動脈粥樣硬化（AS）是心血管疾病最常見的病理基礎，AS 病變好發(fā)于動脈血管狹窄,、彎曲和分叉處,，這些位置多為血流切應力分布不規(guī)律的低振蕩切應力（Low and oscillatory shear stress, OSS）區(qū)域,，這提示 AS 的發(fā)生發(fā)展和血流動力學緊密相關,。

各種細胞應激，如熱休克,、氧化應激,、病毒感染和機械力均可誘導應激顆粒（SGs）的形成，這是通過液-液相分離（LLPS）形成的生物分子凝結物,。SGs 是真核細胞中 mRNA 和蛋白質聚集體,，能夠快速形成的來調控機體對各種外界的刺激。SGs 的形成與許多疾病的發(fā)展密切相關,，并且近期研究發(fā)現(xiàn) SGs 持續(xù)存在 AS 斑塊中,。G3BP2 是 SGs 形成中重要組分，通過控制mRNA穩(wěn)定性和翻譯,，在調節(jié)細胞應激誘導的SGs形成中起著至關重要的作用,。最近的研究表明，OSS誘導的血管炎性疾病與響應環(huán)境應激的mRNA穩(wěn)定性和翻譯有關,。OSS下可激活內皮整合素-YAP信號通路,，導致內皮炎癥和動脈粥樣硬化發(fā)生。因此,，OSS誘導的動脈粥樣硬化可能與ECs中G3BP2相關的SG形成有關,，G3BP2可能參與整合素-YAP介導的動脈粥樣硬化形成。

基于此,，生物流變科學與技術教育部重點實驗室,、河南省分子診斷與醫(yī)學檢驗技術協(xié)同創(chuàng)新中心、lu'jun軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院血管外科等研究團隊的一項課題曾基于小鼠 OSS 模型和體外細胞流動腔模型,，對 G3BP2 在 OSS誘導的 AS 形成中的作用展開探究,，并闡述G3BP2 在 OSS 調控內皮功能的力學分子機制,。

體外OSS可誘導ECs中的G3BP2和SG相關基因

首先，實驗通過平板流動腔系統(tǒng)研究了參與OSS（1 Hz,，0.5 ± 4 dyn/cm2 ）誘導的EC功能障礙的潛在基因（圖1 A）,。KEGG富集分析揭示了7種富集通路，包括“MAPK信號通路"和“流體剪切應力和動脈粥樣硬化"（圖1 B）,。G3BP2的表達在用OSS處理的HUVECs中顯著增加,，同時也增加了SGs的其他組分（圖1 C）。免疫熒光證實了G3BP2在體外OSS處理的ECs中高表達（圖1 D）,。此外,，檢測到了正常飲食或高脂飲食8周Apoe–/–小鼠的主動脈弓中G3BP2的表達。這些結果表明,，Apoe–/–小鼠主動脈ECs 中,，G3BP2在主動脈弓較小曲率處的表達水平遠高于在較大曲率下的表達水平（圖1 E、F）,。

圖1   OSS增加了ECs中G3BP2的表達,。

G3BP2的缺失抑制OSS誘導的動脈粥樣硬化病變的局灶性分布

為了進一步研究G3BP2在OSS誘導的動脈粥樣硬化形成中的功能，實驗構建了 G3BP2 和 ApoE 雙基因缺失的小鼠,。然后,，使用 7-8 周齡 ApoE–/–，G3bp2+/–ApoE–/–,，G3bp2–/–ApoE–/– 小鼠構建三種頸動脈結扎模型,。

