Pectina citrică modificată inhibă funcția galectinei-3 pentru a reduce leziunile aterosclerotice la șoarecii cu deficit de apoE.

Pectina citrică modificată inhibă funcția galectinei-3 pentru a reduce leziunile aterosclerotice la șoarecii cu deficit de apoE.

Lu Y1, Zhang M1, Zhao P1, Jia M1, Liu B2, Jia Q1, Guo J3, Dou L3, Li J3.

INFORMAȚII DESPRE AUTORI

REZUMAT

Galectina-3 este o lectină care leagă carbohidrații, care a fost implicată în modularea fiziopatologiei aterosclerotice și are un nivel ridicat de expresie în monocite, macrofage și celulele endoteliale din plăcile aterosclerotice. Pectina citrică modificată (MCP) este produsă din pectină citrică prin modificări ale pH-ului și temperaturii, care o rup în lanțuri de carbohidrați mai scurte, neramificate, bogate în galactoză. MCP se poate lega strâns de galectina3, prin recunoașterea domeniului său de recunoaștere a carbohidraților și facilitează modularea bioactivității induse de galectina3. Studiul prezent a explorat efectele MCP asupra inițierii aterosclerozei. Șoareci de opt săptămâni cu deficit de apolipoproteina E au fost tratați cu MCP 1% și au fost hrăniți cu o dietă aterogenă timp de 4 săptămâni. Efectele MCP asupra inițierii aterosclerotice au fost determinate prin analiza patologică și imagistică, prin scanare cu microscop electronic (SEM). Tratamentul cu MCP a redus dimensiunea zonelor de leziuni aterosclerotice, care a fost însoțită de scăderea numărului de celule macrofage și musculare netede (SMC). În plus, examinarea SEM a suprafeței peretelui vaselor cu tendință către aterom a indicat faptul că tratamentul cu MCP a redus leziunea endotelială. Pentru a analiza efectele MCP asupra adeziunii monocitelor, în primul rând, lipoproteine ​​ oxidate cu densitate scăzută și concentrații diferite de MCP (0,025, 0,05, 0,1 și 0,25%) au fost incubate cu celule endoteliale venoase ombilicale umane (HUVEC) pentru stimulare și, după aceea, celulele U937 au fost placate pe HUVEC. Rezultatele au arătat că MCP a redus adeziunea monocitelor U937 la HUVEC, indicând efectele MCP asupra inhibării adeziunii. În concluzie, studiul prezent a arătat că MCP, un inhibitor de galectină3, a redus dimensiunea leziunilor aterosclerotice prin inhibarea adeziunii leucocitelor la celulele endoteliale. Inhibarea funcției galectinei3 poate fi o strategie terapeutică pentru tratamentul aterosclerozei.

PMID:

28560429

PMCID:

PMC5482107

DOI:

10.3892/mmr.2017.6646

[Indexat pentru MEDLINE]

Articol PMC gratuit

Pectina citrică modificată inhibă funcția galectinei-3 pentru a reduce leziunile aterosclerotice la șoarecii cu deficit de apoE.

Yonggang Lu,1 Mingming Zhang,1 Pei Zhao,1 Min Jia,1 Bing Liu,2 Qian Jia,1 Jun Guo,3 Lin Dou3 și Jian Li3

Informații despre autori ► Note despre articol ► Informații despre drepturile de autor și licențăPrecizări legale

Rezumat

Mergi la:

INTRODUCERE

Ateroscleroza este cauza patologică predominantă a bolii coronariene, a accidentului vascular cerebral și a bolilor vasculare periferice. Disfuncția endotelială este considerată a fi prima etapă a aterosclerozei, iar diferiți stimuli o pot induce (1). Sinteza moleculelor de adeziune și a chemokinelor de către celulele endoteliale disfuncționale are drept rezultat faptul că joncțiunile lor celulare devin mai permeabile; aceste etape induc leziuni aterosclerotice timpurii prin medierea tipurilor de tranziție/rulare și aderențele ferme ale leucocitelor și macrofagelor, precum și facilitarea infiltrației monocitelor în zona ateromului lezat (2). Adeziunea leucocitelor la celulele endoteliale vasculare este o etapă critică în migrația transendotelială. Infiltrarea monocitelor și a altor celule imune, cum ar fi neutrofilele, este guvernată în principal de interacțiunile dintre chemokine sau moleculele de adeziune și receptorii lor asociați, cum ar fi molecula de adeziune celulară vasculară 1 (VCAM-1) la α4β1-integrină, molecula de adeziune intercelulară 1 (ICAM-1) la αLβ2-integrină și interacțiunea galectinei-3 cu β1, β3-integrina și VCAM-1, fie direct, fie indirect (3).

