Endothelial c-REL orchestrates atherosclerosis at regions of disturbed flow through crosstalk with TXNIP-p38 and non-canonical NF-κB pathways

KWS：c-REL, Shear stress, Endothelial, Atherosclerosis

動脈粥樣硬化的特征是脂質(zhì)和炎癥物質(zhì)在動脈壁內(nèi)的積累,，其主要發(fā)生在血流紊亂的動脈分支和彎曲處,。這些血流動力學(xué)條件誘導(dǎo)低壁剪切應(yīng)力（WSS），導(dǎo)致血管炎癥和內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）增殖加劇,。

NF-κB 轉(zhuǎn)錄因子家族包括五個亞基：RELA（RELA）,、RELB（RELB）、c-REL（c-REL/REL）,、p105/p50（NFKB1）和 p100/p52（NFKB2）,，它們通過同源或異源二聚化形成活性轉(zhuǎn)錄因子。研究表明,，動脈粥樣硬化易感部位的 ECs 易導(dǎo)致 RELA 的激活增加,，為這些區(qū)域炎癥加劇提供了機制解釋。盡管對 ECs 活化中的 RELA 進行了廣泛的研究,，但 NF-κB 家族成員 c-REL 具有的生物學(xué)特性,，在這方面仍未得到充分的研究。

最近,，英國謝菲爾德大學(xué)醫(yī)藥與人口健康學(xué)院,、利物浦大學(xué)分子與臨床癌癥醫(yī)學(xué)系及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)內(nèi)分泌與代謝病研究所團隊在一項最新研究中確定了內(nèi)皮 c-REL 在低剪切應(yīng)力部位促進炎癥和 EC 增殖的作用，并闡明了該通路在動脈粥樣硬化中的參與,。該機制涉及驅(qū)動炎癥的硫氧還蛋白互作蛋白（TXNIP）-p38（MAPK14）信號和驅(qū)動 EC 增殖的 NFKB2-p21 通路,。研究成果發(fā)表于 Cardiovascular Research 期刊題為“Endothelial c-REL orchestrates atherosclerosis at regions of disturbed flow through crosstalk with TXNIP-p38 and non-canonical NF-κB pathways”。

研究人員重點關(guān)注內(nèi)皮細(xì)胞,，通過對小鼠主動脈弓區(qū)域進行 En Face 染色來研究剪切應(yīng)力和 c-REL 分布之間的潛在相關(guān)性,。體內(nèi)分析顯示,，與外曲率（高剪切應(yīng)力,；抗動脈粥樣硬化）相比，主動脈弓內(nèi)曲率（低剪切應(yīng)力,；促動脈粥樣硬化）的總 c-REL 水平和核 c-REL 水平均更高（圖1 A）,。體外研究進一步支持 c-REL 與剪切應(yīng)力之間的關(guān)系。實驗觀察到,，與高剪切應(yīng)力（11.1 dyn/cm2）條件相比,，暴露于低剪切應(yīng)力（4.8 dyn/cm2）的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）和人冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞（HCAECs）中 c-REL 蛋白表達顯著升高（圖1 B、C）,。這些結(jié)果表明,，c-REL 是由低剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的，導(dǎo)致其在動脈內(nèi)動脈粥樣硬化易感區(qū)域富集,。

圖1     c-Rel 通過低剪切應(yīng)力的上調(diào)在動脈粥樣硬化誘導(dǎo)位點富集,。

為了闡明 c-REL 在動脈粥樣硬化易感部位的功能，首先對暴露于低剪切應(yīng)力的 HUVEC 進行了大量 RNA 分析，并檢查了沉默 c-REL 對基因表達的影響,。沉默 c-REL 改變了 2398 個基因的表達,。功能注釋揭示了多個富集的基因本體術(shù)語，包括與炎癥相關(guān),、細(xì)胞增殖和代謝等,。

然后，分析 c-REL 沉默對暴露于低剪切應(yīng)力培養(yǎng)的人 EC 的影響,，驗證其與炎癥的潛在聯(lián)系,。據(jù)觀察，c-REL 的沉默導(dǎo)致 HUVECs 中炎癥粘附分子 VCAM1,、ICAM1 和 E-SELECTIN 在 mRNA 和蛋白質(zhì)水平上的表達顯著降低（圖2 A,、B）。同樣,，也導(dǎo)致暴露于低（圖2 C,、D）或高剪切應(yīng)力的 HCAECs 中這些分子的降低。進一步研究 c-REL 與炎癥之間的聯(lián)系,，c-REL 過表達誘導(dǎo) VCAM-1,、ICAM-1 和 E-SELECTIN 在 mRNA 和蛋白質(zhì)水平上水平升高，證實了 c-REL 對粘附分子表達的調(diào)控作用,。與這些體外結(jié)果一致,，小鼠主動脈的面部染色顯示，與高剪切應(yīng)力區(qū)域相比,，VCAM-1,、ICAM-1 和 E-SELECTIN 在低剪切應(yīng)力區(qū)域的表達升高（圖2 E–G）。小鼠 c-Rel 的基因缺失顯著減弱了 VCAM-1,、ICAM-1 和 E-SELECTIN（圖2 E-G）表達,，進一步支持 c-REL 作為炎癥分子表達的正調(diào)節(jié)因子的作用。

