β-カテニンは、eNOS活性と流れに依存した抗アポトーシス遺伝子の発現を制御することで、内皮細胞の生存を促進する

β-catenin promotes endothelial survival by regulating eNOS activity and flow-dependent anti-apoptotic gene expression.

• Virginia Tajadura
• Marie Haugsten Hansen
• Joy Smith
• Hannah Charles
• Matthew Rickman
• Keith Farrell-Dillon
• Vasco Claro
• Christina Warboys
• Albert Ferro

抄録

内皮細胞(EC)のアポトーシスの増加は、流れの乱れ(DF)に曝された部位で主に発生するアテローム性動脈硬化性プラークの発生と関連しています。したがって、ECの生存を促進する戦略は、心血管疾患における新たな治療アプローチとなる可能性があります。一酸化窒素（NO）とβ-カテニンはともに細胞の生存を促進することが示されており、私たちが以前に実証したように、これらは心血管内で相互作用している。ここでは、ECにおけるNO誘導細胞生存のメディエーターとしてのβ-カテニンの生理的役割を調べた。β-カテニン枯渇ヒト臍帯静脈EC(HUVEC)を内皮NO合成酵素(eNOS)の薬理活性化剤で刺激したところ、静置培養した対照細胞と比較して、eNOSリン酸化(Ser1177)の減少と細胞内の環状グアノシン一リン酸レベルの減少が見られた。さらに、β-カテニンの枯渇は、TNFαおよびHO誘導アポトーシスの間、NOドナーであるS-ニトロソ-N-アセチルペニシラミンの保護効果を阻害した。軌道加振器を用いてせん断応力を発生させ、乱れのない流れとDFに曝露されたHUVECにおいてeNOSとβ-カテニンの相互作用を確認し、β-カテニンの枯渇がeNOSのリン酸化を減少させることを示した。β-カテニン枯渇は、可溶性グアニル酸シクラーゼ（sGC）またはβ-カテニン転写活性の阻害と同様に、DFに曝露したHUVECにおいてのみアポトーシスを促進した。また、β-カテニン転写活性を阻害すると、生存促進遺伝子である Bcl-2 およびサバイビンの発現が減少し、eNOS の発現も減少した。結論として、我々のデータは、β-カテニンがヒトECにおけるeNOS活性と細胞生存の正のレギュレーターであることを示している。sGC活性とβ-カテニン依存性のBcl-2、サバイビン、BIRC3およびeNOSの転写活性は、DF下のECにおいて細胞生存を維持するために不可欠である。

Increased endothelial cell (EC) apoptosis is associated with the development of atherosclerotic plaques that develop predominantly at sites exposed to disturbed flow (DF). Strategies to promote EC survival may therefore represent a novel therapeutic approach in cardiovascular disease. Nitric oxide (NO) and β-catenin have both been shown to promote cell survival and they interact in ECs as we previously demonstrated. Here we investigated the physiological role of β-catenin as a mediator of NO-induced cell survival in ECs. We found that β-catenin depleted human umbilical vein ECs (HUVEC) stimulated with pharmacological activators of endothelial NO synthase (eNOS) showed a reduction in eNOS phosphorylation (Ser1177) as well as reduced intracellular cyclic guanosine monophosphate levels compared to control cells in static cultures. In addition, β-catenin depletion abrogated the protective effects of the NO donor, S-nitroso-N-acetylpenicillamine, during TNFα- and HO-induced apoptosis. Using an orbital shaker to generate shear stress, we confirmed eNOS and β-catenin interaction in HUVEC exposed to undisturbed flow and DF and showed that β-catenin depletion reduced eNOS phosphorylation. β-catenin depletion promoted apoptosis exclusively in HUVEC exposed to DF as did inhibition of soluble guanylate cyclase (sGC) or β-catenin transcriptional activity. The expression of the pro-survival genes, Bcl-2 and survivin was also reduced following inhibition of β-catenin transcriptional activity, as was the expression of eNOS. In conclusion, our data demonstrate that β-catenin is a positive regulator of eNOS activity and cell survival in human ECs. sGC activity and β-catenin-dependent transcription of Bcl-2, survivin, BIRC3 and eNOS are essential to maintain cell survival in ECs under DF.