鈣化性主動(dòng)脈瓣疾病（CAVD）已成為世界范圍內(nèi)是最常見(jiàn)的瓣膜性心臟病之一。在過(guò)去的幾十年中，一系列臨床、體內(nèi)和體外研究都指出炎癥是CAVD早期的主要機(jī)制。在瓣膜內(nèi)皮細(xì)胞（VEC）中，已知TNF-α可誘導(dǎo)炎癥和氧化應(yīng)激以及內(nèi)皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，IL-6也促進(jìn)了這一過(guò)程。免疫細(xì)胞因子I型和II型干擾素（IFNs）已被證明可促進(jìn)瓣膜間質(zhì)細(xì)胞（VIC）的炎癥和鈣化。然而，IFNs在VEC中的影響仍然未知。I型和II型IFNs、下游Janus 激酶（JAK）和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)器（如轉(zhuǎn)錄激活因子）在調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。在主動(dòng)脈瓣中，一份報(bào)告顯示，IFN-γ在患病人瓣膜的鈣化區(qū)域表達(dá)。

主動(dòng)脈瓣內(nèi)皮持續(xù)暴露于血流動(dòng)力學(xué)力，對(duì)于維持瓣膜完整性和穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。大多數(shù)指向VEC在CAVD中具有保護(hù)作用的證據(jù)都來(lái)自體外和離體模型。值得注意的是，鈣化主要發(fā)生在主動(dòng)脈瓣的纖維層，這一過(guò)程可能由主動(dòng)脈側(cè)（aVEC）或心室側(cè)（vVEC）內(nèi)皮細(xì)胞之間的特異性差異調(diào)節(jié)。主動(dòng)脈瓣兩側(cè)出現(xiàn)顯著的血流動(dòng)力學(xué)差異。主動(dòng)脈表面暴露于振蕩性低剪切流，心室側(cè)暴露于層流高剪切流，這被認(rèn)為會(huì)促進(jìn)血管系統(tǒng)內(nèi)抗動(dòng)脈粥樣硬化區(qū)域的存在。

在西班牙巴利亞多利德大學(xué)和西班牙國(guó)家研究委員會(huì)、倫敦帝國(guó)理工學(xué)院國(guó)家心肺研究所等研究團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，曾探討了IFNs對(duì)人類VEC的影響，重點(diǎn)關(guān)注炎癥、免疫細(xì)胞粘附和細(xì)胞遷移，并將其與典型的促炎細(xì)胞因子TNF-α的作用進(jìn)行比較。此外，還分析了潛在的兩側(cè)特異性差異和流動(dòng)模式的影響。研究結(jié)果可以為細(xì)胞因子及其在VEC中的相互作用提供新的見(jiàn)解，可能與理解CAVD的發(fā)生有關(guān)。相關(guān)研究成果發(fā)表在 International Journal of Molecular Sciences 期刊題為“Interferons Are Pro-Inflammatory Cytokines in Sheared-Stressed Human Aortic Valve Endothelial Cells”。
首先，研究人員試圖調(diào)查人VEC是否對(duì)I型和II型IFNs有反應(yīng)，利用由瓣膜主動(dòng)脈側(cè)和心室側(cè)細(xì)胞組成的混合VEC群，在靜態(tài)條件下與重組I型和II型IFNs（分別為IFN-α和IFN-γ）一起孵育。數(shù)據(jù)顯示，IFN-α和IFN-γ均促進(jìn)VEC中酪氨酸701殘基處的STAT1磷酸化。為了闡明IFN誘導(dǎo)的表型，分析了與內(nèi)皮功能相關(guān)的基因的表達(dá)，即血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（VEGFA）和內(nèi)皮型一氧化氮合酶（NOS3），分析顯示，IFNs不影響VEGFA和NOS3的表達(dá)。相比之下，TNF-α誘導(dǎo)VEGFA上調(diào)，說(shuō)明兩種細(xì)胞因子在人VEC中具有不同效應(yīng)。

IFNs被認(rèn)為是人VIC中促炎性細(xì)胞因子，因此研究了IFNs 的炎癥潛能。結(jié)果表明，在靜態(tài)條件下的VEC中，IFN-α和IFN-γ促進(jìn)了炎癥主轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 的激活。IFNs一致地上調(diào)下游基因的表達(dá)，即細(xì)胞間細(xì)胞粘附分子（ICAM）-1和血管細(xì)胞粘附分子（VCAM）-1。TNF-α是最有效的促炎細(xì)胞因子。此外，qPCR分析顯示，IFN-α和IFN-γ增加了IL6基因的表達(dá)，然而，只有 IFN-α 增加了 IL8 表達(dá)，這表明 VEC 響應(yīng)中的 IFN 型特異性�？傊�，數(shù)據(jù)顯示，I型和II型IFN在從人類非鈣化瓣膜分離的VEC中是促炎細(xì)胞因子。

接下來(lái)，研究了從瓣膜主動(dòng)脈側(cè)或心室側(cè)特異性分離的VEC中IFN-γ對(duì)缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）-1α表達(dá)的潛在特異性反應(yīng)。為了模擬不同的剪切模式，在軌道振動(dòng)臺(tái)渦流系統(tǒng)中培養(yǎng)并激活細(xì)胞，該系統(tǒng)在邊緣（單軸）和中心（多向）之間產(chǎn)生剪切應(yīng)力量的差異。

分析顯示，TNF-α，而非IFN-γ，在處理24小時(shí)后促進(jìn)aVEC中的HIF-1α的穩(wěn)定，然而，IFN-γ和TNF-α之間的相互作用對(duì)于促進(jìn)vVEC中的HIF-1α穩(wěn)定是必要的（圖1 A）。HIF-1α調(diào)節(jié)參與代謝和血管生成的幾個(gè)下游基因的表達(dá)，如VEGF-A。aVEC活化后，沒(méi)有細(xì)胞因子能促進(jìn)VEGF-A的分泌（圖1 B）。

