腹主動脈瘤 (AAA) 是一種由腎下腹主動脈永久性擴張引起的退行性疾病。雖然 AAA 的確切病因尚不清楚，但存在與 AAA 發展相關的多個危險因素，例如男性、年齡（≥ 50 歲）、吸煙習慣、動脈粥樣硬化、高血壓，以及一些遺傳因素等。

細胞外基質 (ECM) 降解和氧化應激是代表 AAA 進展的標志。鈣化通常在動脈瘤壁內發現并導致壁變硬，并最終導致其破裂。此外，由于管壁內湍流引起的機械應力增加，導致 AAA 的發生和破裂。

血管室中的血流遵循層流規律，層流因流速的降低（血瘀）以及流量的波動（湍流）而改變。經典的湍流會導致內皮損傷，因為它會產生與循環血流方向相反的流動，也會產生淤滯。在動脈瘤中，尤其是具有囊狀形態的動脈瘤，可能會出現血流減慢直至血瘀。這種停滯一方面可能導致壁血栓形成，另一方面會導致內皮改變，隨后鈣化沉積在中膜中。

在病理重塑中，ECs 可以在結構和功能方面受到影響。內皮層可以變得更具滲透性，允許多種物質的轉運和血管平滑肌（vSMC） 的浸潤。內皮顯示炎癥特征，其特征是促炎細胞因子、促炎趨化因子和細胞粘附分子的高表達，并產生大量活性氧，特別是過氧化氫、超氧化物和羥基自由基。

基于此，意大利東方皮埃蒙特大學健康科學學系、生物技術創新中心等領域的專家學者進行了相關研究。目的是闡明血管壁拉伸在維持血管生理機能中的作用，由于血管壁鈣化和生理（10%）循環（1 Hz）拉伸，因此在體外復制病理性擴張（靜態和 5%），以研究機械應力對 ECs 功能在炎癥、基質重塑和氧化應激產生方面的影響。

 

鈣化過程已被公認為炎癥性動脈疾病的退行性因素。實驗首先證明鈣沉積與主動脈擴張和炎癥細胞募集呈負相關。

了解了 AAA 以炎癥為特征，接下來研究了與炎癥細胞相關的不同炎癥標志物，特別是 CD4、CD20 和 CD68，分別用于 T-輔助淋巴細胞、B-細胞和巨噬細胞識別。結果顯示，與主動脈瘤鈣化（AAC）指數低的組織相比，AAC 指數高的組織顯示與 CD4、CD20 和 CD68 標記物相關的炎癥群體減少。

在組織裂解物中研究了其他促炎和鈣化標志物，例如 MMP-9、IL-6 和骨橋蛋白 (OPN）（圖1 A、B）。與鈣化程度相關的差異是明顯的：MMP-9 在蛋白質表達和蛋白水解活性方面下降。IL-6 ，它隨著鈣積累的進展而減少，特別是它與 MMP-9 具有相同的趨勢。具有高鈣化指數的患者的 OPN 表達增加，其具有成骨活性（圖1 B）。在 MMP-2 活性的所有 AAC 指數中，健康供體和患者之間沒有觀察到顯著差異（圖1 A）。

圖1  AAA 組織中的基質重塑、炎癥和鈣化。
( A ) 對不同鈣化程度患者的組織裂解液進行明膠酶譜分析，并分別定量測定 MMP-2 和 MMP-9 活性；
( B ) 對不同鈣化程度患者的組織裂解液進行 MMP-9、IL-6 和骨橋蛋白 (OPN) 的免疫印跡分析。

使用液相色譜-質譜法 (LC-MS) 對腹主動脈瘤和健康血管組織進行蛋白質組學分析，以研究與氧化應激過程相關的一些蛋白質的調節。這些蛋白質的富集表明氧化應激途徑與 AAA 疾病密切相關，特別是在腹主動脈血管組織中上調。

過氧化氫酶 (CATA) 、超氧化物歧化酶 (Mn)、線粒體 (SODM) 分別呈現 2.51 和 6.95 倍的變化，這兩種蛋白質參與細胞對氧化應激途徑的反應。SODM 還參與去除超氧自由基和氧化還原過程。

由于機械刺激似乎在驅動炎癥反應和基質重塑中起關鍵作用，因此使用了具有生理和病理應變參數的體外動力學模型，培養內皮細胞系 (EA.hy926)。在培養三天后，在存在和不存在炎癥刺激（TNF-α 50 ng/mL）的情況下評估機械刺激（5-10% 拉伸幅度，1 Hz 拉伸頻率）的效果。

圖2 A 顯示當施加 5% 和 10% 的機械應變連續三天時的細胞形態。雖然在細胞存活率方面沒有檢測到差異，但 10% 拉伸培養的細胞在應變方向上顯示拉長和定向形狀，而在其他樣本（靜態、5%拉伸）中觀察到隨機定向。

就 ROS/RNS（活性氮物質）的產生而言，10% 拉伸的細胞（生理）和 5% 的拉伸或靜態細胞（病理）之間的差異得到證實，生理條件下 ROS/RNS 的產生較低（圖2 B、C）。

圖2  機械拉伸應力驅動活性氧（ROS）和活性氮 （RNS）的產生。
( A ) EA.hy926 在 5% 和 10% 的拉伸應變三天。鬼筆環肽用于觀察細胞形態。
( B ) 熒光活化細胞分選（FACS）分析產生 ROS 和 RNS。深紅色代表未染色的細胞，淺紅色代表實驗樣本。BL2-A 用于超氧化物檢測；BL1-A 用于 ROS 檢測。
( C ) ROS/RNS 生成圖

由于 ECs 膜上的 E-選擇素（CD62E）的表達促進了白細胞在內皮上的粘附，于是實驗評估了機械應力對 CD62E 的影響。

不出所料，E-選擇素在 TNF-α 存在時被上調。數據顯示，在 1Hz 下 5% 和 10% 的拉伸，顯著并成比例抵消了 TNF-α 對 CD62E 表達的影響。此外，單核細胞粘附的數據很好地證實了這些數據。事實上，1Hz 下 5% 和 10% 的機械拉伸顯著抑制了單核細胞的粘附，這也在 TNF-α 的存在下。

在靜態條件下，MMP-9 表達在 TNF-α 存在下強烈上調。應用 5% 的機械拉伸，沒有顯示出對 TNF-α 作用的顯著抑制，導致未修飾的 MMP-9 調節，而在沒有 TNF-α 的情況下，在靜態條件下沒有發現差異。當應用 10% 的機械拉伸時，MMP-9 的表達在所有條件下都顯著下調，無論是在 TNF-α 存在還是不存在的情況下。這表明，拉伸應變影響 ECs 中 MMP-9 的表達和活性。

總之，研究人員發現存在 AAA 時鈣沉積與管壁擴張之間呈負相關。由于鈣化的存在，減少的壁拉伸會影響 MMP-9 介導的基質降解和 IL-6 介導的炎癥。正如預期的那樣，內皮細胞系的體外模型顯示循環拉伸導致的基質變形顯著調節炎癥反應和基質重塑。

參考文獻：Ramella M, Bertozzi G, Fusaro L, Talmon M, Manfredi M, Catoria MC, Casella F, Porta CM, Boldorini R, Fresu LG, Marengo E, Boccafoschi F. Effect of Cyclic Stretch on Vascular Endothelial Cells and Abdominal Aortic Aneurysm (AAA): Role in the Inflammatory Response. Int J Mol Sci. 2019 Jan 12;20(2):287. doi: 10.3390/ijms20020287. PMID: 30642067; PMCID: PMC6359538.
原文鏈接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/30642067/

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