c-REL 是多個 MAPK 通路的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,，這促使研究人員假設(shè) MAPK 調(diào)控可能是 c-REL 驅(qū)動的內(nèi)皮激活的基礎(chǔ),。與此一致，c-REL 的沉默導(dǎo)致 HUVECs 中 TXNIP,、p38和TNF超家族成員RANK（TNFRSK11A）在mRNA和蛋白水平上的顯著降低,。同樣，也導(dǎo)致暴露于低或高剪切應(yīng)力下的 HCAECs 中這些分子的降低,。相反,，c-REL 的過表達在 mRNA 和蛋白質(zhì)水平上誘導(dǎo) TXNIP、p38 和 RANK 水平升高,。有趣的是,，p38 或 TXNIP 的過表達并不能挽救 c-REL 沉默細(xì)胞中的炎癥分子表達,。研究人員認(rèn)為是 c-REL 誘導(dǎo)多個信號分子，每個分子都是炎癥激活所必需的,，并且恢復(fù)該網(wǎng)絡(luò)的單個成員不足以恢復(fù)炎癥,。小鼠主動脈弓的 En Face 染色證實了體外研究結(jié)果，顯示低剪切應(yīng)力區(qū) TXNIP,、p38 和 RANK 的表達升高,，c-Rel 的基因缺失導(dǎo)致這些蛋白表達降低。這些數(shù)據(jù)表明,，c-REL 通過增強 p38 及其上游調(diào)節(jié)因子 RANK 和 TXNIP 來促進低剪切應(yīng)力區(qū)域的炎癥,。

為了破譯其機制，研究了 c-REL 是否直接與粘附分子的啟動子和炎性 MAP 激酶成分結(jié)合,，并得出結(jié)論,，c-REL 是暴露于低剪切應(yīng)力條件下的 ECs 中炎癥激活的驅(qū)動因素，該機制涉及 c-REL 與編碼粘附蛋白的基因啟動子的直接結(jié)合,，還涉及促炎 MAP 激酶信號分子的誘導(dǎo),。

圖2    c-Rel 響應(yīng)低剪切應(yīng)力促進動脈粥樣硬化易感區(qū)域的炎癥。

接下來,，研究探討了 c-REL 在 EC 增殖中的作用,。c-REL 的基因沉默導(dǎo)致暴露于低剪切應(yīng)力下的 HUVEC 或 HCAEC 的增殖百分比顯著降低。相反,，在暴露于高剪切應(yīng)力的 EC 中,，c-REL 沉默的影響相對較小。通過在低剪切應(yīng)力下的 HCAEC 中過表達 c-REL 獲得了進一步的證據(jù),，其顯著提高了表達細(xì)胞增殖標(biāo)志物 PCNA 和 Ki67 的細(xì)胞比例,。小鼠主動脈中表面染色一致顯示，與高剪切應(yīng)力條件相比,，低剪切應(yīng)力條件下 EC 增殖增強,。此外，c-Rel 的基因缺失顯著減弱了主動脈低剪切應(yīng)力區(qū)域的細(xì)胞增殖,，表明 c-Rel 有助于在低剪切應(yīng)力部位增加局部 EC 增殖,。

為了破譯該機制,，重點分析了NFKB2 上游的非經(jīng)典 NF-κB 信號通路,。該通路是通過激活 NF-κB 誘導(dǎo)激酶NIK（MAP3K14）啟動的，該激酶促進 p100 蛋白水解加工為 p52,，隨后易位到細(xì)胞核,。免疫印跡顯示，低剪切應(yīng)力提高了 HUVEC（圖3 A）和 HCAEC（圖3 B）中 p100 和活性 p52 NF-κB 亞基的表達,，而 c-REL 沉默則顯著減弱了其表達（圖3 C,、D）,。在 p100/p52 的上游沉默 HUVEC（圖3 E）和 HCAEC（圖3 F）中 c-REL 降低了 NIK 的表達。因此,，可得出結(jié)論,，c-REL 可以與 NIK 啟動子中一個假定的 c-REL 結(jié)合位點相互作用。一致地,，小鼠主動脈的表面染色顯示,，NIK 在低剪切區(qū)的表達增強，并且分析c-RelKO小鼠證明 c-Rel 是該部位 NIK 富集所必需的（圖3 G）,。

