СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫМИ КЛЕТКАМИ АОРТАЛЬНОГО КЛАПАНА, ВНУТРЕННЕЙ ГРУДНОЙ АРТЕРИИ, БОЛЬШОЙ ПОДКОЖНОЙ ВЕНЫ И МИКРОСОСУДОВ ПОДКОЖНОЙ ЖИРОВОЙ ТКАНИ ЧЕЛОВЕКА

Основные положения

• В число цитокинов, выделяемых при культивировании первичными эндотелиальными клетками клапанов сердца, артерий, вен и сосудов микроциркуляторного русла человека, входят MIF, IL-6, IL-8/CXCL8, MCP-1/CCL2, RANTES/CCL5, MIP-3α/CCL20, GM-CSF, G-CSF, GRO-α/CXCL1, ENA-78/CXCL5, IP-10/CXCL10, PTX3.
• Вышеперечисленные цитокины можно разделить на высокоэкспрессируемые (MCP-1/CCL2, IL-8/CXCL8, GROα/CXCL1, MIF, пентраксин-3), среднеэкспрессируемые (IL-6) и низкоэкспрессируемые (GM-CSF, G-CSF, RANTES/CCL5, MIP-3α/CCL20, ENA-78/CXCL5, IP-10/CXCL10).
• Эндотелиальные клетки внутренней грудной артерии человека характеризуются наиболее интенсивным синтезом и наиболее выраженным выделением провоспалительных цитокинов в сравнении с эндотелиальными клетками вен, сосудов микроциркуляторного русла и клапанов сердца.

Резюме

Цель. Определить перечень провоспалительных цитокинов, выделяемых различными линиями первичных эндотелиальных клеток в культуральную среду.

Материалы и методы. Первичные эндотелиальные клетки аортального клапана (ЭК-АК) были получены от пациентов с аортальным стенозом (n = 3). Первичные эндотелиальные клетки большой подкожной вены (n = 3), внутренней грудной артерии (n = 3) и сосудов микроциркуляторного русла подкожной жировой ткани (n = 3) были выделены от пациентов с ишемической болезнью сердца, подвергшихся коронарному шунтированию. Анализ экспрессии генов MIF, IL6, CXCL8, CCL2, CCL5, CCL20, CSF2, CSF3, CXCL1, CXCL5, CXCL10, PTX3, SERPINE1, VCAM1, ICAM1, SELE и SELP был проведен методом количественной полимеразной цепной реакции после обратной транскрипции. Анализ содержания 109 провоспалительных цитокинов в бессывороточной культуральной среде был выполнен посредством полуколичественного дот-блот-профилирования с хемилюминесцентной схемой детекции и последующей денситометрией в программе ImageJ. Статистический анализ проводили при помощи критерия Краскела-Уоллиса с поправкой на множественные сравнения по критерию Данна.

Результаты. MIF, IL-6, IL-8/CXCL8, MCP-1/CCL2, RANTES/CCL5, GM-CSF, GROα/CXCL1, ENA-78/CXCL5 и PTX3 были детектированы в культуральной среде от всех выделенных линий ЭК, а G-CSF, MIP-3α/CCL20 и IP-10/CXCL10 – только в культуральной среде от ЭК-ВГА. В сравнении с остальными изученными линиями ЭК-ВГА характеризовались статистически значимо повышенной экспрессией генов CCL2, CCL20, CSF2, CSF3 и CXCL10, а также тенденцией к значимому повышению экспрессии генов CXCL5 и SERPINE1. Напротив, в ЭК-БПВ и МСЭК не было выявлено тенденции к значимому повышению экспрессии хотя бы одного гена провоспалительных цитокинов. Шесть приведенных генов (CCL2, CXCL8, CXCL1, MIF, PTX3, IL6) стабильно обладали более высокой экспрессией в сравнении с остальными генами цитокинов независимо от клеточной линии. Подсчет суммы рангов экспрессии каждого из исследованных цитокинов показал существенное различие ее значений между ЭК-ВГА и остальными линиями ЭК.

