СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАРКЕРОВ ДИСФУНКЦИИ ПЕРВИЧНЫХ ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫХ КЛЕТОК КОРОНАРНОЙ И ВНУТРЕННЕЙ ГРУДНОЙ АРТЕРИИ ЧЕЛОВЕКА

Цель. Провести сравнительный анализ профиля генной и белковой экспрессии в первичных эндотелиальных клетках атерочувствительной коронарной артерии (ЭК-КА) и атерорезистентной внутренней грудной артерии (ЭК-ВГА), в том числе при их дисфункции.

Материал и методы. В работе были применены полнотранскриптомное секвенирование и ультравысокоэффективная жидкостная хроматография с тандемной масс-спектрометрией. При биоинформатическом анализе данных полнотранскриптомного секвенирования оценивали кратность изменения экспрессии и количество транскриптов генов интереса на миллион прочтений. Анализ данных хромато-масс-спектрометрического анализа проводили при помощи ранжирования 2986 детектированных молекул по уровню их экспрессии (определяемой по площадям хроматографических пиков) относительно друг друга.

Результаты и их обсуждение. Дисфункциональные ЭК отличались выраженным снижением экспрессии ряда генов маркеров эндотелиального фенотипа, компонентов базальной мембраны и субэндотелиального внеклеточного матрикса, а также преимущественным снижением экспрессии генов сигнальных путей ангиогенеза. Дисфункция ЭК также приводила к повышению экспрессии генов сигнальных путей окислительного и эндоплазматического стресса. В сравнении с ЭК-ВГА ЭК-КА характеризовались повышенной экспрессией белков сигнальных путей ангиогенеза, в том числе эфриновых рецепторов (EPHB2 и EPHB4), а также обеих субъединиц эндотелиального интегрина αvβ3 (ITGAV и ITGB3). ЭК-ВГА отличались повышенной экспрессией транскрипционных факторов эндотелиальной дифференцировки (ERG и FLI1), ангиопоэтинов (ANGPT2 и ANGPTL2), их рецепторов (PTPRB и TEK) и ко-рецепторов к VEGF (NRP1 и NRP2), а также более высокой экспрессией компонентов базальной мембраны и внеклеточного матрикса, гиперэкспрессированных в интактных ЭК (ламинина, коллагена IV типа, фактора фон Виллебранда, ангиопоэтиноподобного белка, бигликана, мультимерина-1 и катепсина С).

Заключение. Дисфункциональные ЭК характеризуются сниженной активностью синтеза компонентов базальной мембраны и внеклеточного матрикса. ЭК-КА и ЭК-ВГА имеют выраженные различия в экспрессии маркеров эндотелиального фенотипа, белков базальной мембраны, внеклеточного матрикса и сигнальных путей ангиогенеза.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Philippe A, Chocron R, Gendron N, Bory O, Beauvais A, Peron N, Khider L, Guerin CL, Goudot G, Levasseur F, Peronino C, Duchemin J, Brichet J, Sourdeau E, Desvard F, Bertil S, Pene F, Cheurfa C, Szwebel TA, Planquette B, Rivet N, Jourdi G, Hauw-Berlemont C, Hermann B, Gaussem P, Mirault T, Terrier B, Sanchez O, Diehl JL, Fontenay M, Smadja DM. Circulating Von Willebrand factor and high molecular weight multimers as markers of endothelial injury predict COVID-19 in-hospital mortality. Angiogenesis. 2021;24(3):505-517. doi: 10.1007/s10456-020-09762-6.

5. El Otmani H, Frunt R, Smits S, Barendrecht AD, de Maat S, Fijnheer R, Lenting PJ, Tersteeg C. Plasmin-cleaved von Willebrand factor as a biomarker for microvascular thrombosis. Blood. 2024;143(20):2089-2098. doi: 10.1182/blood.2023021265.

6. Chung DW, Platten K, Ozawa K, Adili R, Pamir N, Nussdorfer F, St John A, Ling M, Le J, Harris J, Rhoads N, Wang Y, Fu X, Chen J, Fazio S, Lindner JR, López JA. Low-density lipoprotein promotes microvascular thrombosis by enhancing von Willebrand factor self-association. Blood. 2023;142(13):1156-1166. doi: 10.1182/blood.2023019749.

7. Plautz WE, Haldeman SH, Dyer MR, Sperry JL, Guyette FX, Loughran PA, Alvikas J, Hassoune A, Hoteit L, Alsaadi N, Zuckerbraun BS, Rollins-Raval MA, Raval JS, Mota RI, Neal MD; A TACTIC Publication. Reduced cleavage of von willebrand factor by ADAMTS13 is associated with microangiopathic acute kidney injury following trauma. Blood Coagul Fibrinolysis. 2022;33(1):14-24. doi: 10.1097/MBC.0000000000001089.