研究人員推斷非經(jīng)典 NF-κB 是 EC 增殖的驅(qū)動因素,，因為 NFKB2 的基因缺失在主動脈的低剪切應(yīng)力位點表現(xiàn)出增殖減少的趨勢。同樣,，NFKB2 的沉默顯著降低了體外暴露于低剪切應(yīng)力條件下的 HUVEC 和 HCAEC 中增殖細(xì)胞的百分比,。在機制水平上，通過在暴露于低剪切應(yīng)力的 HUVEC 或 HCAEC 中沉默 NFKB2 或 c-REL,，細(xì)胞周期抑制劑p21（CDKN1A）的表達增強,。

這些發(fā)現(xiàn)表明，c-REL 通過激活非經(jīng)典 NF-κB 信號以抑制 p21 來驅(qū)動低剪切應(yīng)力位點的 EC 增殖,。與 p21 在衰老中的作用一致,，實驗觀察到，c-REL 沉默增強了暴露于低剪切應(yīng)力的 HCAEC 中衰老的兩個標(biāo)志物 H2AX 和 p53 的表達,。相比之下,，c-REL 沉默不會改變 HCAEC 中的細(xì)胞凋亡，對 HUVEC 的影響相對溫和,。

圖3     c-Rel 可增強響應(yīng)低剪切應(yīng)力的非經(jīng)典 NFKB2 激活,。

鑒于c-REL在調(diào)節(jié)血管炎癥中的關(guān)鍵作用，研究假設(shè)c-REL可能影響動脈粥樣硬化,。與對照組相比,，AAV-PCSK9 的給藥和暴露于西方飲食 6 周后（模擬動脈粥樣硬化），全身性 c-Rel 缺失（c-RelKO）小鼠顯示主動脈粥樣硬化斑塊減少,，血漿甘油三酯和膽固醇水平也降低,。進一步分析表明，c-Rel 調(diào)節(jié)血漿膽固醇水平,，可能涉及肝臟膽固醇代謝,。

最后，為了具體分析內(nèi)皮 c-REL 對動脈粥樣硬化的影響,，生成內(nèi)皮特異性c-REL 敲除（c-RelECKO）和對照小鼠,。AAV-PCSK9 處理并暴露于西方飲食 8 周以誘發(fā)高膽固醇血癥后，c-RelECKO組與對照組相比,，小鼠的主動脈粥樣硬化斑塊顯著較?。▓D4 A）,，而血漿膽固醇和甘油三酯水平保持不變（圖4 B）。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了內(nèi)皮 c-Rel 是動脈粥樣硬化的驅(qū)動因素,，這與它在動脈樹的動脈粥樣硬化區(qū)促進炎癥和內(nèi)皮細(xì)胞更新的能力是一致的,。

這些發(fā)現(xiàn)表明，內(nèi)皮 c-Rel 通過在疾病易發(fā)區(qū)域誘導(dǎo)促動脈粥樣硬化炎癥分子來促進動脈粥樣硬化,。此外,，靶向 c-REL 可能具有保護血管系統(tǒng)和降低血漿脂蛋白水平以減輕動脈粥樣硬化的雙重好處。

圖4     內(nèi)皮 c-Rel 驅(qū)動動脈粥樣硬化,。

圖5     圖形概要

總之,，該研究表明，內(nèi)皮 c-REL 通過激活導(dǎo)致炎癥的 TXNIP-p38 通路和驅(qū)動增殖的 NF-κB2-p21 通路,，協(xié)調(diào)血流紊亂部位動脈粥樣硬化的啟動,。抑制 c-REL 提供了一種新的治療策略，以增強 EC 功能和緩解動脈粥樣硬化,。

參考文獻：Tardajos Ayllon B, Bowden N, Souilhol C, Darwish H, Tian S, Duckworth C, Pritchard DM, Xu S, Sayers J, Francis S, Serbanovic-Canic J, Oakley F, Evans PC. Endothelial c-REL orchestrates atherosclerosis at regions of disturbed flow through crosstalk with TXNIP-p38 and non-canonical NF-κB pathways. Cardiovasc Res. 2025 Feb 21:cvaf024. doi: 10.1093/cvr/cvaf024. Epub ahead of print. PMID: 39982773.

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