Заключение. Полученные данные позволили определить перечень выделяемых ЭК провоспалительных цитокинов (MIF, IL-6, IL-8/CXCL8, MCP-1/CCL2, RANTES/CCL5, MIP-3α/CCL20, GM-CSF, G-CSF, GRO-α/CXCL1, ENA-78/CXCL5, IP-10/CXCL10, PTX3) и предположить более выраженный провоспалительный статус ЭК-ВГА в сравнении с ЭК-АК, ЭК-БПВ и МСЭК.

1. Cahill PA, Redmond EM. Vascular endothelium - Gatekeeper of vessel health. Atherosclerosis. 2016;248:97-109. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2016.03.007.

2. Gimbrone MA Jr, García-Cardeña G. Endothelial Cell Dysfunction and the Pathobiology of Atherosclerosis. Circ Res. 2016;118(4):620-36. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.115.306301.

3. Segers VFM, Bringmans T, De Keulenaer GW. Endothelial dysfunction at the cellular level in three dimensions: severity, acuteness, and distribution. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2023;325(2):H398-H413. doi: 10.1152/ajpheart.00256.2023.

4. Baaten CCFMJ, Vondenhoff S, Noels H. Endothelial Cell Dysfunction and Increased Cardiovascular Risk in Patients With Chronic Kidney Disease. Circ Res. 2023;132(8):970-992. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.123.321752.

5. Liberale L, Montecucco F, Tardif JC, Libby P, Camici GG. Inflamm-ageing: the role of inflammation in age-dependent cardiovascular disease. Eur Heart J. 2020;41(31):2974-2982. doi: 10.1093/eurheartj/ehz961.

6. Müller L, Di Benedetto S. Inflammaging, immunosenescence, and cardiovascular aging: insights into long COVID implications. Front Cardiovasc Med. 2024;11:1384996. doi: 10.3389/fcvm.2024.1384996.

7. Greenspan LJ, Weinstein BM. To be or not to be: endothelial cell plasticity in development, repair, and disease. Angiogenesis. 2021;24(2):251-269. doi: 10.1007/s10456-020-09761-7.

8. Trimm E, Red-Horse K. Vascular endothelial cell development and diversity. Nat Rev Cardiol. 2023;20(3):197-210. doi: 10.1038/s41569-022-00770-1.

9. Becker LM, Chen SH, Rodor J, de Rooij LPMH, Baker AH, Carmeliet P. Deciphering endothelial heterogeneity in health and disease at single-cell resolution: progress and perspectives. Cardiovasc Res. 2023;119(1):6-27. doi: 10.1093/cvr/cvac018.

10. Rafii S, Butler JM, Ding BS. Angiocrine functions of organ-specific endothelial cells. Nature. 2016;529(7586):316-25. doi: 10.1038/nature17040.

11. Peng Z, Shu B, Zhang Y, Wang M. Endothelial Response to Pathophysiological Stress. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2019;39(11):e233-e243. doi: 10.1161/ATVBAHA.119.312580.

12. Шишкова Д.К., Фролов А.В., Маркова В.Е., Маркова Ю.О., Каноныкина А.Ю., Лазебная А.И., Матвеева В.Г., Торгунакова Е.А., Кутихин А.Г. Современные подходы к моделированию дисфункции эндотелия и системному поиску ее циркулирующих маркеров. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2024. Т. 13. № S3. С. 173-190. doi: 10.17802/2306-1278-2024-13-3S-173-190.

13. Шишкова Д.К., Фролов А.В., Маркова В.Е., Маркова Ю.О., Лазебная А.И., Кутихин А.Г. Актуальные проблемы методологии изучения нормальной и патологической физиологии эндотелиальных клеток в культуре. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2024. Т. 13. № 3. С. 118-129. doi: 10.17802/2306-1278-2024-13-3-118-129.

14. Богданов Л.А., Кошелев В.А., Мухамадияров Р.А., Каноныкина А.Ю., Лазебная А.И., Кондратьев Е.А., Степанов А.Д., Кутихин А.Г. Современные подходы к идентификации клеточных маркеров дисфункции эндотелия. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2024. Т. 13. № S3. С. 191-207. doi: 10.17802/2306-1278-2024-13-3S-191-207.