LCA的 ORO 染色顯示，雜合組和純合組小鼠的動脈粥樣硬化斑塊（G3bp2+/–Apoe–/–,，55.39%,；G3bp2–/–Apoe–/–，30.33%）與對照組（Apoe–/–,，91.89%）相比降低（圖2 A,、B）。,。頸動脈切片病理學染色發(fā)現(xiàn),，對照組小鼠斑塊中有大量的脂類沉積和泡沫細胞形成的脂質核心，而雜合組和純合組斑塊中脂類沉積相對較少,，膠原含量較高,。如圖2 C、D,，G3bp2+/- Apoe -/-和G3bp2 -/- Apoe -/-小鼠病變面積占總面積的比例（53.25%）明顯小于Apoe -/-小鼠（90.64%）,。與Apoe -/- 小鼠（14.32%）相比，G3bp2+/- Apoe -/- 小鼠（28.82%）和G3bp2 -/- Apoe -/- 小鼠（40.26%）的膠原面積百分比有所增加（圖2 E）,。與對照組（19.62%）相比,，G3bp2+/- Apoe -/- （7.70%）和G3bp2-/- Apoe -/- （4.99%）的壞死面積百分比顯著降低（圖2 F）,。

Apoe -/-小鼠喂食短期高脂飲食或長期正常飲食，則會出現(xiàn)嚴重的動脈粥樣硬化,，并且與OSS有關,。如圖2 G、H,，在正常飲食喂養(yǎng)35周后,，G3bp2+/- Apoe -/- 和G3bp2 -/-  Apoe -/- 小鼠的動脈粥樣硬化區(qū)病變占面積百分比明顯低于Apoe -/ -小鼠。這些數(shù)據(jù)表明G3BP2的缺失可以減少OSS誘導的斑塊形成,。

圖2   G3bp2的缺失減少了OSS誘導的動脈粥樣硬化病變的形成,。

G3BP2的缺失通過降低促炎因子的水平來抑制OSS誘導的動脈粥樣硬化生成

鑒于體內響應動脈粥樣硬化剪切應力的炎癥基因表達是動脈粥樣硬化的關鍵步驟，因此通過免疫組織化學分析測定促炎細胞因子和巨噬細胞標志物CD68 的表達,。結果顯示,，病變區(qū) VCAM-1、ICAM-1和MCP-1以及巨噬細胞的表達均顯著降低,。

這些數(shù)據(jù)表明,，G3BP2是ECs對OSS反應的關鍵介質，G3BP2的缺失可以抑制OSS誘導的動脈粥樣硬化斑塊的形成,，降低斑塊中促炎細胞因子和巨噬細胞的水平,。

敲低G3BP2可以增強EC層的屏障

為了進一步研究G3BP2在OSS誘導的內皮功能中的潛在機制,，實驗分析了OSS處理的sh-對照和sh-G3BP2 HUVECs中的mRNA譜,。KEGG富集分析揭示了8種富集通路（圖3 A），包括“流體剪切應力和動脈粥樣硬化",、“白細胞跨內皮遷移"和“細胞粘附分子（CAMs）",。GO富集表明，G3BP2與細胞間粘附的調控有關（圖3 B）,。有趣的是,，在sh-G3BP2 HUVECs中，G3BP2與SGs的其他組分一起顯著降低（圖3 C）,。在用OSS處理6小時后,，sh-對照細胞中的THP-1單核細胞粘附數(shù)增加，但sh-G3BP2細胞中的單核細胞粘附數(shù)降低（圖3 D,、E）,。進一步的研究表明，與sh-對照HUVECs相比,，sh-G3BP2 HUVECs中促炎因子（包括ICAM-1,，ICAM-1和MCP-1）的mRNA水平降低（圖3 F）。

研究表明,，EC炎癥可導致內皮通透性增加,，白細胞跨內皮遷移與EC層的通透性有關,，將促進血液單核細胞浸潤到主動脈內膜。鑒于體外響應動脈粥樣硬化剪切應力下ECs的THP-1單核細胞粘附降低,，G3BP2缺失,，實驗通過伊文思藍染色評估了ECs在G3bp2+/–Apoe–/– 小鼠主動脈中的通透性，結果顯示G3BP2的缺失導致主動脈中的伊文思藍沉積降低,，特別是在主動脈弓和腹主動脈,。

