高葡萄糖激活 YAP 信號(hào)以促進(jìn)血管炎癥

時(shí)間：2022/2/11閱讀：795

高糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙是糖尿病相關(guān)血管并發(fā)癥發(fā)生的關(guān)鍵起始因素，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致糖尿病患者的預(yù)期壽命縮短、住院率、發(fā)病率和死亡率高。

糖尿病內(nèi)皮的特征在于粘附分子和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)增加，從而導(dǎo)致有利于動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展的促血栓形成和促炎狀態(tài)。最近基于基因缺失的研究證明了 YAP（Yes 相關(guān)蛋白）和 TAZ（具有 PDZ 結(jié)合基序的轉(zhuǎn)錄共激活因子）在調(diào)節(jié)內(nèi)皮活化和血管炎癥中的意義。YAP 和 TAZ 是 Hippo 通路的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子和主要下游介質(zhì)，調(diào)控細(xì)胞增殖、存活和分化，從而控制器官發(fā)育和組織再生。

YAP/TAZ 信號(hào)傳導(dǎo)涉及血管機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)和穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)，并參與響應(yīng)大動(dòng)脈剪切應(yīng)力變化而發(fā)生的早期結(jié)構(gòu)和炎癥事件。研究表明，YAP/TAZ 失活可在層流環(huán)境中防止內(nèi)皮炎癥。此外，湍流已被證明可激活 YAP/TAZ 并促進(jìn)以小鼠頸動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和炎癥增加為特征的動(dòng)脈粥樣硬化表型。研究已表明 YAP 有利于糖尿病患者的癌癥發(fā)病率和進(jìn)展，并且在糖尿病相關(guān)腎損傷中發(fā)揮重要作用。然而，尚不清楚 YAP/TAZ 信號(hào)是否也與糖尿病相關(guān)的血管并發(fā)癥有關(guān)。

法國(guó)賽諾菲企業(yè)心血管研究部、分子組織病理學(xué)和生物成像轉(zhuǎn)化科學(xué)部通過(guò)目前的研究，調(diào)查了 YAP/TAZ 信號(hào)在糖尿病環(huán)境中對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞活化和血管炎癥的重要性。文章名為《Meloni M. High Glucose Activates YAP Signaling to Promote Vascular Inflammation. Front Physiol》。通過(guò)體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，證明了 YAP 信號(hào)在糖尿病血管系統(tǒng)中被激活，并在調(diào)節(jié)高葡萄糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮炎癥和單核細(xì)胞附著中發(fā)揮作用。

高葡萄糖誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞中的 YAP 活化

使用兩種內(nèi)皮細(xì)胞模型 HUVECs 和 TeloHAECs （永生化人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞）進(jìn)行一系列體外實(shí)驗(yàn)，以研究高葡萄糖培養(yǎng)條件對(duì) YAP 信號(hào)傳導(dǎo)的影響。如圖1 A，與正常葡萄糖相比，暴露于高葡萄糖的 HUVECs 中的 YAP 磷酸化降低。相比之下，總 YAP、TAZ磷酸化和總 TAZ 無(wú)差異。此外，Western blot 和 qRT-PCR 分析表明，CTGF 和 CYR61（YAP/TAZ/TEAD 的兩個(gè)轉(zhuǎn)錄靶基因）在高糖條件下表達(dá)均增加。

因此，用 TEAD-熒光素酶報(bào)告基因轉(zhuǎn)導(dǎo)的 TeloHAECs 中的高葡萄糖會(huì)增加信號(hào)反應(yīng)。這些結(jié)果表明，高葡萄糖激活內(nèi)皮細(xì)胞中 YAP 而不是 TAZ 。HUVECs 中磷酸化-YAP（p-YAP；S127）和總 YAP 、磷酸化-TAZ（p-TAZ；S89）和總 TAZ 、CTGF 和 CYR61的代表性蛋白質(zhì)表達(dá)印跡和條形圖在不同濃度葡萄糖的靜態(tài)條件下培養(yǎng) 24 h。

YAP 參與高葡萄糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮激活

已知 VCAM-1 表達(dá)被監(jiān)測(cè)為對(duì) YAP/TAZ 缺失高度敏感的內(nèi)皮激活標(biāo)志物，并且選擇 CTGF 作為 TEAD 活性的下游信號(hào)。通過(guò)蛋白質(zhì)印跡評(píng)估和流式細(xì)胞術(shù)，高糖誘導(dǎo)了 VCAM-1 和 ICAM-1 的表達(dá)。

siRNA 介導(dǎo)的 YAP/TAZ 缺失阻止了高葡萄糖暴露下 VCAM-1和 CTGF表達(dá)的增加。因此，作為 YAP/TEAD 激活級(jí)聯(lián)的阻斷劑，K-975 減弱了葡萄糖介導(dǎo)的 VCAM-1 和 ICAM-1 表達(dá)和細(xì)胞表面表達(dá)的改變。這些發(fā)現(xiàn)表明 YAP/TAZ 信號(hào)在高糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮激活中起關(guān)鍵作用。