15. Shishkova D, Markova V, Sinitsky M, Tsepokina A, Frolov A, Zagorodnikov N, Bogdanov L, Kutikhin A. Co-Culture of Primary Human Coronary Artery and Internal Thoracic Artery Endothelial Cells Results in Mutually Beneficial Paracrine Interactions. Int J Mol Sci. 2020;21(21):8032. doi: 10.3390/ijms21218032.

16. Frolov A, Lobov A, Kabilov M, Zainullina B, Tupikin A, Shishkova D, Markova V, Sinitskaya A, Grigoriev E, Markova Y, Kutikhin A. Multi-Omics Profiling of Human Endothelial Cells from the Coronary Artery and Internal Thoracic Artery Reveals Molecular but Not Functional Heterogeneity. Int J Mol Sci. 2023;24(19):15032. doi: 10.3390/ijms241915032.

17. Kutikhin AG, Tupikin AE, Matveeva VG, Shishkova DK, Antonova LV, Kabilov MR, Velikanova EA. Human Peripheral Blood-Derived Endothelial Colony-Forming Cells Are Highly Similar to Mature Vascular Endothelial Cells yet Demonstrate a Transitional Transcriptomic Signature. Cells. 2020;9(4):876. doi: 10.3390/cells9040876.

18. Lindman BR, Clavel MA, Mathieu P, Iung B, Lancellotti P, Otto CM, Pibarot P. Calcific aortic stenosis. Nat Rev Dis Primers. 2016;2:16006. doi: 10.1038/nrdp.2016.6.

19. Vogel B, Claessen BE, Arnold SV, Chan D, Cohen DJ, Giannitsis E, Gibson CM, Goto S, Katus HA, Kerneis M, Kimura T, Kunadian V, Pinto DS, Shiomi H, Spertus JA, Steg PG, Mehran R. ST-segment elevation myocardial infarction. Nat Rev Dis Primers. 2019;5(1):39. doi: 10.1038/s41572-019-0090-3.

20. Kutikhin AG, Shishkova DK, Velikanova EA, Sinitsky MY, Sinitskaya AV, Markova VE. Endothelial Dysfunction in the Context of Blood-Brain Barrier Modeling. J Evol Biochem Physiol. 2022;58(3):781-806. doi: 10.1134/S0022093022030139.

21. Jerka D, Bonowicz K, Piekarska K, Gokyer S, Derici US, Hindy OA, Altunay BB, Yazgan I, Steinbrink K, Kleszczyński K, Yilgor P, Gagat M. Unraveling Endothelial Cell Migration: Insights into Fundamental Forces, Inflammation, Biomaterial Applications, and Tissue Regeneration Strategies. ACS Appl Bio Mater. 2024;7(4):2054-2069. doi: 10.1021/acsabm.3c01227.

22. Lee HW, Shin JH, Simons M. Flow goes forward and cells step backward: endothelial migration. Exp Mol Med. 2022;54(6):711-719. doi: 10.1038/s12276-022-00785-1.

23. Kraler S, Libby P, Evans PC, Akhmedov A, Schmiady MO, Reinehr M, Camici GG, Lüscher TF. Resilience of the Internal Mammary Artery to Atherogenesis: Shifting From Risk to Resistance to Address Unmet Needs. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2021;41(8):2237-2251. doi: 10.1161/ATVBAHA.121.316256.

24. Otsuka F, Yahagi K, Sakakura K, Virmani R. Why is the mammary artery so special and what protects it from atherosclerosis? Ann Cardiothorac Surg. 2013;2(4):519-26. doi: 10.3978/j.issn.2225-319X.2013.07.06.

25. Yan F, Liu X, Ding H, Zhang W. Paracrine mechanisms of endothelial progenitor cells in vascular repair. Acta Histochem. 2022;124(1):151833. doi: 10.1016/j.acthis.2021.151833.

26. Chong MS, Ng WK, Chan JK. Concise Review: Endothelial Progenitor Cells in Regenerative Medicine: Applications and Challenges. Stem Cells Transl Med. 2016;5(4):530-8. doi: 10.5966/sctm.2015-0227.