血管內皮VE-鈣黏蛋白是內皮連接處不可huo缺的粘附分子，在控制內皮通透性,、白細胞跨內皮遷移和動脈粥樣硬化形成方面起著至關重要的作用,。通過免疫熒光，實驗檢測了體外流動腔實驗檢測敲低組和對照組內皮細胞的VE-鈣黏蛋白表達情況,，并將內皮鈣粘蛋白表型分為了五種：細型,，粗型，粗型/網(wǎng)狀型,，網(wǎng)狀型和手指型,。用OSS處理6 h后，敲低組內皮細胞間的網(wǎng)狀型 VE-鈣黏蛋白比例逐漸增高,，而對照組內皮細胞間的手指型 VE-鈣黏蛋白比例逐漸增高,。此外，體內研究表明,，高脂飲食喂養(yǎng)8周的G3bp2+/- Apoe -/- 小鼠斑塊中的ECs 層VE-鈣黏蛋白顯著增加,。

這些觀察結果表明，G3BP2缺失可以通過穩(wěn)定內皮連接處的VE-鈣黏蛋白來保護內皮屏障功能免受OSS的影響,。

圖3   敲低G3BP2可降低OSS誘導的單核細胞粘附,。

G3BP2通過YAP信號通路促進OSS下的EC通透性和炎癥

研究發(fā)現(xiàn)，整合素β3-YAP級聯(lián)介導擾動流的致動脈粥樣硬化作用,，YAP調節(jié)ECs的粘附連接形態(tài),。根據(jù)以上研究結果，研究人員假設G3BP2可能通過整合素β3-YAP級聯(lián)介導OSS誘導的動脈粥樣硬化發(fā)生,。事實上,，免疫熒光實驗表明，暴露于OSS的ECs 中YAP的核轉運增加,，YAP的磷酸化降低,，G3BP2與YAP在細胞質中共定位（圖4 A-C）。有趣的是,，G3BP2的缺失減輕了OSS引起的磷酸化YAP的減少和YAP的增加（圖4 D）,。蛋白質印跡結果顯示，在sh-G3BP2 HUVECs中，p-YAP占總YAP的比值增加,，與用OSS處理的sh-對照HUVEC相反（圖4 E,、F）。在sh-G3BP2 HUVECs中,，YAP下游基因（包括CTGF,，CYR61和ANKRD1，）的RNA表達水平顯著降低（圖4 G）,。此外,，YAP抑制劑維替泊芬不能降低OSS誘導的G3BP2的表達水平（圖4 H），但可顯著降低YAP靶向下游基因的mRNA表達水平,，包括CTGF,、CYR61、VCAM-1和MCP-1（圖4 I）,?？傊@些結果表明,，G3BP2可能通過調節(jié)下游YAP磷酸化介導OSS引起的內皮細胞炎癥（圖5）,。

圖4   G3BP2通過YAP信號通路調節(jié)OSS誘導的EC炎癥。

圖5   描述 OSS 誘導的 EC 炎癥中 G3BP2 介導的 YAP 信號通路的方案,。在暴露于OSS的ECs下,，G3BP2參與SGs的形成并介導整合素-YAP信號轉導通路的激活，上調促炎基因的表達,，進而促進炎癥反應和內皮通透性變化,，最終導致動脈粥樣硬化發(fā)生。

總之,，該研究證實了G3BP2在OSS誘導的動脈粥樣硬化發(fā)生中的作用,，它通過YAP信號通路調節(jié)內皮屏障功能和促炎細胞因子的分泌,。由于G3BP2已被發(fā)現(xiàn)是抗癌治療的新靶點,，并且在該研究中已被確定為動脈粥樣硬化的新穎且有吸引力的治療靶點，因此使用條件敲除小鼠進一步研究G3BP2的潛在機制以及機械敏感性在靶向藥物輸送系統(tǒng)中的應用可能是無價的,。

參考文獻：Li T, Qiu J, Jia T, Liang Y, Zhang K, Yan W, Hou Z, Yang S, Liu L, Xiong W, Chen Y, Wang G. G3BP2 regulates oscillatory shear stress-induced endothelial dysfunction. Genes Dis. 2021 Nov 19;9(6):1701-1715. doi: 10.1016/j.gendis.2021.11.003. PMID: 36157502; PMCID: PMC9485288.