СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ В ПЕРВИЧНЫХ ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫХ КЛЕТКАХ КОРОНАРНОЙ И ВНУТРЕННЕЙ ГРУДНОЙ АРТЕРИИ ЧЕЛОВЕКА

Основные положения

• Первичные артериальные эндотелиальные клетки характеризуются экспрессией генов около 40 цитокинов, при этом экспрессия около 25 из них при провоспалительной дисфункции эндотелия повышается более чем в 1,5 раза.
• Несмотря на экспрессию первичными артериальными эндотелиальными клетками ряда молекул клеточной адгезии, не более пяти из них (включая VCAM1, ICAM1 и SELE) характеризуются ≥ 1,5-кратным повышением экспрессии при провоспалительной дисфункции эндотелия.
• ЭК-КА обладают более высокой базальной экспрессией ряда генов провоспалительных цитокинов в сравнении с ЭК-ВГА.

Резюме

Цель. Провести сравнительный анализ экспрессии генов провоспалительных цитокинов и молекул клеточной адгезии в первичных эндотелиальных клетках коронарной артерии (ЭК-КА) и внутренней грудной артерии (ЭК-ВГА) человека для оценки провоспалительной активности ЭК из чувствительных и устойчивых к развитию атеросклероза артерий.

Материал и методы. На основании предварительного дот-блот-профилирования был проведен анализ экспрессии генов провоспалительных цитокинов (MIF, IL6, CXCL8, CCL2, CCL5, CCL20, CSF2, CSF3, CXCL1, CXCL5, CXCL10, PTX3) и молекул клеточной адгезии (VCAM1, ICAM1, SELE, SELP) методом ОТ-кПЦР. Далее был проведен расширенный анализ генов данных классов молекул по трем массивам данных полнотранскриптомного секвенирования.

Результаты. В ЭК-КА и ЭК-ВГА была выявлена экспрессия около 40 провоспалительных цитокинов. Наибольшей базальной экспрессией (TPM_Ctrl > 2,5) обладали 24 гена: MIF, CCL2, PTX3, IL32, CXCL1, TGFB1, LTB, CXCL8, CSF1, CCL14, TGFB2, IL33, CXCL16, CXCL2, IL1A, CSF3, IL6, IL17D, CXCL3, CXCL6, IL12A, CXCL5, TGFB3 и CXCL12. Кроме того, 24 гена – CSF2, CCL5, CCL20, CXCL5, CXCL8, CXCL3, CXCL11, IL1A, CXCL6, IFNE, CCL16, CXCL2, LTB, LTA, IL23A, CSF1, CXCL1, CXCL10, CSF3, IL6, IL32, TGFB1, CCL2 и IL7 – характеризовались кратностью изменения экспрессии ≥ 1,50 при провоспалительной дисфункции эндотелия. Из генов молекул клеточной адгезии лишь 3 (VCAM1, ICAM1 и SELE) обладали кратностью изменения экспрессии > 2 и TPM_Ctrl > 2,5. В сравнении с ЭК-ВГА в ЭК-КА наблюдалась повышенная транскрипция провоспалительных генов (MIF, IL6, CCL5, CSF3, CXCL1 и SELP), что указывало на их более высокую провоспалительную активность.

Заключение. Выделяемые из атерочувствительной артерии ЭК-КА характеризуются более высокой экспрессией провоспалительных генов по сравнению с выделяемыми из атерорезистентной артерии ЭК-ВГА, что объясняет склонность КА к развитию атеросклероза.

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. Amersfoort J, Eelen G, Carmeliet P. Immunomodulation by endothelial cells - partnering up with the immune system? Nat Rev Immunol. 2022; 22(9):576-588. doi: 10.1038/s41577-022-00694-4.

3. 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.

4. 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.

5. Goncharov NV, Popova PI, Kudryavtsev IV, Golovkin AS, Savitskaya IV, Avdonin PP, Korf EA, Voitenko NG, Belinskaia DA, Serebryakova MK, Matveeva NV, Gerlakh NO, Anikievich NE, Gubatenko MA, Dobrylko IA, Trulioff AS, Aquino AD, Jenkins RO, Avdonin PV. Immunological Profile and Markers of Endothelial Dysfunction in Elderly Patients with Cognitive Impairments. Int J Mol Sci. 2024; 25(3):1888. doi: 10.3390/ijms25031888.

6. Corban MT., Prasad A, Nesbitt L, Loeffler D, Herrmann J, Lerman LO, Lerman A. Local Production of Soluble Urokinase Plasminogen Activator Receptor and Plasminogen Activator Inhibitor-1 in the Coronary Circulation Is Associated With Coronary Endothelial Dysfunction in Humans. J Am Heart Assoc. 2018; 7(15):e009881. doi: 10.1161/JAHA.118.009881.

7. Shishkova D, Markova V, Markova Y, Sinitsky M, Sinitskaya A, Matveeva V, Torgunakova E, Lazebnaya A, Stepanov A, Kutikhin A. Physiological Concentrations of Calciprotein Particles Trigger Activation and Pro-Inflammatory Response in Endothelial Cells and Monocytes. Biochemistry (Mosc). 2025; 90(1):132-160. doi: 10.1134/S0006297924604064.

8. Stepanov A, Shishkova D, Markova V, Markova Y, Frolov A, Lazebnaya A, Oshchepkova K, Perepletchikova D, Smirnova D, Basovich L, Repkin E, Kutikhin A. Proteomic Profiling of Endothelial Cell Secretomes After Exposure to Calciprotein Particles Reveals Downregulation of Basement Membrane Assembly and Increased Release of Soluble CD59. Int J Mol Sci. 2024; 25(21):11382. doi: 10.3390/ijms252111382.

9. Gomez Toledo A, Golden GJ, Cummings RD, Malmström J, Esko JD. Endothelial Glycocalyx Turnover in Vascular Health and Disease: Rethinking Endothelial Dysfunction. Annu Rev Biochem. 2025; 94(1):561-586. doi: 10.1146/annurev-biochem-032620-104745.

10. 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.

11. Shishkova D, Lobov A, Zainullina B, Matveeva V, Markova V, Sinitskaya A, Velikanova E, Sinitsky M, Kanonykina A, Dyleva Y, Kutikhin A. Calciprotein Particles Cause Physiologically Significant Pro-Inflammatory Response in Endothelial Cells and Systemic Circulation. Int J Mol Sci. 2022; 23(23):14941. doi: 10.3390/ijms232314941.

12. Sinitsky M, Repkin E, Sinitskaya A, Markova V, Shishkova D, Barbarash O. Proteomic Profiling of Endothelial Cells Exposed to Mitomycin C: Key Proteins and Pathways Underlying Genotoxic Stress-Induced Endothelial Dysfunction. Int J Mol Sci. 2024; 25(7):4044. doi: 10.3390/ijms25074044.

13. 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.

14. 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.

15. Guzik TJ, Nosalski R, Maffia P, Drummond GR. Immune and inflammatory mechanisms in hypertension. Nat Rev Cardiol. 2024; 21(6):396-416. doi: 10.1038/s41569-023-00964-1.