髓系细胞触发受体-1在连接低剪切应力与炎症的机械转导信号的作用

低内皮剪切应力（ESS）已被证明在动脉粥样硬化的炎症和血管生物学中起关键作用。在低剪切应力存在的情况下，内皮细胞被激活，低密度脂蛋白（LDL）沉积在内皮下间隙，单核细胞在内皮下间隙中迁移并转化为巨噬细胞和泡沫细胞，产生基质降解酶和其他炎症介质，进一步维持动脉粥样硬化过程。将低ESS与炎症联系起来的分子和信号通路尚未完全阐明。

髓系细胞触发受体-1（TREM-1）是属于免疫球蛋白家族的炎症介质，已发现在参与动脉粥样硬化的所有细胞类型（内皮细胞，白细胞，血管平滑肌细胞和血小板）的表面上表达。研究表明，TREM-1在动脉粥样硬化的无菌炎症中起关键作用。假设TREM-1在低ESS与炎症之间的关联中起着中间作用，但是将低ESS与TREM-1联系起来的详细机械转导信号机制仍然未知。

基于此，美国迈阿密大学米勒医学院心血管部、内布拉斯加大学医学中心、健康科学西部大学转化研究系的一项研究设定的目的如下：（i）研究不同的ESS模式对TREM-1，促炎分子和基质降解酶表达的作用，（ii）研究TREM-1表达的转录抑制将低ESS与炎症的关系分离的假设，以及（iii）阐明将低ESS与TREM-1连接的上游TREM-1机械转导信号通路。该研究在体外多细胞共培养模型中进行了研究，该模型由内皮细胞，单核细胞和平滑肌细胞组成，代表了动脉粥样硬化的早期和中期阶段。

细胞共培养示意图

HCAECs：人冠状动脉内皮细胞 HCASMCs：人冠状动脉平滑肌细胞

低内皮剪切应力（5 ± 3 dynes/cm²），中等内皮剪切应力（15 ± 3 dynes/cm²²）和高内皮剪切应力（30 ± 3 dynes/cm²），持续应用30分钟到1小时的各种时间范围。

ESS对TREM-1、促炎分子和基质降解酶表达的影响

从预暴露于不同ESS模式的共培养细胞中提取的mRNA的实时RT-PCR显示，与静态或高ESS相比，低ESS 下 TREM-1（图1 A）、促炎分子（IL-1β、IL-6、IL-8、MCP-1）和基质降解酶（组织蛋白酶L、S以及MMP-1和-9）的表达显著增加（图2）。预先暴露于不同剪切应力模式的培养细胞的免疫印迹和免疫荧光共聚焦显微镜显示，与预先暴露于静态或高ESS的细胞相比，暴露于低ESS增加了内皮细胞，单核细胞和平滑肌细胞TREM-1的蛋白表达（图1 B、C）。与实时 RT-PCR 结果类似，在预暴露于不同 ESS 模式的共培养细胞的 ELISA 测定表明，低 ESS 与趋化因子和促炎细胞因子（MCP-1、IL-1β、IL-6 和 IL-8）和基质降解酶（组织蛋白酶 L、S，MMP-1、-9）的显著增加有关（图3、4）。

图1 各种剪切应力条件对共培养模型中TREM-1 mRNA表达和蛋白质合成的影响。

图2 各种剪切应力条件对共培养中炎症分子和基质降解酶mRNA表达的影响。

图3 各种剪切应力条件对共培养中促炎分子和基质降解酶的ELISA蛋白质水平的影响。

图4 各种剪切应力条件对共培养模型中组织蛋白酶蛋白表达的影响。

低ESS条件下，siRNA抑制TREM-1对TREM-1、促炎分子和基质降解酶表达的影响

免疫荧光共聚焦显微镜显示，与静态相比，HCAECs单培养（用对照-siRNA预转染）中的TREM-1蛋白表达在低ESS下增加（图5 A），并且这种效应随着在HCAECs中转染siRNA后减弱（图5 A）。相比之下，siRNA转染和低ESS都不会影响HCAECs中VE-钙粘蛋白的表达，表明TREM-1-siRNA特异性靶向HCAECs中的TREM-1，而不会改变内皮特异性生物标志物的表达（VE-钙粘蛋白）。

与暴露于同样低ESS条件的对照siRNA转染的共培养物相比，暴露于低ESS的TREM-1-siRNA转染的共培养物显著减弱了趋化因子和细胞因子（MCP-1、IL-1β、IL-6、IL-8）和基质降解酶（组织蛋白酶和MMPs）的mRNA表达。根据实时RT-PCR结果，暴露于低ESS后转染TREM-1-siRNA的共培养基上的免疫荧光染色和ELISA显示，趋化因子、细胞因子和基质降解酶的蛋白质水平显著降低（图5 B）。

图5 siRNA抑制TREM-1蛋白表达及其对基质降解酶表达的影响。

低ESS对TREM-1转录因子激活的影响

使用暴露于不同流动条件（低剪切应力和静态条件）的共培养细胞进行的 ChIP 测定研究表明，与静态相比，转录因子 NF-κB、PU.1 和 ATF2 在低 ESS 条件下与 TREM-1 启动子区域2 的结合增强（图6）。此外，低ESS条件诱导上述转录因子与TREM-1启动子区1结合。值得注意的是，在低ESS条件下，转录因子与TREM-1启动子区2的结合大于启动子区1。

图6 在低ESS和无流动条件下转录因子（NF-κB，PU.1和ATF2）与TREM-1启动子区域1和2的结合的比较。

该研究在易于制造，低维护和可重复的模型中进行的研究，该模型代表了人类动脉粥样硬化的晚期阶段，表明低ESS通过激活TREM-1增加了炎症分子和基质降解酶的表达。与低ESS诱导的TREM-1激活相关的转录因子是NF-κB，PU.1和ATF2。值得注意的是，siRNA 对 TREM-1 mRNA的抑制可以表明低ESS与血管炎症和斑块不稳定无关。未来对动物和人类的研究有必要研究TREM-1抑制剂作为辅助抗动脉粥样硬化治疗的潜力。

参考文献：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.

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36944850/

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