腹主動脈瘤（AAA）的發(fā)病率近年來一直在上升,。AAA是主動脈的病理性擴(kuò)張,，有潛在的破裂風(fēng)險,，可能受到遺傳,、環(huán)境,、飲食,、吸煙狀況、生物力學(xué)和血流動力學(xué)等多種因素的影響,。

血管壁不斷受到各種剪切應(yīng)力,，內(nèi)皮細(xì)胞充當(dāng)將血液與血管壁分開的屏障。因此,，血管內(nèi)皮細(xì)胞可能與健康或易患病表型的發(fā)育有關(guān),。先前的證據(jù)表明,，血管壁可能受到局部血流動力學(xué)因素（如機(jī)械應(yīng)力變化）的損害，這也是發(fā)生AAA的原因之一,。然而,，機(jī)械應(yīng)力在AAA發(fā)病機(jī)制中的具體分子調(diào)控機(jī)制仍有待探索。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）反應(yīng)是未折疊或錯誤折疊蛋白質(zhì)積聚的結(jié)果,，也稱為未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）,。ER應(yīng)激在干擾正常細(xì)胞生理功能方面起作用，其中AAA的發(fā)病機(jī)制已被證明,。已有研究報道,，ERS介導(dǎo)的JNK/AP-1（c-Jun 氨基末端蛋白激酶/激活蛋白-1）通路可促進(jìn)炎癥因子的表達(dá)，如Toll樣受體-4（TLR-4）,、白細(xì)胞介素-1 β（IL-1β）,、IL-6和MCP-1。此外,，JNK抑制劑損害了動物模型中的AAA消退,。

MiR-137 是一種位于染色體 1p21.3 上的非蛋白編碼 RNA，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達(dá),。在最近的一項研究中,，發(fā)現(xiàn)miR-137在H2O2-處理的心肌細(xì)胞中顯著上調(diào)，通過靶向CDC42參與調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞ERS,，從而抑制心肌細(xì)胞凋亡,。

基于此，云南省第二人民醫(yī)院血管外科,、第三人民醫(yī)院藥劑科研究團(tuán)隊的一項實驗曾探討了miR-137在剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的人主動脈內(nèi)皮細(xì)胞（HAECs）中的表達(dá)及其在HAECs的ER應(yīng)激和細(xì)胞凋亡中的潛在調(diào)控機(jī)制,。研究結(jié)果為AAA的發(fā)病機(jī)制提供了進(jìn)一步的思路，為AAA的診斷和臨床治療提供了可能的分子靶點和理論依據(jù),。

剪切應(yīng)力對HAECs表面和內(nèi)部形態(tài)的影響

不同強(qiáng)度的剪切應(yīng)力響應(yīng)細(xì)胞形態(tài)的變化如圖1 A所示,。在低強(qiáng)度剪切應(yīng)力（0-5 dyn/cm2）下，細(xì)胞形狀逐漸由紡錘形變?yōu)閳A形,，細(xì)胞增殖減慢,。隨著時間的流逝，細(xì)胞形狀逐漸變得不完整,，并出現(xiàn)明顯的收縮,。值得注意的是，在暴露于5 dyn/cm2下時觀察到細(xì)胞碎片增加,。然而,，當(dāng)HAECs暴露于10或15 dyn/cm2時，細(xì)胞凋亡逐漸減弱,。

觀察細(xì)胞的內(nèi)部形態(tài)如圖1 B所示,。當(dāng)沒有剪切應(yīng)力時,，核周區(qū)、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)均具有正常的形態(tài)結(jié)構(gòu),。暴露于逐漸增加的剪切應(yīng)力后,，細(xì)胞中逐漸出現(xiàn)核周空間和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹以及剝落的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。當(dāng)剪切應(yīng)力超過 5 dyn/cm2 時,，這種趨勢逐漸減弱,。

圖1   剪切應(yīng)力對HAECs表面和內(nèi)部形態(tài)的影響,。

低強(qiáng)度剪切應(yīng)力促進(jìn) HAECs 中的氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡

接下來,，實驗測量了不同水平的剪切應(yīng)力對氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡的影響。如圖2 a所示,，當(dāng)細(xì)胞暴露于1 dyn/cm2,、2 dyn/cm2和5 dyn/cm2剪切應(yīng)力時，NOX2,、P22phox,、NOX4、NRF2 的蛋白質(zhì)水平顯著增加,。此外,，TUNEL陽性細(xì)胞的數(shù)量隨著剪切應(yīng)力的增加而增加，在5 dyn/cm2的細(xì)胞中觀察到陽性細(xì)胞的峰值（圖2 b）,。實驗還檢測了與細(xì)胞凋亡相關(guān)的分子的蛋白質(zhì)水平,，結(jié)果顯示Bax、Bak和Caspase-3的蛋白質(zhì)水平依賴于剪切應(yīng)力強(qiáng)度的增加,。此外,，在暴露于1 dyn/cm2、2 dyn/cm2和5 dyn/cm2剪切應(yīng)力時,，細(xì)胞中Bcl-1蛋白的表達(dá)水平的剪切應(yīng)力強(qiáng)度依賴性降低（圖2 c）,。

圖2   低強(qiáng)度剪切應(yīng)力促進(jìn) HAECs 中的氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。

