细胞粘附分子 IGPR-1 被内皮细胞激活并调节其对剪切应力的反应

细胞粘附分子 IGPR-1 被内皮细胞激活并调节其对剪切应力的反应

内皮细胞保护血管内表面,维持血管和组织稳态,并调节许多关键的生理过程。内皮细胞的稳态需要吸收来自细胞外基质成分和邻近细胞的粘附位点的各种信号、来自循环可溶性因子的信号以及机械刺激。将机械力转化为生化信号是血管系统和功能发展的基础。


细胞粘附分子 (CAMs)调节机械力转化为生化信号以控制广泛的生物过程,在细胞与细胞的连接处充当机械传感器,而整合素作为细胞外基质和肌动球蛋白细胞骨架之间的机械传感器。


免疫球蛋白和富含脯氨酸的受体-1 (IGPR-1,也称为 TMIGD2) 是一种新发现的 CAM,在内皮细胞的粘附中起重要作用。


血管内皮细胞对血流诱导的剪切应力有反应。然而,内皮细胞将机械信号转化为细胞反应的机制仍然知之甚少。


基于此,来自波士顿大学医学院病理学系的研究人员进行了相关研究,该研究报告了 IGPR-1 作为机械敏感受体的功能,由剪切应力激活,并在内皮细胞对流动剪切应力的反应中起关键作用。


细胞粘附分子 IGPR-1 被内皮细胞激活并调节其对剪切应力的反应


部分实验内容:


剪切应力以 IGPR-1 依赖性方式促进肌动蛋白重塑和细胞重新排列


IGPR-1/PAE 细胞在正常静态或剪切应力条件下孵育,将细胞固定并用抗 IGPR-1 抗体染色。


首先研究剪切应力是否调节内皮细胞中 IGPR-1 的定位。在静态条件下,IGPR-1 任意地定位在细胞-细胞接触区域。但是,在剪应力作用下,IGPR-1沿流动方向横向分布。另一种已知的对剪切应力的反应是肌动蛋白细胞骨架的重塑,它产生各种细胞反应并激活几种主要的信号蛋白。



保持在正常静态或剪切应力条件下的 EV/PAE 细胞被固定,然后用鬼笔环肽染色以获得肌动蛋白(红色)和 DAPI(蓝色)。


然后研究IGPR-1是否介导了流动剪切应力诱导的肌动蛋白皮层网络和细胞重新排列的变化。在流动剪切应力下,IGPR-1/PAE细胞沿流动剪切应力方向表现出广泛而坚固的肌动蛋白皮层网络,与正常静态条件相比具有环状F-肌动蛋白结构。然而,在相同的流切应力条件下,对照组PAE (EV/PAE)细胞的肌动蛋白皮层网络主要集中在细胞的外围


我们还使用开源插件ImageJFibriltool软件量化了f -肌动蛋白的取向和f -肌动蛋白的表达,结果显示IGPR-1/PAE细胞中肌动蛋白的荧光强度和取向显著增加。在表达空载体的 PAE 细胞中,剪切应力下的肌动蛋白荧光强度和方向没有显着变化。如前所述,与表达空载体(EV/PAE)的对照组PAE细胞相比,IGPR-1/PAE细胞也发生了显著的血流重组列。数据表明 IGPR-1 调节内皮细胞对剪切应力的反应。



剪切应力通过激活 AKT 刺激 IGPR-1 的磷酸化


血管受到由血流引起的剪切应力的影响,并且能够通过将机械刺激转化为细胞内信号来响应血流变化。IGPR-1在动脉和静脉内皮细胞中均有表达,考虑到它在内皮细胞对剪应力反应中的作用,我们检测了IGPR-1是否被剪应力激活。


完全融合的 HUVEC 保持在正常静态或剪切应力条件下。60 分钟后,裂解细胞,对全细胞裂解物进行 pSer-220、总 IGPR-1 PLCγ1 印迹。


实验对HUVECs施加剪切应力,并测量了ser220位点IGPR-1的磷酸化水平。在剪切应力作用下,IGPR-1的磷酸化水平增加了近4



将完全融合的 IGPR-1/PAE 细胞保持在正常静态或剪切应力条件下不同时间。裂解细胞,并对全细胞裂解物进行 pSer-220、总 IGPR-1 PLCγ1 印迹。


同样,在流动剪切应力作用下,IGPR-1/PAE细胞中IGPR-1的磷酸化水平在30分钟内显著升高,并在60分钟时仍然保持磷酸化水平



实验结果:

在本研究中,证实了IGPR-1可以被细胞粘附和剪切应力激活,这表明了内皮细胞中IGPR-1受体的机械感应功能。血管的主要功能是将加压血液输送到体内组织,这一过程对内皮细胞施加流体剪切应力。内皮细胞通过各种机制和途径对血流中的流体剪切应力作出反应并将其转导为调节内皮细胞形态和基因表达的生化信号,从而在血流方向上进行延伸和重新定向。


该研究结果表明,IGPR-1是内皮细胞机械感应的重要参与者,这一发现对常见疾病的发病机制有重要意义,包括缺血性心脏病和炎症。



参考文章:Ho RX, Tahboub R, Amraei R, Meyer RD, Varongchayakul N, Grinstaff M, Rahimi N. The cell adhesion molecule IGPR-1 is activated by and regulates responses of endothelial cells to shear stress. J Biol Chem. 2019 Sep 13;294(37):13671-13680. doi: 10.1074/jbc.RA119.008548. Epub 2019 Jul 24. PMID: 31341021; PMCID: PMC6746441.

原文链接:https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/31341021/




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