腹主動脈瘤（AAA）的發病率近年來一直在上升。AAA是主動脈的病理性擴張，有潛在的破裂風險，可能受到遺傳、環境、飲食、吸煙狀況、生物力學和血流動力學等多種因素的影響。

血管壁不斷受到各種剪切應力，內皮細胞充當將血液與血管壁分開的屏障。因此，血管內皮細胞可能與健康或易患病表型的發育有關。先前的證據表明，血管壁可能受到局部血流動力學因素（如機械應力變化）的損害，這也是發生AAA的原因之一。然而，機械應力在AAA發病機制中的具體分子調控機制仍有待探索。

內質網應激（ERS）反應是未折疊或錯誤折疊蛋白質積聚的結果，也稱為未折疊蛋白反應（UPR）。ER應激在干擾正常細胞生理功能方面起作用，其中AAA的發病機制已被證明。已有研究報道，ERS介導的JNK/AP-1（c-Jun 氨基末端蛋白激酶/激活蛋白-1）通路可促進炎癥因子的表達，如Toll樣受體-4（TLR-4）、白細胞介素-1 β（IL-1β）、IL-6和MCP-1。此外，JNK抑制劑損害了動物模型中的AAA消退。

MiR-137 是一種位于染色體 1p21.3 上的非蛋白編碼 RNA，在中樞神經系統中廣泛表達。在最近的一項研究中，發現miR-137在H2O2-處理的心肌細胞中顯著上調，通過靶向CDC42參與調節心肌細胞ERS，從而抑制心肌細胞凋亡。

基于此，云南省第二人民醫院血管外科、第三人民醫院藥劑科研究團隊的一項實驗曾探討了miR-137在剪切應力誘導的人主動脈內皮細胞（HAECs）中的表達及其在HAECs的ER應激和細胞凋亡中的潛在調控機制。研究結果為AAA的發病機制提供了進一步的思路，為AAA的診斷和臨床治療提供了可能的分子靶點和理論依據。

剪切應力對HAECs表面和內部形態的影響

不同強度的剪切應力響應細胞形態的變化如圖1 A所示。在低強度剪切應力（0-5 dyn/cm2）下，細胞形狀逐漸由紡錘形變為圓形，細胞增殖減慢。隨著時間的流逝，細胞形狀逐漸變得不完整，并出現明顯的收縮。值得注意的是，在暴露于5 dyn/cm2下時觀察到細胞碎片增加。然而，當HAECs暴露于10或15 dyn/cm2時，細胞凋亡逐漸減弱。

觀察細胞的內部形態如圖1 B所示。當沒有剪切應力時，核周區、線粒體和內質網均具有正常的形態結構。暴露于逐漸增加的剪切應力后，細胞中逐漸出現核周空間和內質網腫脹以及剝落的內質網。當剪切應力超過 5 dyn/cm2 時，這種趨勢逐漸減弱。

圖1   剪切應力對HAECs表面和內部形態的影響。

低強度剪切應力促進 HAECs 中的氧化應激反應和細胞凋亡

接下來，實驗測量了不同水平的剪切應力對氧化應激反應和細胞凋亡的影響。如圖2 a所示，當細胞暴露于1 dyn/cm2、2 dyn/cm2和5 dyn/cm2剪切應力時，NOX2、P22phox、NOX4、NRF2 的蛋白質水平顯著增加。此外，TUNEL陽性細胞的數量隨著剪切應力的增加而增加，在5 dyn/cm2的細胞中觀察到陽性細胞的峰值（圖2 b）。實驗還檢測了與細胞凋亡相關的分子的蛋白質水平，結果顯示Bax、Bak和Caspase-3的蛋白質水平依賴于剪切應力強度的增加。此外，在暴露于1 dyn/cm2、2 dyn/cm2和5 dyn/cm2剪切應力時，細胞中Bcl-1蛋白的表達水平的剪切應力強度依賴性降低（圖2 c）。

圖2   低強度剪切應力促進 HAECs 中的氧化應激反應和細胞凋亡。

低強度剪切應力上調 miR-137 表達，miR-137 直接靶向 HAECs 中的 SDS22

為了證實miR-137可能參與低強度剪切應力引起的氧化應激反應和HAECs中的細胞凋亡，實驗評估了miR-137在暴露于0-5 dyn/cm2剪切應力的HAECs中的表達，發現miR-137隨著剪切應力的增加而逐漸上調（圖3 a）。基于生物信息學軟件TargetScan，研究將SDS22確定為miR-137的候選靶基因（圖3 b）。為了驗證這一點，進行了雙熒光素酶報告基因測定，結果表明，與共轉染 SDS22-MUT 的細胞相比，共轉染 SDS22-WT 時miR-137 模擬物顯著降低了HAECs中的熒光素酶活性，而miR-137抑制劑具有相反的結果（圖3 c）。這些發現支持SDS22是miR-137的直接靶點。此外，隨著剪切應力的逐漸增加，HAECs 中 SDS22 的mRNA 和蛋白表達水平也逐漸降低（圖3 d、e）。

