層流は、長いノンコーディングRNA MALAT1の発現を維持することを介して血管内皮タイトジャンクションとバリア機能を保護する

Laminar Flow Protects Vascular Endothelial Tight Junctions and Barrier Function via Maintaining the Expression of Long Non-coding RNA MALAT1.

• Fangfang Yang
• Yunpeng Zhang
• Juanjuan Zhu
• Jin Wang
• Zhitong Jiang
• Chuanrong Zhao
• Qianru Yang
• Yu Huang
• Weijuan Yao
• Wei Pang
• Lili Han
• Jing Zhou

抄録

動脈硬化性プラークは、内皮細胞が常に乱れた血流を経験している動脈の湾曲部や分岐部で優先的に発生する。対照的に、直線状の動脈では、血管保護的な層流血流に内皮細胞がさらされるため、一般的にプラーク形成から保護されている。しかし、血流パターンが内皮バリア機能に及ぼす役割については、ほとんど明らかにされていない。本研究では、血流パターンによって制御される内皮の完全性の根底にある新しいメカニズムを調べることを目的とした。ヒト内皮細胞を脈動性せん断（PS、層流を模倣したもの）に曝露すると、振動性せん断（OS、乱れた流れを模倣したもの）と比較して、ロングノンコーディングRNA MALAT1とタイトジャンクションタンパク質ZO1とOccludinの発現が増加した。この増加は、MALAT1またはNesprin1と2をノックダウンすることにより廃止された。PSはネスプリン1とSUN2の核内エンベロープでの結合を促進し、β-カテニンとネスプリン1の相互作用を増強することで、β-カテニンの核内転座を誘導したと考えられる。本研究では、マウスをβ-カテニンアゴニストSKL2001またはその阻害剤XAV939で腹腔内注射した後、大動脈内皮透過性を評価するためにエバンスブルー注射を行った。その結果、SKL2001を投与したマウスではエバンスブルーに対する大動脈内皮の透過性が低下したのに対し、XAV939を投与したマウスでは透過性が向上した。これらの結果から、層流はネスプリンの核内局在化を促進し、β-カテニンの核内アクセスを促進してMALAT1の転写を刺激し、その結果、ZO1とOccludinの発現が増加して内皮バリア機能を保護していることが示唆された。

Atherosclerotic plaque preferentially develops in arterial curvatures and branching regions, where endothelial cells constantly experience disturbed blood flow. By contrast, the straight arteries are generally protected from plaque formation due to exposure of endothelial cells to vaso-protective laminar blood flow. However, the role of flow patterns on endothelial barrier function remains largely unclear. This study aimed to investigate new mechanisms underlying the blood flow pattern-regulated endothelial integrity. Exposure of human endothelial cells to pulsatile shear (PS, mimicking the laminar flow) compared to oscillatory shear (OS, mimicking the disturbed flow) increased the expressions of long non-coding RNA MALAT1 and tight junction proteins ZO1 and Occludin. This increase was abolished by knocking down MALAT1 or Nesprin1 and 2. PS promoted the association between Nesprin1 and SUN2 at the nuclear envelopes, and induced a nuclear translocation of β-catenin, likely through enhancing the interaction between β-catenin and Nesprin1. In the study, mice were treated via intraperitoneal injection with β-catenin agonist SKL2001 or its inhibitor XAV939, and they were then subjected to Evans blue injection to assess aortic endothelial permeability. The aortas exhibited a reduced wall permeability to Evans blue in SKL2001-treated mice whereas an enhanced permeability in XAV939-treated mice. We concluded that laminar flow promotes nuclear localization of Nesprins, which facilitates the nuclear access of β-catenin to stimulate MALAT1 transcription, resulting in increased expressions of ZO1 and Occludin to protect endothelial barrier function.

Copyright © 2020 Yang, Zhang, Zhu, Wang, Jiang, Zhao, Yang, Huang, Yao, Pang, Han and Zhou.