高糖和剪切應(yīng)力對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞 YAP 活化的影響

由于血管機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)被證明可以激活 YAP/TAZ 信號(hào)，實(shí)驗(yàn)接下來(lái)評(píng)估了與層流條件相比，高葡萄糖對(duì)暴露于振蕩流的 HUVECs 中 YAP 磷酸化的影響。盡管總 YAP、磷酸化 TAZ 和總 TAZ 的表達(dá)在層流或振蕩流下均未因高葡萄糖而改變，但在層流和高葡萄糖暴露下磷酸化 YAP 顯著下降。振蕩流條件降低了 YAP 磷酸化，但高糖附加效應(yīng)不顯著。

VCAM-1 的表達(dá)與正常葡萄糖條件相比，在層流下因高葡萄糖而增加。類似地，VCAM-1 表達(dá)在振蕩流條件下增加，但高糖與振蕩流條件相結(jié)合并沒有對(duì) VCAM-1 表達(dá)產(chǎn)生額外影響。有趣的是，CYR61 的表達(dá)也觀察到了類似的反應(yīng)。

隨后，與正常葡萄糖條件相比，層流下的高葡萄糖增加了單核細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞的粘附率。相反，K-975 減弱了葡萄糖誘導(dǎo)的 THP1 單核細(xì)胞對(duì) HUVECs 的粘附。與層流暴露相比，經(jīng)受振蕩流的 HUVECs 的單核細(xì)胞粘附率顯著增加。然而，當(dāng)細(xì)胞在高葡萄糖條件下培養(yǎng)時(shí)，沒有觀察到額外的影響。

糖尿病誘導(dǎo)小鼠血管壁中的 YAP 激活

接下來(lái)，實(shí)驗(yàn)旨在評(píng)估高葡萄糖和剪切應(yīng)力對(duì) 2 型糖尿病小鼠血管系統(tǒng)中 YAP 的影響。首先，與db/ + 小鼠（255 ± 22 mg/ dL）相比，db/db小鼠（658 ± 115 mg/dL）的高血糖水平在組織收集前得到確認(rèn)。然后對(duì)db/db（純合子）和db/ + （雜合子）小鼠的頸動(dòng)脈管壁進(jìn)行分析。

如圖4 A、C，與db/ + 小鼠相比，在db/db小鼠的對(duì)照頸動(dòng)脈中觀察到內(nèi)膜-中膜厚度增加。在db/ + 小鼠的血管壁中檢測(cè)到磷酸化 YAP，在db/db小鼠中顯著降低。未觀察到總 YAP 表達(dá)的差異，從而導(dǎo)致糖尿病小鼠血管壁中磷酸化/總 YAP 比率和 YAP 活化降低。免疫組織化學(xué)分析顯示，糖尿病小鼠頸動(dòng)脈血管壁中 VCAM-1 的表達(dá)增加。最后，除了 VCAM-1 表達(dá)外，所有其他參數(shù)在有鑄型與無(wú)鑄型頸動(dòng)脈中均無(wú)差異，并且在糖尿病和非糖尿病小鼠之間的鑄型頸動(dòng)脈中沒有觀察到差異。

總之，該實(shí)驗(yàn)證明 YAP 可以由高葡萄糖和內(nèi)皮細(xì)胞中的擾動(dòng)剪切應(yīng)力激活，并且 YAP 的抑制減弱了高葡萄糖促進(jìn)的細(xì)胞活化和單核細(xì)胞附著。盡管 YAP 抑制在體內(nèi)的轉(zhuǎn)化仍有待測(cè)試，但這些發(fā)現(xiàn)證明，在暴露于層流的血管區(qū)域中，高血糖可能會(huì)促進(jìn)像在暴露于振蕩流的血管區(qū)域中發(fā)生的動(dòng)脈粥樣硬化表型，并且 YAP 抑制可能是改善與糖尿病相關(guān)的血管并發(fā)癥的潛在治療機(jī)會(huì)。

參考文獻(xiàn)：Ortillon J, Le Bail JC, Villard E, Léger B, Poirier B, Girardot C, Beeske S, Ledein L, Blanchard V, Brieu P, Naimi S, Janiak P, Guillot E, Meloni M. High Glucose Activates YAP Signaling to Promote Vascular Inflammation. Front Physiol. 2021 Jun 4;12:665994. doi: 10.3389/fphys.2021.665994. PMID: 34149446; PMCID: PMC8213390.

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