振蕩流和單向血流可能對內皮細胞有不同的影響。很少有人研究過振蕩剪切應力（OSS）的具體發病機制。有實驗證據表明，與單向剪切應力相比，OSS會在24小時內誘導eNOSmRNA和蛋白質數量的減少。然而，其生物力學和分子生物學機制尚不清楚。此外，很少研究振蕩流在動脈粥樣硬化進展中的可能作用。
Toll樣受體（TLRs，先天免疫受體）被稱為識別病原體相關分子模式的受體。研究表明，Toll樣受體2（TLR2）可能作為一種重要的細胞表面機械傳感器。TLR2在內皮細胞中的表達與動脈粥樣硬化的形成、發展和血管閉塞有關。
轉化生長因子激酶1(TAK1)是絲裂原活化蛋白激酶激酶家族的成員，在功能上位于絲裂原活化蛋白激酶和IKB激酶的上游。實驗表明，剪切應力可以通過降低TAK1的表達來保護內皮細胞。
內皮細胞激活、功能障礙和損傷被認為是動脈粥樣硬化發病機制中的關鍵初始事件。OSS、TLR2和TAK1都以某種方式參與了動脈粥樣硬化的發展。南京醫科大學附屬南京第一醫院心內科的一項研究曾涉及OSS與TLR2、TLR2與TAK1的關系，旨在確定OSS是否會激活先天免疫反應，是否會引起內皮細胞的炎癥變化，以及通過何種信號通路促進炎癥。
首先，實驗證明了振蕩流（4dyne/cm2）在蛋白水平上可以促進內皮細胞中TLR2的表達，并且這種作用是時間依賴性的（0、15、30、60和120min）。同時，在熒光實驗中，TLR2的熒光強度不斷增加，這與WB的結果一致。接下來發現，OSS還可以影響HUVECs中炎癥和凋亡分子的表達。用OSS處理ECs不同時間段（0、15、30、60或120min）。cleaved-caspase3的表達水平持續上升。進行RT-PCR，發現OSS可以在mRNA水平上增加ICAM-1和VCAM-1的表達。
NF-kappaB激酶(IKK)抑制劑在先天性免疫和適應性免疫中起重要作用，并參與細胞凋亡、炎癥和壞死。OSS激活了IKK2的磷酸化，并且磷酸化水平隨著刺激的時間而增加。OSS以時間依賴性方式顯著誘導蛋白質表達。流式細胞術和TUNEL進一步驗證OSS是否可以增加內皮細胞的凋亡。
為了探索TAK1、IKK2和TLR2之間的關系，實驗采用TLR2特異性siRNA來降低TLR2的表達并觀察其表達的變化。將細胞暴露在靜止、高剪切應力（HSS）或OSS條件下一個小時。結果發現OSS可以增加TLR2、TAK1和p-IKK2的量。然而，在用TLR2siRNA轉染的細胞中，TAK1表達和IKK磷酸化水平的增加被抑制。這一發現表明TAK1和IKK2受TLR2的調節。
免疫熒光實驗表明，當TLR2的表達降低時，在OSS的作用下TAK1的熒光強度也隨之降低。接下來應用TLR2抑制劑CUCPT，得到了相同的結果。至此可以得出結論，在OSS下TLR2在TAK1和IKK2上游起作用。在用TLR2siRNA轉染后，OSS對ROS、ICAM-1和VCAM-1的上調作用可以被減弱或消除。
最后為了進一步闡明TAK1的作用，用TAK1siRNA轉染內皮細胞。結果表明，通過TAK1siRNA轉染，OSS誘導的p-IKK2上調顯著減弱，p-IKK2的熒光強度也降低。接下來通過TAK1的抑制劑5O-7Z獲得了相同的結果。根據上述結果得出結論，在OSS的影響下，TAK1位于IKK2的上游。
然后為了確定TAK1、IKK2和TLR2之間是否存在相互作用，用TAK1和IKK2siRNA轉染內皮細胞。當TAK1和IKK2的表達下降時，TLR2的表達沒有變化。實驗還發現OSS通過IKK2促進內皮細胞凋亡，但可能不是通過TAK1。用TAK1或IKK2SiRNA轉染后，OSS對ICAM-1和VCAM-1的上調減弱。
圖1 振蕩流通過TLR2-TAK1-IKK2信號通路促進炎癥反應。
總之，該結果表明OSS以TAK1和IKK2依賴性方式激活TLR2并誘導ICAM-1和VCAM-1表達（圖5）。OSS通過激活TLR2和TAK1增加細胞內活性氧的形成。這是第一項評估OSS與免疫系統重要分子TLR2之間因果關系的研究。實驗結果不僅反映了剪切應力與免疫信號之間的關系，而且暗示了支架再狹窄中振蕩流的分子機制。
參考文獻：Wang F,Wang Z,Pu J, Xie X, Gao X, Gu Y, Chen S, Zhang J. Oscillating flow promotes inflammation through the TLR2-TAK1-IKK2 signalling pathway in human umbilical vein endothelial cell (HUVECs). Life Sci. 2019 May 1;224:212-221. doi: 10.1016/j.lfs.2019.03.033. Epub 2019 Mar 23. PMID: 30914314.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30914314/
圖片來源：所有圖片均來源于參考文獻
Naturethink剪切力|細胞切應力|流體剪切應力|細胞流體剪切力|fluid shear stress|細胞體外培養|仿血流剪切應力培養系統|細胞流體剪切力系統
仿血流剪切應力培養系統 NK110-STD
http://www.Naturethink.com/?product/58.html
關注“Naturethink”公眾號，了解更多相關內容。