此外，TNF-α，而非IFN-γ，觸發(fā)了aVEC和vVEC中的NOS3蛋白下調(diào)（圖1 C），表明這些細(xì)胞因子誘導(dǎo)的內(nèi)皮表型存在差異。總之，數(shù)據(jù)顯示，在剪切應(yīng)力條件下，IFN-γ和TNF-α對(duì)兩側(cè)特異性VEC中HIF-1α和NOS3表達(dá)有明顯影響。 內(nèi)皮細(xì)胞遷移在血管生成中至關(guān)重要，并受HIF-1α調(diào)節(jié)。因此，分析了細(xì)胞因子在aVEC和vVEC的多軸剪切流下修復(fù)傷口愈合的能力。劃痕測(cè)定顯示，TNF-α和缺氧誘導(dǎo)劑氯化鈷2（CoCl2）在 aVEC 中促進(jìn)傷口完全愈合，但在 vVEC 中沒(méi)有。相反，IFN-γ顯著減少vVEC中的傷口愈合，并顯示出減少aVEC遷移的趨勢(shì)，并且還抑制了TNF-α介導(dǎo)的細(xì)胞遷移�？偟膩�(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)證明了瓣膜側(cè)和細(xì)胞因子在細(xì)胞遷移方面的差異。

接下來(lái)，分析了IFN-γ在兩側(cè)特異性VEC中誘導(dǎo)的炎癥表型。ELISA分析顯示，IFN-γ和TNF-α誘導(dǎo)IL-6分泌，其中TNF-α是最有效的細(xì)胞因子，而兩種細(xì)胞因子合作增強(qiáng)了這種效果。此外，IFN-γ顯著促進(jìn)了IP-10/CXCL10的分泌，而TNF-α誘導(dǎo)的分泌在aVEC中的分泌量顯著高于vVEC。
對(duì)于粘附分子表達(dá)，蛋白質(zhì)印跡表明，IFN-γ顯著誘導(dǎo)ICAM-1和VCAM-1，盡管程度低于TNF-α，并且aVEC和vVEC之間沒(méi)有顯著差異（圖2）。需要注意的是，HIF-1α的化學(xué)穩(wěn)定不影響粘附分子表達(dá)，這表明該轉(zhuǎn)錄因子不參與這些炎癥反應(yīng)（圖2）�？偟膩�(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)表明IFN-γ促進(jìn)VEC的促炎表型，表現(xiàn)出與TNF-α的差異。 免疫細(xì)胞浸潤(rùn)是CAVD最早的事件之一。為了闡明這一過(guò)程，實(shí)驗(yàn)最后研究了多軸和單軸流動(dòng)模式對(duì)單核細(xì)胞粘附到瓣膜內(nèi)皮細(xì)胞的影響。結(jié)果表明，IFN-γ 和 TNF-α 增加了多軸和單軸剪切流下單核細(xì)胞對(duì)aVEC 的粘附（圖3 A-D）。值得注意的是，THP-1粘附的數(shù)量和 THP-1/VEC 比值顯示，與孔的邊緣（單軸）相比，中心（多軸）的粘附量明顯更高（圖3 D）。此外，TNF-α與IFN-γ聯(lián)合進(jìn)一步增強(qiáng)促粘附效應(yīng)（圖3 D）。總之，數(shù)據(jù)證明了IFN-γ和TNF-α對(duì)單核細(xì)胞粘附到aVEC單層的流動(dòng)特異性影響。 （A）在靜態(tài)條件下的混合VEC中，IFN促進(jìn)以誘導(dǎo)STAT1和NF-κB路線以及隨后的炎癥分子為特征的促炎表型。（B）兩側(cè)特異性VEC暴露于剪切流，細(xì)胞因子（IFN-γ，TNF-α）會(huì)促進(jìn)炎癥。此外，在多軸剪切流條件下，aVEC更容易發(fā)生細(xì)胞因子介導(dǎo)的單核細(xì)胞粘附。最后，TNF-α和HIF-1α 的化學(xué)誘導(dǎo)劑（CoCl2）促進(jìn)了遷移效應(yīng)，而IFN-γ降低了TNF-α介導(dǎo)效應(yīng)�？傊�，數(shù)據(jù)揭示了細(xì)胞因子和流動(dòng)模式之間的差異。

總的來(lái)說(shuō)，該研究數(shù)據(jù)揭示了關(guān)于IFNs在人VEC中的炎癥作用的新發(fā)現(xiàn)，顯示了TNF-α在遷移和NOS3下調(diào)方面的差異，還描述了多軸剪切流條件可能會(huì)增加免疫細(xì)胞對(duì)炎癥瓣膜內(nèi)皮細(xì)胞的粘附。這項(xiàng)研究提供了新的發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)可能與了解疾病的初始炎癥階段有關(guān)，并支持將JAK/STAT通路作為CAVD潛在相關(guān)途徑的研究。

參考文獻(xiàn)：Parra-Izquierdo I, Sánchez-Bayuela T, López J, Gómez C, Pérez-Riesgo E, San Román JA, Sánchez Crespo M, Yacoub M, Chester AH, García-Rodríguez C. Interferons Are Pro-Inflammatory Cytokines in Sheared-Stressed Human Aortic Valve Endothelial Cells. Int J Mol Sci. 2021 Sep 30;22(19):10605. doi: 10.3390/ijms221910605. PMID: 34638942; PMCID: PMC8508640.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34638942/

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