圖3   低強度剪切應力上調miR-137表達，直接靶向HAECs中SDS22的3′-非翻譯區（3′-UTR）。

miR-137的沉默逆轉了剪切應力誘導的JNK/AP-1信號的激活

接下來探索了與miR-137在調控剪切應力誘導的HAECs細胞凋亡中相關的潛在分子通路。研究發現，抑制SDS22表達可增加p-JNK水平。根據這些觀察結果，研究人員懷疑miR-137可以通過靶向SDS22激活JNK/AP-1信號通路。

使用蛋白質印跡法檢測JNK/AP-1信號通路中涉及的基因的表達水平，包括p-JNK、JNK、p-c-Jun、c-Jun、p-c-Fos和c-Fos。如圖4 a所示，p-JNK、p-c-Jun和p-c-Fos的蛋白質水平以剪切應力強度依賴性方式增加，表明暴露于剪切應力的HAECs中JNK / AP-1信號的激活。

接下來，敲低了 HAECs 中的 miR-137 表達，并研究了 miR-137 沉默對剪切應力誘導的 JNK/AP-1 信號激活的影響。圖4 b顯示miR-137敲低后miR-137表達水平顯著降低，證實了miR-137的成功敲低。蛋白質印跡分析顯示，與剪切應力組相比，當miR-137被敲低時，p-JNK、p-c-Jun和p-c-Fos的相對蛋白表達受到顯著抑制（圖4 c）。這些觀察結果表明，miR-137可能是控制低強度剪切應力下JNK/AP-1信號激活的重要調節因子。

圖4   miR-137的沉默逆轉了剪切應力誘導的JNK/AP-1信號通路的激活。

miR-137的沉默減弱了剪切應力誘導的氧化應激反應和細胞凋亡

最后，研究了miR-137敲低對剪切應力誘導的氧化應激反應和細胞凋亡的影響。在TEM觀察下，在暴露于剪切應力的細胞中觀察到嚴重腫脹的核周區域、線粒體和內質網，然而，與對照細胞相比，當miR-137沉默時，線粒體和內質網僅發現輕微腫脹變化（圖5 A）。TUNEL染色結果顯示，與剪切應力組相比，轉染miR-137抑制劑的細胞凋亡也顯著改善（圖5 A）。與對照相比，剪切應力顯著上調了氧化應激相關基因的表達水平，包括NOX2、p22phox、NOX4和NRF2。此外，miR-137抑制劑在不同程度上降低了這些基因的上調水平（圖5 B）。與對照組相比，剪切應力顯著降低了Bcl-2的表達水平，上調了Bak、Bax和半胱天冬酶-3的表達水平。值得注意的是，miR-137抑制劑在一定程度上逆轉了剪切應力誘導的Bcl-2、Bak、Bax和Caspase-3的調控異常（圖5 C）。這些發現表明，miR-137敲低可以有效地逆轉剪切應力引起的氧化應激反應和細胞凋亡。

圖5   miR-137的沉默減弱了剪切應力誘導的氧化應激反應和細胞凋亡。

圖6   圖形概要

MiR-137通過JNK/AP-1信號通路調控低強度剪切應力誘導的人主動脈內皮細胞內質網應激和細胞凋亡。

綜上所述，該研究證明了miR-137在剪切應力刺激的HAECs中的潛在調節作用，可以通過靶向SDS22調控JNK/AP-1信號通路來促進細胞氧化應激反應和細胞凋亡。研究提供了證據支持miR-137在介導剪切應力急性反應中的關鍵作用，這可能為AAA的分子診斷和靶向治療提供新的生物標志物。

參考文獻：Li GJ, Yang QH, Yang GK, Wan J, Du LJ, Li ZX, Sun Y. MiR-137 regulates low-intensity shear stress-induced human aortic endothelial cell apoptosis via JNK/AP-1 signaling. J Physiol Biochem. 2021 Aug;77(3):451-460. doi: 10.1007/s13105-021-00812-1. Epub 2021 Apr 24. PMID: 33893994.

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