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切应力通过干扰素调节因子-1调节培养内皮细胞对 TNF-α 和膳食脂质的 VCAM-1 表达。

Shear stress modulates VCAM-1 expression in response to TNF-α and dietary lipids via interferon regulatory factor-1 in cultured endothelium.

机构信息

Department of Biomedical Engineering, University of California, Davis, CA.

出版信息

Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2013 Oct 15;305(8):H1149-57. doi: 10.1152/ajpheart.00311.2013. Epub 2013 Aug 9.

Abstract

Dyslipidemia is a primary risk factor for cardiovascular disease, but the specific mechanisms that determine the localization of atherosclerotic plaques in arteries are not well defined. Triglyceride-rich lipoproteins (TGRL) isolated from human plasma after a high-fat meal modulate TNF-α-induced VCAM-1 expression in cultured human aortic endothelial cells (HAECs) via an interferon regulatory factor (IRF)-1-dependent transcriptional mechanism. We examined whether fluid shear stress acts as a mediator of IRF-1-dependent VCAM-1 expression in response to cytokine and dietary lipids. IRF-1 and VCAM-1 were examined by immunofluorescence in TNF-α-stimulated HAEC monolayers exposed to TGRL and a linear gradient of shear stress ranging from 0 to 16 dyn/cm(2) in a microfluidic device. Shear stress alone modulated TNF-α-induced VCAM-1 expression, eliciting a 150% increase at low shear stress (2 dyn/cm(2)) and a 70% decrease at high shear stress (12 dyn/cm(2)) relative to static. These differences correlated with a 60% increase in IRF-1 expression under low shear stress and a 40% decrease under high shear stress. The addition of TGRL along with cytokine activated a fourfold increase in VCAM-1 expression and a twofold increase in IRF-1 expression. The combined effect of shear stress and TGRL on the upregulation of membrane VCAM-1 was abolished by transfection of HAECs with IRF-1-specific small interfering RNA. In a healthy swine model, elevated levels of endothelial IRF-1 were also observed within atherosusceptible regions of the aorta by Western blot analysis and immunohistochemistry, implicating arterial hemodynamics in the regulation of IRF-1 expression. These data demonstrate direct roles for fluid shear stress and postprandial TGRL from human serum in the regulation of IRF-1 expression and downstream inflammatory responses in HAECs.

摘要

血脂异常是心血管疾病的主要危险因素,但决定动脉粥样硬化斑块在动脉中定位的具体机制尚不清楚。富含甘油三酯的脂蛋白(TGRL)从高脂肪餐后的人血浆中分离出来,通过干扰素调节因子(IRF)-1 依赖性转录机制调节 TNF-α诱导的人主动脉内皮细胞(HAEC)中 VCAM-1 的表达。我们研究了在细胞因子和膳食脂质的刺激下,流体切应力是否作为 IRF-1 依赖性 VCAM-1 表达的介质。在微流控装置中,用 TNF-α刺激 HAEC 单层,使其暴露于 TGRL 和 0 至 16 dyn/cm²的线性切应力梯度中,通过免疫荧光法检查 IRF-1 和 VCAM-1。切应力本身可调节 TNF-α诱导的 VCAM-1 表达,与静态相比,在低切应力(2 dyn/cm²)下引起 VCAM-1 表达增加 150%,在高切应力(12 dyn/cm²)下降低 70%。这些差异与低切应力下 IRF-1 表达增加 60%,高切应力下减少 40%相关。在低切应力下,TGRL 与细胞因子一起添加可激活 VCAM-1 表达增加四倍,IRF-1 表达增加两倍。HAEC 用 IRF-1 特异性小干扰 RNA 转染后,切应力和 TGRL 联合对膜 VCAM-1 的上调作用被消除。在健康猪模型中,通过 Western blot 分析和免疫组织化学,还观察到主动脉易损部位内皮细胞 IRF-1 水平升高,这表明动脉血流动力学在 IRF-1 表达的调节中起作用。这些数据表明,流体切应力和人血清中的餐后 TGRL 在调节 HAEC 中 IRF-1 表达和下游炎症反应中发挥直接作用。

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