內(nèi)皮細(xì)胞和屏障完整性的維持
內(nèi)皮細(xì)胞形成血管的內(nèi)層并介導(dǎo)與血液的重要相互作用。內(nèi)皮層是單層,充當(dāng)血液和內(nèi)部環(huán)境之間的屏障。維持屏障完整性對(duì)于動(dòng)態(tài)平衡至關(guān)重要,破壞該屏障可能會(huì)導(dǎo)致液體不適當(dāng)?shù)貪B出血管。屏障的完整性在很大程度上受緊密連接的調(diào)節(jié),緊密連接是在相鄰細(xì)胞之間發(fā)現(xiàn)的蛋白復(fù)合物,可以進(jìn)行細(xì)胞旁運(yùn)輸或通過相鄰細(xì)胞之間的空間運(yùn)輸。
可以使用專門的培養(yǎng)系統(tǒng)在體外研究?jī)?nèi)皮細(xì)胞單層,其中內(nèi)皮細(xì)胞形成緊密的連接并變成極化的單層,可以跨其測(cè)量電阻。這使得研究人員可以監(jiān)測(cè)阻隔層完整性的變化,因?yàn)殡娮桦S著阻隔層滲透性的增加而降低。重要的是,不同緊密連接蛋白表達(dá)的變化可能會(huì)影響通透性,并對(duì)屏障完整性產(chǎn)生后續(xù)影響。
Lifeline®內(nèi)皮細(xì)胞在肺損傷研究中的作用
急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)發(fā)生在液體進(jìn)入肺部并阻礙呼吸時(shí),這是由于肺泡(肺部的氣囊)和相關(guān)的毛細(xì)血管,血液和空氣在其中交換氧氣的交匯點(diǎn)之間的分解所致。該空間由內(nèi)皮屏障維持,該內(nèi)皮屏障在ARDS的后期階段可滲透,從而允許液體進(jìn)入肺泡空間并終導(dǎo)致肺水腫。
由于細(xì)胞外基質(zhì)功能障礙也可能發(fā)生血管滲漏。特別是,基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的表達(dá)增加與更嚴(yán)重的急性肺損傷(ALI)有關(guān)。在一項(xiàng)新的藥理研究研究中,Artham和同事假設(shè)在ALI期間,內(nèi)皮Akt和FoxO信號(hào)傳導(dǎo)會(huì)影響stromelysin1(MMP3)的表達(dá)和活性并介導(dǎo)肺水腫。作者首先使用Lifeline®人原代肺內(nèi)皮細(xì)胞(HPAEC)來證明脂多糖(LPS)用于誘導(dǎo)肺損傷,可降低Akt,F(xiàn)oxO1和FoxO3a的磷酸化。作者假設(shè)FoxO1和FoxO3a是claudin-5的轉(zhuǎn)錄阻遏物,claudin-5是一種調(diào)節(jié)緊密連接完整性的重要緊密連接蛋白。為了測(cè)試這一點(diǎn),他們用LPS處理了人微血管內(nèi)皮細(xì)胞(HMEC)和Lifeline®HPAEC,發(fā)現(xiàn)claudin-5的表達(dá)以部分依賴FoxO活性的方式下降。
接下來,使用極化單層培養(yǎng)系統(tǒng),作者發(fā)現(xiàn)LPS處理增加了單層滲透性,在用FoxO抑制劑處理后有所改善。單獨(dú)使用Akt抑制劑治療可顯著提高單層滲透性。為了證實(shí)Akt信號(hào)在LPS誘導(dǎo)的屏障通透性中的作用,作者使用shRNA敲低了HMEC中的Akt,這導(dǎo)致通透性增加和claudin-5表達(dá)降低。LPS處理對(duì)缺乏Akt的細(xì)胞沒有其他影響。
為了研究體內(nèi)這些作用,作者使用了僅在內(nèi)皮細(xì)胞中敲低Akt1的小鼠模型。經(jīng)氣管內(nèi)滴注LPS誘導(dǎo)ALI后,該小組發(fā)現(xiàn)與APS1完整的LPS治療小鼠相比,缺乏Akt1的小鼠肺損傷,肺水腫和血管滲漏增加。進(jìn)一步敲低FoxO1 / 3a或用FoxO抑制劑治療可改善LPS誘導(dǎo)的肺損傷。
為了證實(shí)stromelysin1在LPS應(yīng)答中對(duì)內(nèi)皮屏障通透性的Akt-FoxO調(diào)節(jié)中的作用,作者發(fā)現(xiàn)用LPS或Akt抑制劑處理內(nèi)皮細(xì)胞可增加stromelysin1的表達(dá)。用FoxO抑制劑治療后,LPS誘導(dǎo)的stromelysin1表達(dá)可能會(huì)逆轉(zhuǎn)。作者使用具有LPS誘導(dǎo)的肺損傷的小鼠,能夠證明FoxO或stromelysin1抑制劑可減輕LPS誘導(dǎo)的肺損傷。此外,該小組還表明,LPS處理可降低小鼠肺中claudin-5的表達(dá),而FoxO或stromelysin1抑制劑可部分逆轉(zhuǎn)這種表達(dá)。后,要確定stromelysin1是否可以用作治療靶標(biāo),
總之,這項(xiàng)研究的結(jié)果確定了Akt1-FoxO-間質(zhì)溶素1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)軸,該信號(hào)軸可能通過claudin-5的表達(dá)調(diào)節(jié)ALI期間的內(nèi)皮屏障完整性和肺水腫。重要的是,這些發(fā)現(xiàn)還表明FoxO信號(hào)傳導(dǎo)和溶血素1是ARDS的潛在治療靶標(biāo)。
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