8. Edvardsen MS, Hansen ES, Ueland T, Aukrust P, Brækkan SK, Morelli VM, Hansen JB. Impact of the von Willebrand factor-ADAMTS-13 axis on the risk of future venous thromboembolism. J Thromb Haemost. 2023;21(5):1227-1237. doi: 10.1016/j.jtha.2023.01.024.

9. Michels A, Dwyer CN, Mewburn J, Nesbitt K, Kawecki C, Lenting P, Swystun LL, Lillicrap D. von Willebrand Factor Is a Critical Mediator of Deep Vein Thrombosis in a Mouse Model of Diet-Induced Obesity. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2020;40(12):2860-2874. doi: 10.1161/ATVBAHA.120.314690.

10. Kozlov S, Okhota S, Avtaeva Y, Melnikov I, Matroze E, Gabbasov Z. Von Willebrand factor in diagnostics and treatment of cardiovascular disease: Recent advances and prospects. Front Cardiovasc Med. 2022;9:1038030. doi: 10.3389/fcvm.2022.1038030.

11. Cho ME, Brunt VE, Shiu YT, Bunsawat K. Endothelial dysfunction in chronic kidney disease: a clinical perspective. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2025;329(1):H135-H153. doi: 10.1152/ajpheart.00908.2024.

12. 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.

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

14. Gomez-Salinero JM, Redmond D, Rafii S. Microenvironmental determinants of endothelial cell heterogeneity. Nat Rev Mol Cell Biol. 2025;26(6):476-495. doi: 10.1038/s41580-024-00825-w.

15. 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.

16. Gaudino M, Bakaeen FG, Sandner S, Aldea GS, Arai H, Chikwe J, Firestone S, Fremes SE, Gomes WJ, Bong-Kim K, Kisson K, Kurlansky P, Lawton J, Navia D, Puskas JD, Ruel M, Sabik JF, Schwann TA, Taggart DP, Tatoulis J, Wyler von Ballmoos M. Expert systematic review on the choice of conduits for coronary artery bypass grafting: endorsed by the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS) and The Society of Thoracic Surgeons (STS). J Thorac Cardiovasc Surg. 2023;166(4):1099-1114. doi: 10.1016/j.jtcvs.2023.06.017.

17. 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.

18. 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.

19. Feenstra L, Kutikhin AG, Shishkova DK, Buikema H, Zeper LW, Bourgonje AR, Krenning G, Hillebrands JL. Calciprotein Particles Induce Endothelial Dysfunction by Impairing Endothelial Nitric Oxide Metabolism. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2023;43(3):443-455.

20. Feenstra L, Zeper LW, van de Langenberg B, Kahlman EJEM, de La Roij G, Reijrink M, Bernay B, Chatre L, Kuipers J, Giepmans BNG, Mastik MF, Kooistra W, Lodewijk ME, Zuidscherwoude M, Pol RA; TransplantLines Investigators; Smith ER, Krenning G, de Baaij JHF, Hillebrands JL, Hoenderop JGJ. Calciprotein particle-activated endothelial cells aggravate smooth muscle cell calcification via paracrine signalling. Cell Mol Life Sci. 2025;82(1):177. doi: 10.1007/s00018-025-05702-z.

21. Shishkova DK, Velikanova EA, Bogdanov LA, Sinitsky MY, Kostyunin AE, Tsepokina AV, Gruzdeva OV, Mironov AV, Mukhamadiyarov RA, Glushkova TV, Krivkina EO, Matveeva VG, Hryachkova ON, Markova VE, Dyleva YA, Belik EV, Frolov AV, Shabaev AR, Efimova OS, Popova AN, Malysheva VY, Kolmykov RP, Sevostyanov OG, Russakov DM, Dolganyuk VF, Gutakovsky AK, Zhivodkov YA, Kozhukhov AS, Brusina EB, Ismagilov ZR, Barbarash OL, Yuzhalin AE, Kutikhin AG. Calciprotein Particles Link Disturbed Mineral Homeostasis with Cardiovascular Disease by Causing Endothelial Dysfunction and Vascular Inflammation. Int J Mol Sci. 2021;22(22):12458. doi: 10.3390/ijms222212458.

22. Shishkova D, Lobov A, Repkin E, Markova V, Markova Y, Sinitskaya A, Sinitsky M, Kondratiev E, Torgunakova E, Kutikhin A. Calciprotein Particles Induce Cellular Compartment-Specific Proteome Alterations in Human Arterial Endothelial Cells. J Cardiovasc Dev Dis. 2023;11(1):5. doi: 10.3390/jcdd11010005.

23. Najari Beidokhti M, Villalba N, Ma Y, Reynolds A, Villamil JH, Yuan SY. Lung endothelial cell senescence impairs barrier function and promotes neutrophil adhesion and migration. Geroscience. 2025;47(3):2655-2671. doi: 10.1007/s11357-025-01517-9.