Galectina-3 are numeroase locații celulare, incluzând nucleul, suprafața celulară și mediul extracelular. Locul galectinei-3 depinde de capacitatea sa de a recunoaște componentele matricei extracelulare (ECM), în special laminina, elastina și fibronectina, iar aceste interacțiuni facilitează atașarea ECM și migrarea transendotelială. În plus, această lectină poate lega conexiunile neutrofilelor și monocitelor cu endoteliul, direct sau indirect (4). Eliberarea speciilor reactive și a enzimelor proteolitice, stimulată de aderarea neutrofilelor și monocitelor, poate induce ulterior eroziunea endotelială, agrava disfuncția endotelială a celulelor și poate duce la o permeabilitate vasculară amplificată și la acumularea de leucocite în zona aterosclerotică. Moleculele de adeziune predominante exprimate pe suprafața neutrofilelor sunt β2-integrinele; acestea servesc un rol critic în recrutarea și transmigrarea neutrofilelor și monocitelor (57). Aceasta este urmată de legarea galectinei-3 la suprafața celulelor endoteliale, care consolidează aderența (4). De asemenea, s-a considerat că galectina-3 promovează adeziunea celulă-celulă printr-o legare încrucișată a proteinei care leagă Mac-2, care este membru al superfamiliei de domenii bogate în cisteină a receptorului scavenger al macrofagelor (8, 9).

Galactina-3 poate avea, de asemenea, un efect similar cu proteina monocitară chemoatractantă 1 (10), prin care galectina-3 extracelulară poate iniția o activare macrofagică alternativă prin interacțiunea cu grupul de diferențiere (CD) 98 pe macrofage. În plus, galectina-3 poate servi ca un receptor avansat de eliminare a produsului final al glicozilării și ca mediator al endocitozei conduse de macrofage a lipoproteinelor de densitate mică (LDL) modificate, facilitând astfel formarea celulelor spumoase și amplificarea ulterioară a inflamației (11,12). Galectina-3 de la suprafața celulară și extracelulară pot accelera sau încetini inițierea și progresia aterosclerotică, prin inducerea acumulării și activării leucocitelor.

Pectina citrică modificată (MCP) este o polizaharidă complexă obținută din coaja și pulpa de citrice. Pudra MCP este produsă din pectină citrică utilizând procese pe bază de pH și temperatură, care o rup în lanțuri de carbohidrați mai scurte, neramificate, bogate în galactoză. Această polizaharidă mai scurtă permite MCP să acceseze și să se lege strâns la galectina-3 prin aderarea la domeniul de recunoaștere a carbohidraților, modulând astfel bioactivitatea galectinei-3 (13). Studiile anterioare au indicat că fie prăbușirea galectinei-3 sau administrarea orală cu MCP poate reduce zona aterosclerotică la șoarecii cu deficit de apolipoproteină E (apoE); cu toate acestea, mecanismul exact rămâne neclar (1416). Studiul prezent a explorat efectele MCP asupra inițierii aterosclerozei și s-a demonstrat că MCP poate reduce dimensiunea leziunii aterosclerotice prin inhibarea adeziunii leucocitelor la celulele endoteliale.

Mergi la:

Materiale și metode

Pregătirea animalelor

Șoareci masculi apoE−/− (vârstă de 8 săptămâni, 20 ± 2 g) crescuți într-un context C57BL/6J au fost obținuți de la Jackson Laboratory (Peking University Health Science Center, Beijing, China). Șoarecii (n = 16) au fost hrăniți cu o dietă aterogenă bogată în grăsimi și colesterol, conținând 21% grăsime, 19,5% cazeină și 1,25% colesterol timp de 4 săptămâni și în cursul experimentului, tuturor șoarecilor li s-a permis accesul la hrană și apă. Aceștia au fost menținuți la 20-24 °C cu umiditate de 45-55% cu un ciclu de lumină-întuneric de 12 ore. Șoarecii au fost împărțiți în două grupuri: grupurile MCP (n = 8) și model (n = 8). Un total de 1% MCP (Centrax International Corporation, San Francisco, SUA) a fost adăugat în apa de băut a șoarecilor din grupul MCP timp de 4 săptămâni. Toate protocoalele de animale au fost aprobate de Comitetul de etică animală al Institutului de Geriatrie din Beijing (Beijing, China).

