動子區1。
圖6 在低ESS和無流動條件下轉錄因子（NF-κB，PU.1和ATF2）與TREM-1啟動子區域1和2的結合的比較。
該研究在易于制造，低維護和可重復的模型中進行的研究，該模型代表了人類動脈粥樣硬化的晚期階段，表明低ESS通過激活TREM-1增加了炎癥分子和基質降解酶的表達。與低ESS誘導的TREM-1激活相關的轉錄因子是NF-κB，PU.1和ATF2。值得注意的是，siRNA 對 TREM-1 mRNA的抑制可以表明低ESS與血管炎癥和斑塊不穩定無關。未來對動物和人類的研究有必要研究TREM-1抑制劑作為輔助抗動脈粥樣硬化治療的潛力。
參考文獻：Liu M, Panagopoulos AN, Oguz UM, Samant S, Vasa CH, Agrawal DK, Chatzizisis YS. Role of triggering receptor expressed on myeloid cells-1 in the mechanotransduction signaling pathways that link low shear stress with inflammation. Sci Rep. 2023 Mar 21;13(1):4656. doi: 10.1038/s41598-023-31763-w. PMID: 36944850; PMCID: PMC10030555.
小編旨在分享、學習、交流生物科學等領域的研究進展。如有侵權或引文不當請聯系小編修正。
微信搜索公眾號“Naturethink”，了解更多細胞體外仿生培養技術及應用。
髓系細胞觸發受體-1（TREM-1）是屬于免疫球蛋白家族的炎癥介質，已發現在參與動脈粥樣硬化的所有細胞類型（內皮細胞，白細胞，血管平滑肌細胞和血小板）的表面上表達。研究表明，TREM-1在動脈粥樣硬化的無菌炎癥中起關鍵作用。假設TREM-1在低ESS與炎癥之間的關聯中起著中間作用，但是將低ESS與TREM-1聯系起來的詳細機械轉導信號機制仍然未知。
基于此，美國邁阿密大學米勒醫學院心血管部、內布拉斯加大學醫學中心、健康科學西部大學轉化研究系的一項研究設定的目的如下：（i）研究不同的ESS模式對TREM-1，促炎分子和基質降解酶表達的作用，（ii）研究TREM-1表達的轉錄抑制將低ESS與炎癥的關系分離的假設，以及（iii）闡明將低ESS與TREM-1連接的上游TREM-1機械轉導信號通路。該研究在體外多細胞共培養模型中進行了研究，該模型由內皮細胞，單核細胞和平滑肌細胞組成，代表了動脈粥樣硬化的早期和中期階段。
細胞共培養示意圖
HCAECs：人冠狀動脈內皮細胞 HCASMCs：人冠狀動脈平滑肌細胞低內皮剪切應力（5 ± 3 dynes/cm2），中等內皮剪切應力（15 ± 3 dynes/cm2）和高內皮剪切應力（30 ± 3 dynes/cm2），持續應用30分鐘到1小時的各種時間范圍。
ESS對TREM-1、促炎分子和基質降解酶表達的影響
從預暴露于不同ESS模式的共培養細胞中提取的mRNA的實時RT-PCR顯示，與靜態或高ESS相比，低ESS 下 TREM-1（圖1 A）、促炎分子（IL-1β、IL-6、IL-8、MCP-1）和基質降解酶（組織蛋白酶L、S以及MMP-1和-9）的表達顯著增加（圖2）。預先暴露于不同剪切應力模式的培養細胞的免疫印跡和免疫熒光共聚焦顯微鏡顯示，與預先暴露于靜態或高ESS的細胞相比，暴露于低ESS增加了內皮細胞，單核細胞和平滑肌細胞TREM-1的蛋白表達（圖1 B、C）。與實時 RT-PCR 結果類似，在預暴露于不同 ESS 模式的共培養細胞的 ELISA 測定表明，低 ESS 與趨化因子和促炎細胞因子（MCP-1、IL-1β、IL-6 和 IL-8）和基質降解酶（組織蛋白酶 L、S，MMP-1、-9）的顯著增加有關（圖3、4）。
圖1 各種剪切應力條件對共培養模型中TREM-1 mRNA表達和蛋白質合成的影響。
圖2 各種剪切應力條件對共培養中炎癥分子和基質降解酶mRNA表達的影響。
圖3 各種剪切應力條件對共培養中促炎分子和基質降解酶的ELISA蛋白質水平的影響。
圖4 各種剪切應力條件對共培養模型中組織蛋白酶蛋白表達的影響。
低ESS條件下，siRNA抑制TREM-1對TREM-1、促炎分子和基質降解酶表達的影響
免疫熒光共聚焦顯微鏡顯示，與靜態相比，HCAECs單培養（用對照-siRNA預轉染）中的TREM-1蛋白表達在低ESS下增加（圖5 A），并且這種效應隨著在HCAECs中轉染siRNA后減弱（圖5 A）。相比之下，siRNA轉染和低ESS都不會影響HCAECs中VE-鈣粘蛋白的表達，表明TREM-1-siRNA特異性靶向HCAECs中的TREM-1，而不會改變內皮特異性生物標志物的表達（VE-鈣粘蛋白）。
與暴露于同樣低ESS條件的對照siRNA轉染的共培養物相比，暴露于低ESS的TREM-1-siRNA轉染的共培養物顯著減弱了趨化因子和細胞因子（MCP-1、IL-1β、IL-6、IL-8）和基質降解酶（組織蛋白酶和MMPs）的mRNA表達。根據實時RT-PCR結果，暴露于低ESS后轉染TREM-1-siRNA的共培養基上的免疫熒光染色和ELISA顯示，趨化因子、細胞因子和基質降解酶的蛋白質水平顯著降低（圖5 B）。
圖5 siRNA抑制TREM-1蛋白表達及其對基質降解酶表達的影響。
低ESS對TREM-1轉錄因子激活的影響
使用暴露于不同流動條件（低剪切應力和靜態條件）的共培養細胞進行的 ChIP 測定研究表明，與靜態相比，轉錄因子 NF-κB、PU.1 和 ATF2 在低 ESS 條件下與 TREM-1 啟動子區域2 的結合增強（圖6）。此外，低ESS條件誘導上述轉錄因子與TREM-1啟動子區1結合。值得注意的是，在低ESS條件下，轉錄因子與TREM-1啟動子區2的結合大于啟動子區1。
該研究在易于制造，低維護和可重復的模型中進行的研究，該模型代表了人類動脈粥樣硬化的晚期階段，表明低ESS通過激活TREM-1增加了炎癥分子和基質降解酶的表達。與低ESS誘導的TREM-1激活相關的轉錄因子是NF-κB，PU.1和ATF2。值得注意的是，siRNA 對 TREM-1 mRNA的抑制可以表明低ESS與血管炎癥和斑塊不穩定無關。未來對動物和人類的研究有必要研究TREM-1抑制劑作為輔助抗動脈粥樣硬化治療的潛力。
參考文獻：Liu M, Panagopoulos AN, Oguz UM, Samant S, Vasa CH, Agrawal DK, Chatzizisis YS. Role of triggering receptor expressed on myeloid cells-1 in the mechanotransduction signaling pathways that link low shear stress with inflammation. Sci Rep. 2023 Mar 21;13(1):4656. doi: 10.1038/s41598-023-31763-w. PMID: 36944850; PMCID: PMC10030555.
小編旨在分享、學習、交流生物科學等領域的研究進展。如有侵權或引文不當請聯系小編修正。
微信搜索公眾號“Naturethink”，了解更多細胞體外仿生培養技術及應用。
Copyright(C) 1998-2025 生物器材網 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com