24. Ting KK, Coleman P, Kim HJ, Zhao Y, Mulangala J, Cheng NC, Li W, Gunatilake D, Johnstone DM, Loo L, Neely GG, Yang P, Götz J, Vadas MA, Gamble JR. Vascular senescence and leak are features of the early breakdown of the blood-brain barrier in Alzheimer's disease models. Geroscience. 2023;45(6):3307-3331. doi: 10.1007/s11357-023-00927-x.

25. Novo JP, Gee L, Caetano CA, Tomé I, Vilaça A, von Zglinicki T, Moreira IS, Jurk D, Rosa S, Ferreira L. Blood-brain barrier dysfunction in aging is mediated by brain endothelial senescence. Aging Cell. 2024;23(9):e14270. doi: 10.1111/acel.14270.

26. Ungvari Z, Tarantini S, Kiss T, Wren JD, Giles CB, Griffin CT, Murfee WL, Pacher P, Csiszar A. Endothelial dysfunction and angiogenesis impairment in the ageing vasculature. Nat Rev Cardiol. 2018;15(9):555-565. doi: 10.1038/s41569-018-0030-z.

27. Xiao P, Zhang Y, Zeng Y, Yang D, Mo J, Zheng Z, Wang J, Zhang Y, Zhou Z, Zhong X, Yan W. Impaired angiogenesis in ageing: the central role of the extracellular matrix. J Transl Med. 2023;21(1):457. doi: 10.1186/s12967-023-04315-z.

28. Bloom SI, Islam MT, Lesniewski LA, Donato AJ. Mechanisms and consequences of endothelial cell senescence. Nat Rev Cardiol. 2023;20(1):38-51. doi: 10.1038/s41569-022-00739-0.

29. Han Y, Kim SY. Endothelial senescence in vascular diseases: current understanding and future opportunities in senotherapeutics. Exp Mol Med. 2023;55(1):1-12. doi: 10.1038/s12276-022-00906-w.

30. Fatima S, Ambreen S, Mathew A, Elwakiel A, Gupta A, Singh K, Krishnan S, Rana R, Khawaja H, Gupta D, Manoharan J, Besler C, Laufs U, Kohli S, Isermann B, Shahzad K. ER-Stress and Senescence Coordinately Promote Endothelial Barrier Dysfunction in Diabetes-Induced Atherosclerosis. Nutrients. 2022;14(14):2786. doi: 10.3390/nu14142786.

31. Biwer LA, Askew-Page HR, Hong K, Milstein J, Johnstone SR, Macal E, Good ME, Bagher P, Sonkusare SK, Isakson BE. Endothelial calreticulin deletion impairs endothelial function in aged mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2020;318(5):H1041-H1048. doi: 10.1152/ajpheart.00586.2019.

32. Wang B, Han J, Elisseeff JH, Demaria M. The senescence-associated secretory phenotype and its physiological and pathological implications. Nat Rev Mol Cell Biol. 2024;25(12):958-978. doi: 10.1038/s41580-024-00727-x.

33. Mehdizadeh M, Aguilar M, Thorin E, Ferbeyre G, Nattel S. The role of cellular senescence in cardiac disease: basic biology and clinical relevance. Nat Rev Cardiol. 2022;19(4):250-264. doi: 10.1038/s41569-021-00624-2.

34. Di Micco R, Krizhanovsky V, Baker D, d'Adda di Fagagna F. Cellular senescence in ageing: from mechanisms to therapeutic opportunities. Nat Rev Mol Cell Biol. 2021;22(2):75-95. doi: 10.1038/s41580-020-00314-w.

35. 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.

36. 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.

37. 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.

38. Frolov A.V., Shishkova D.K., Markova V.E., Sinitsky M.Yu., Sinitskaya A.V., Poddubnyak A.O., Kanonykina A.Yu., Zagorodnikov N.I., Grigoriev E.V., Kutikhin A.G. Paracrine effects of conditioned medium during its cross-addition to arterial and venous endothelial cells. Russian Journal of Physiology. 2022. Vol. 108. № 8. P. 940-956. doi: 10.31857/S0869813922080039.

39. Shishkova D.K., Frolov A.V., Markova V.E., Markova Y.O., Lazebnaya A.I., Kutikhin A.G. Improving methodology of endothelial cell research: synopsis and prospects. Complex Issues of Cardiovascular Diseases = Kompleksnye problemy serdečno-sosudistyh zabolevanij. 2024. Vol. 13. № 3. P. 118-129. doi: 10.17802/2306-1278-2024-13-3-118-129.

40. Shishkova D.K., Frolov A.V., Markova V.E., Markova Yu.O., Kanonykina A.Yu., Lazebnaya A.I., Matveeva V.G., Torgunakova E.A., Kutikhin A.G. Modeling of endothelial dysfunction and search for its circulating biomarkers. Complex Issues of Cardiovascular Diseases = Kompleksnye problemy serdečno-sosudistyh zabolevanij. 2024. Vol. 13. № S3. P. 173-190. doi: 10.17802/2306-1278-2024-13-3S-173-190.