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高葡萄糖激活 YAP 信号以促进血管炎症

来宝网 2022/2/11点击893次

高糖诱导的内皮功能障碍是糖尿病相关血管并发症发生的关键起始因素，这反过来又导致糖尿病患者的预期寿命缩短、住院率、发病率和死亡率高。

糖尿病内皮的特征在于粘附分子和促炎细胞因子的表达增加，从而导致有利于动脉粥样硬化发展的促血栓形成和促炎状态。最近基于基因缺失的研究证明了 YAP（Yes 相关蛋白）和 TAZ（具有 PDZ 结合基序的转录共激活因子）在调节内皮活化和血管炎症中的意义。YAP 和 TAZ 是 Hippo 通路的转录调节因子和主要下游介质，调控细胞增殖、存活和分化，从而控制器官发育和组织再生。

YAP/TAZ 信号传导涉及血管机械转导和稳态的调节，并参与响应大动脉剪切应力变化而发生的早期结构和炎症事件。研究表明，YAP/TAZ 失活可在层流环境中防止内皮炎症。此外，湍流已被证明可激活 YAP/TAZ 并促进以小鼠颈动脉内皮细胞功能障碍和炎症增加为特征的动脉粥样硬化表型。研究已表明 YAP 有利于糖尿病患者的癌症发病率和进展，并且在糖尿病相关肾损伤中发挥重要作用。然而，尚不清楚 YAP/TAZ 信号是否也与糖尿病相关的血管并发症有关。

法国赛诺菲企业心血管研究部、分子组织病理学和生物成像转化科学部通过目前的研究，调查了 YAP/TAZ 信号在糖尿病环境中对内皮细胞活化和血管炎症的重要性。文章名为《Meloni M. High Glucose Activates YAP Signaling to Promote Vascular Inflammation. Front Physiol》。通过体外和体内实验，证明了 YAP 信号在糖尿病血管系统中被激活，并在调节高葡萄糖诱导的内皮炎症和单核细胞附着中发挥作用。


高葡萄糖诱导内皮细胞中的 YAP 活化

使用两种内皮细胞模型 HUVECs 和 TeloHAECs （永生化人主动脉内皮细胞）进行一系列体外实验，以研究高葡萄糖培养条件对 YAP 信号传导的影响。如图1 A，与正常葡萄糖相比，暴露于高葡萄糖的 HUVECs 中的 YAP 磷酸化降低。相比之下，总 YAP、TAZ磷酸化 和总 TAZ 无差异。此外，Western blot 和 qRT-PCR 分析表明，CTGF 和 CYR61（YAP/TAZ/TEAD 的两个转录靶基因）在高糖条件下表达均增加。

因此，用 TEAD-荧光素酶报告基因转导的 TeloHAECs 中的高葡萄糖会增加信号反应。这些结果表明，高葡萄糖激活内皮细胞中 YAP 而不是 TAZ 。HUVECs 中磷酸化-YAP（p-YAP；S127）和总 YAP 、磷酸化-TAZ（p-TAZ；S89）和总 TAZ 、CTGF 和 CYR61的代表性蛋白质表达印迹和条形图在不同浓度葡萄糖的静态条件下培养 24 h。


YAP 参与高葡萄糖诱导的内皮激活

已知 VCAM-1 表达被监测为对 YAP/TAZ 缺失高度敏感的内皮激活标志物，并且选择 CTGF 作为 TEAD 活性的下游信号。通过蛋白质印迹评估和流式细胞术，高糖诱导了 VCAM-1 和 ICAM-1 的表达。

siRNA 介导的 YAP/TAZ 缺失阻止了高葡萄糖暴露下 VCAM-1和 CTGF表达的增加。因此，作为 YAP/TEAD 激活级联的阻断剂，K-975 减弱了葡萄糖介导的 VCAM-1 和 ICAM-1 表达和细胞表面表达的改变。这些发现表明 YAP/TAZ 信号在高糖诱导的内皮激活中起关键作用。


高糖和剪切应力对内皮细胞 YAP 活化的影响

由于血管机械转导被证明可以激活 YAP/TAZ 信号，实验接下来评估了与层流条件相比，高葡萄糖对暴露于振荡流的 HUVECs 中 YAP 磷酸化的影响。尽管总 YAP、磷酸化 TAZ 和总 TAZ 的表达在层流或振荡流下均未因高葡萄糖而改变，但在层流和高葡萄糖暴露下磷酸化 YAP 显著下降。振荡流条件降低了 YAP 磷酸化，但高糖附加效应不显著。

VCAM-1 的表达与正常葡萄糖条件相比，在层流下因高葡萄糖而增加。类似地，VCAM-1 表达在振荡流条件下增加，但高糖与振荡流条件相结合并没有对 VCAM-1 表达产生额外影响。有趣的是，CYR61 的表达也观察到了类似的反应。

随后，与正常葡萄糖条件相比，层流下的高葡萄糖增加了单核细胞-内皮细胞的粘附率。相反，K-975 减弱了葡萄糖诱导的 THP1 单核细胞对 HUVECs 的粘附。与层流暴露相比，经受振荡流的 HUVECs 的单核细胞粘附率显著增加。然而，当细胞在高葡萄糖条件下培养时，没有观察到额外的影响。


糖尿病诱导小鼠血管壁中的 YAP 激活

接下来，实验旨在评估高葡萄糖和剪切应力对 2 型糖尿病小鼠血管系统中 YAP 的影响。首先，与db/ + 小鼠（255 ± 22 mg/ dL）相比，db/db小鼠（658 ± 115 mg/dL）的高血糖水平在组织收集前得到确认。然后对db/db（纯合子）和db/ + （杂合子）小鼠的颈动脉管壁进行分析。

如图4 A、C，与db/ + 小鼠相比，在db/db小鼠的对照颈动脉中观察到内膜-中膜厚度增加。在db/ + 小鼠的血管壁中检测到磷酸化 YAP，在db/db小鼠中显著降低。未观察到总 YAP 表达的差异，从而导致糖尿病小鼠血管壁中磷酸化/总 YAP 比率和 YAP 活化降低。免疫组织化学分析显示，糖尿病小鼠颈动脉血管壁中 VCAM-1 的表达增加。最后，除了 VCAM-1 表达外，所有其他参数在有铸型与无铸型颈动脉中均无差异，并且在糖尿病和非糖尿病小鼠之间的铸型颈动脉中没有观察到差异。


总之，该实验首次证明 YAP 可以由高葡萄糖和内皮细胞中的扰动剪切应力激活，并且 YAP 的抑制减弱了高葡萄糖促进的细胞活化和单核细胞附着。尽管 YAP 抑制在体内的转化仍有待测试，但这些发现首次证明，在暴露于层流的血管区域中，高血糖可能会促进像在暴露于振荡流的血管区域中发生的动脉粥样硬化表型，并且 YAP 抑制可能是改善与糖尿病相关的血管并发症的潜在治疗机会。


参考文献：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.
原文链接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/34149446/

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