低強(qiáng)度剪切應(yīng)力上調(diào) miR-137 表達(dá),，miR-137 直接靶向 HAECs 中的 SDS22

為了證實miR-137可能參與低強(qiáng)度剪切應(yīng)力引起的氧化應(yīng)激反應(yīng)和HAECs中的細(xì)胞凋亡,，實驗評估了miR-137在暴露于0-5 dyn/cm2剪切應(yīng)力的HAECs中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)miR-137隨著剪切應(yīng)力的增加而逐漸上調(diào)（圖3 a）,?；谏镄畔W(xué)軟件TargetScan，研究將SDS22確定為miR-137的候選靶基因（圖3 b）,。為了驗證這一點,，進(jìn)行了雙熒光素酶報告基因測定，結(jié)果表明,，與共轉(zhuǎn)染 SDS22-MUT 的細(xì)胞相比,，共轉(zhuǎn)染 SDS22-WT 時miR-137 模擬物顯著降低了HAECs中的熒光素酶活性,，而miR-137抑制劑具有相反的結(jié)果（圖3 c）。這些發(fā)現(xiàn)支持SDS22是miR-137的直接靶點,。此外,，隨著剪切應(yīng)力的逐漸增加，HAECs 中 SDS22 的mRNA 和蛋白表達(dá)水平也逐漸降低（圖3 d,、e）,。

圖3   低強(qiáng)度剪切應(yīng)力上調(diào)miR-137表達(dá)，直接靶向HAECs中SDS22的3′-非翻譯區(qū)（3′-UTR）,。

miR-137的沉默逆轉(zhuǎn)了剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的JNK/AP-1信號的激活

接下來探索了與miR-137在調(diào)控剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的HAECs細(xì)胞凋亡中相關(guān)的潛在分子通路,。研究發(fā)現(xiàn)，抑制SDS22表達(dá)可增加p-JNK水平,。根據(jù)這些觀察結(jié)果,，研究人員懷疑miR-137可以通過靶向SDS22激活JNK/AP-1信號通路。

使用蛋白質(zhì)印跡法檢測JNK/AP-1信號通路中涉及的基因的表達(dá)水平,，包括p-JNK,、JNK、p-c-Jun,、c-Jun,、p-c-Fos和c-Fos。如圖4 a所示,，p-JNK,、p-c-Jun和p-c-Fos的蛋白質(zhì)水平以剪切應(yīng)力強(qiáng)度依賴性方式增加，表明暴露于剪切應(yīng)力的HAECs中JNK / AP-1信號的激活,。

接下來,，敲低了 HAECs 中的 miR-137 表達(dá)，并研究了 miR-137 沉默對剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的 JNK/AP-1 信號激活的影響,。圖4 b顯示miR-137敲低后miR-137表達(dá)水平顯著降低,，證實了miR-137的成功敲低。蛋白質(zhì)印跡分析顯示,，與剪切應(yīng)力組相比,，當(dāng)miR-137被敲低時，p-JNK,、p-c-Jun和p-c-Fos的相對蛋白表達(dá)受到顯著抑制（圖4 c）,。這些觀察結(jié)果表明，miR-137可能是控制低強(qiáng)度剪切應(yīng)力下JNK/AP-1信號激活的重要調(diào)節(jié)因子,。

圖4   miR-137的沉默逆轉(zhuǎn)了剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的JNK/AP-1信號通路的激活,。

miR-137的沉默減弱了剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡

最后，研究了miR-137敲低對剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡的影響。在TEM觀察下,，在暴露于剪切應(yīng)力的細(xì)胞中觀察到嚴(yán)重腫脹的核周區(qū)域,、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然而,，與對照細(xì)胞相比,，當(dāng)miR-137沉默時，線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)僅發(fā)現(xiàn)輕微腫脹變化（圖5 A）,。TUNEL染色結(jié)果顯示,，與剪切應(yīng)力組相比，轉(zhuǎn)染miR-137抑制劑的細(xì)胞凋亡也顯著改善（圖5 A）,。與對照相比,，剪切應(yīng)力顯著上調(diào)了氧化應(yīng)激相關(guān)基因的表達(dá)水平，包括NOX2,、p22phox,、NOX4和NRF2,。此外,，miR-137抑制劑在不同程度上降低了這些基因的上調(diào)水平（圖5 B）。與對照組相比,，剪切應(yīng)力顯著降低了Bcl-2的表達(dá)水平,，上調(diào)了Bak、Bax和半胱天冬酶-3的表達(dá)水平,。值得注意的是,，miR-137抑制劑在一定程度上逆轉(zhuǎn)了剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的Bcl-2、Bak,、Bax和Caspase-3的調(diào)控異常（圖5 C）,。這些發(fā)現(xiàn)表明，miR-137敲低可以有效地逆轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力引起的氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡,。

圖5   miR-137的沉默減弱了剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡,。

圖6   圖形概要

MiR-137通過JNK/AP-1信號通路調(diào)控低強(qiáng)度剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的人主動脈內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和細(xì)胞凋亡。

綜上所述,，該研究證明了miR-137在剪切應(yīng)力刺激的HAECs中的潛在調(diào)節(jié)作用,，可以通過靶向SDS22調(diào)控JNK/AP-1信號通路來促進(jìn)細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。研究提供了證據(jù)支持miR-137在介導(dǎo)剪切應(yīng)力急性反應(yīng)中的關(guān)鍵作用,，這可能為AAA的分子診斷和靶向治療提供新的生物標(biāo)志物,。

參考文獻(xiàn)：Li GJ, Yang QH, Yang GK, Wan J, Du LJ, Li ZX, Sun Y. MiR-137 regulates low-intensity shear stress-induced human aortic endothelial cell apoptosis via JNK/AP-1 signaling. J Physiol Biochem. 2021 Aug;77(3):451-460. doi: 10.1007/s13105-021-00812-1. Epub 2021 Apr 24. PMID: 33893994.

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