低內(nèi)皮剪切應(yīng)力（ESS）已被證明在動脈粥樣硬化的炎癥和血管生物學(xué)中起關(guān)鍵作用。在低剪切應(yīng)力存在的情況下，內(nèi)皮細(xì)胞被激活，低密度脂蛋白（LDL）沉積在內(nèi)皮下間隙，單核細(xì)胞在內(nèi)皮下間隙中遷移并轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞，產(chǎn)生基質(zhì)降解酶和其他炎癥介質(zhì)，進(jìn)一步維持動脈粥樣硬化過程。將低ESS與炎癥聯(lián)系起來的分子和信號通路尚未wan'quan闡明。

髓系細(xì)胞觸發(fā)受體-1（TREM-1）是屬于免疫球蛋白家族的炎癥介質(zhì)，已發(fā)現(xiàn)在參與動脈粥樣硬化的所有細(xì)胞類型（內(nèi)皮細(xì)胞，白細(xì)胞，血管平滑肌細(xì)胞和血小板）的表面上表達(dá)。研究表明，TREM-1在動脈粥樣硬化的無菌炎癥中起關(guān)鍵作用。假設(shè)TREM-1在低ESS與炎癥之間的關(guān)聯(lián)中起著中間作用，但是將低ESS與TREM-1聯(lián)系起來的詳細(xì)機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)信號機(jī)制仍然未知。

基于此，美國邁阿密大學(xué)米勒醫(yī)學(xué)院心血管部、內(nèi)布拉斯加大學(xué)醫(yī)學(xué)中心、健康科學(xué)西部大學(xué)轉(zhuǎn)化研究系的一項(xiàng)研究設(shè)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(zhì)降解酶表達(dá)的作用，（ii）研究TREM-1表達(dá)的轉(zhuǎn)錄抑制將低ESS與炎癥的關(guān)系分離的假設(shè)，以及（iii）闡明將低ESS與TREM-1連接的上游TREM-1機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)信號通路。該研究在體外多細(xì)胞共培養(yǎng)模型中進(jìn)行了研究，該模型由內(nèi)皮細(xì)胞，單核細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞組成，代表了動脈粥樣硬化的早期和中期階段。

細(xì)胞共培養(yǎng)示意圖

HCAECs：人冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞   HCASMCs：人冠狀動脈平滑肌細(xì)胞

低內(nèi)皮剪切應(yīng)力（5 ± 3 dynes/cm2），中等內(nèi)皮剪切應(yīng)力（15 ± 3 dynes/cm2）和高內(nèi)皮剪切應(yīng)力（30 ± 3 dynes/cm2），持續(xù)應(yīng)用30分鐘到1小時(shí)的各種時(shí)間范圍。

ESS對TREM-1、促炎分子和基質(zhì)降解酶表達(dá)的影響

從預(yù)暴露于不同ESS模式的共培養(yǎng)細(xì)胞中提取的mRNA的實(shí)時(shí)RT-PCR顯示，與靜態(tài)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(zhì)降解酶（組織蛋白酶L、S以及MMP-1和-9）的表達(dá)顯著增加（圖2）。預(yù)先暴露于不同剪切應(yīng)力模式的培養(yǎng)細(xì)胞的免疫印跡和免疫熒光共聚焦顯微鏡顯示，與預(yù)先暴露于靜態(tài)或高ESS的細(xì)胞相比，暴露于低ESS增加了內(nèi)皮細(xì)胞，單核細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞TREM-1的蛋白表達(dá)（圖1 B、C）。與實(shí)時(shí) RT-PCR 結(jié)果類似，在預(yù)暴露于不同 ESS 模式的共培養(yǎng)細(xì)胞的 ELISA 測定表明，低 ESS 與趨化因子和促炎細(xì)胞因子（MCP-1、IL-1β、IL-6 和 IL-8）和基質(zhì)降解酶（組織蛋白酶 L、S，MMP-1、-9）的顯著增加有關(guān)（圖3、4）。

圖1   各種剪切應(yīng)力條件對共培養(yǎng)模型中TREM-1 mRNA表達(dá)和蛋白質(zhì)合成的影響。

圖2   各種剪切應(yīng)力條件對共培養(yǎng)中炎癥分子和基質(zhì)降解酶mRNA表達(dá)的影響。

圖3   各種剪切應(yīng)力條件對共培養(yǎng)中促炎分子和基質(zhì)降解酶的ELISA蛋白質(zhì)水平的影響。

圖4   各種剪切應(yīng)力條件對共培養(yǎng)模型中組織蛋白酶蛋白表達(dá)的影響。

低ESS條件下，siRNA抑制TREM-1對TREM-1、促炎分子和基質(zhì)降解酶表達(dá)的影響

免疫熒光共聚焦顯微鏡顯示，與靜態(tài)相比，HCAECs單培養(yǎng)（用對照-siRNA預(yù)轉(zhuǎn)染）中的TREM-1蛋白表達(dá)在低ESS下增加（圖5 A），并且這種效應(yīng)隨著在HCAECs中轉(zhuǎn)染siRNA后減弱（圖5 A）。相比之下，siRNA轉(zhuǎn)染和低ESS都不會影響HCAECs中VE-鈣粘蛋白的表達(dá)，表明TREM-1-siRNA特異性靶向HCAECs中的TREM-1，而不會改變內(nèi)皮特異性生物標(biāo)志物的表達(dá)（VE-鈣粘蛋白）。

與暴露于同樣低ESS條件的對照siRNA轉(zhuǎn)染的共培養(yǎng)物相比，暴露于低ESS的TREM-1-siRNA轉(zhuǎn)染的共培養(yǎng)物顯著減弱了趨化因子和細(xì)胞因子（MCP-1、IL-1β、IL-6、IL-8）和基質(zhì)降解酶（組織蛋白酶和MMPs）的mRNA表達(dá)。根據(jù)實(shí)時(shí)RT-PCR結(jié)果，暴露于低ESS后轉(zhuǎn)染TREM-1-siRNA的共培養(yǎng)基上的免疫熒光染色和ELISA顯示，趨化因子、細(xì)胞因子和基質(zhì)降解酶的蛋白質(zhì)水平顯著降低（圖5 B）。

圖5   siRNA抑制TREM-1蛋白表達(dá)及其對基質(zhì)降解酶表達(dá)的影響。

低ESS對TREM-1轉(zhuǎn)錄因子激活的影響

使用暴露于不同流動條件（低剪切應(yīng)力和靜態(tài)條件）的共培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行的 ChIP 測定研究表明，與靜態(tài)相比，轉(zhuǎn)錄因子 NF-κB、PU.1 和 ATF2 在低 ESS 條件下與 TREM-1 啟動子區(qū)域2 的結(jié)合增強(qiáng)（圖6）。此外，低ESS條件誘導(dǎo)上述轉(zhuǎn)錄因子與TREM-1啟動子區(qū)1結(jié)合。值得注意的是，在低ESS條件下，轉(zhuǎn)錄因子與TREM-1啟動子區(qū)2的結(jié)合大于啟動子區(qū)1。

圖6   在低ESS和無流動條件下轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB，PU.1和ATF2）與TREM-1啟動子區(qū)域1和2的結(jié)合的比較。

該研究在易于制造，低維護(hù)和可重復(fù)的模型中進(jìn)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(zhì)降解酶的表達(dá)。與低ESS誘導(dǎo)的TREM-1激活相關(guān)的轉(zhuǎn)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(wěn)定無關(guān)。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(xiàn)：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.