Cuantificarea leziunilor aterosclerotice în rădăcina aortică

Șoarecii au fost sacrificați și inimile au fost secționate prin rădăcina aortică; secțiuni parafinice parțiale ale inimii au fost prelevate la fiecare 10 μm, conform metodelor identificate (12). Rădăcinile aortice au fost disecate și fixate peste noapte în formaldehidă polimerizată 4%, încorporate în parafină și apoi secționate în felii de 5 µm. Fiecare a șasea secțiune a fost colorată cu o pată de pantacrom Movat modificat (SS0236, Xinhua Luyuan Science and Technology Ltd, Beijing, China), Sirius Red (DC0041; Leagene Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China), pentru a evalua zonele de placă și colagenul. Pe scurt, secțiunile au fost colorate cu albastru alcian, soluție de hematoxilină Verheoff și apoi diferențiate în clorură de fier apoasă 2%; ulterior au fost colorate în fucsină acidă stacojie croceină și diferențiate din nou în acid fosfowolframic apos 5% pentru a obține colorarea Movat. Diapozitivele au fost colorate progresiv cu acid picric saturat Sirius Red și hematoxilină alcoolică, pentru a observa conținutul de colagen al leziunii. Toate diapozitivele colorate au fost verificate și capturate microscopic printr-un microscop vertical (Carl Zeiss AG, Oberkochen, Germania). Leziunile aterosclerotice au fost analizate utilizând software-ul Image-Pro® Plus-6 (Media Cybernetics, Inc., Rockville, MD, SUA).

Imunohistochimie

Secțiuni regulate din rădăcina aortică excizată au fost utilizate pentru imunohistochimie, pentru a identifica celulele macrofage și musculare netede (SMC), conform unei metode raportate anterior (12). Pe scurt, secțiunile au fost incubate cu anticorpi policlonali la 37 °C timp de 90 de minute sau la 4 °C peste noapte și apoi marcate cu anticorpi anti-imunoglobulină G de iepure conjugați cu peroxidază de hrean sau cu tetrametilrodamină (nr. catalog PV9000, OriGene Technologies, Beijing, China) la 37 °C timp de 60 min. Capacele au fost apoi montate cu mediu de montare DABCO™ și analizate folosind un microscop vertical (Carl Zeiss AG, Oberkochen, Germania). Anticorpii anti-α-actină (nr. catalog Sc-130616; 1:100) și anti-MAC-3, o proteină foarte glicozilată și un constituent al membranei lizozomale care poate fi utilizat ca marker macrofagic (sau LAMP- nr. catalog sc-81729; 1:100) au fost achiziționați de la Santa Cruz Biotechnology, Inc. Dallas, TX, SUA.

Analiza feței aortei descendente

Aortele descendente au fost utilizate pentru colorarea lipidică pe față. Aortele au fost disecate din artera subclaviană stângă la bifurcația iliacă, apoi au fost deschise longitudinal și colorate cu Oil Red O pentru a vizualiza amploarea depunerii lipidelor. Imaginile aortice au fost capturate cu un aparat Sony DXC-960MD (Sony Corporation, Tokyo, Japonia), iar mărimea leziunii a fost analizată cantitativ. Datele au fost analizate utilizând software-ul Image-Pro® Plus-6 (Media Cybernetics, Inc.).

Cultură celulară și teste de aderență

Celulele endoteliale vasculare din vena ombilicală umană CRL-1730 (HUVEC) au fost achiziționate de la American Type Culture Collection (Manassas, VA, SUA) și au fost cultivate în mediu bazal celular endotelial 2 (Clonetics ™, Lonza, Basel, Elveția). Celulele au fost crescute până la confluență la 37 °C în 5% CO2, în vase de cultură acoperite cu gelatină 0,2%. Celulele U937 de monocitoză umană (American Type Culture Collection) au fost cultivate în mediu RPMI-1640 suplimentat cu ser fetal bovin 10% (nr. catalog 12633-012 și 10082139, Gibco, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, SUA). Pentru a evalua adeziunea monocitelor, HUVEC au fost placate pe plăci cu 6 godeuri acoperite cu gelatină la o densitate de 1,2 x 105 celule/godeu. În ziua următoare, celulele au fost pre-tratate cu LDL oxidat (ox-LDL, nr. catalog YB-002; Yiyuan Biotechnology, Guangzhou, China), după care s-a adăugat MCP la diferite concentrații (0,025, 0,05, 0,1 și 0,25% timp de 24 de ore). Celulele U937 (3 x 105 celule/godeu) au fost placate ulterior pe fiecare monostrat și incubate timp de 10 min., în condiții de rotație (63 rpm), la temperatura camerei. Celulele neaderente au fost îndepărtate prin spălare ușoară cu mediu MCDB 131 (Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, SUA) și monostraturile au fost fixate cu 1% paraformaldehidă și observate cu un microscop inversat (CKX41, Olympus Corporation, Tokyo, Japonia).

Scanarea prin microscopie electronică (SEM)

Arterele brachiocefalice (BCA) recuperate de la șoareci au fost fixate cu 2,5% gluteraldehidă în soluție tampon cu fosfat Millonig timp de 48 de ore, urmată de post-fixare cu 1% tetroxid de osmiu timp de 45 min. Eșantioanele au fost deshidratate utilizând alcool etilic cu grade în creștere (15 minute în 50, 70, 80 și 95% alcool, urmate de trei perioade de 10 minute în 100% alcool) și apoi plasate într-un uscător cu punct critic LPD-100 (S4800; Hitachi Limited, Inc., Tokyo, Japonia), timp de 5 minute la 41 °C și 1200 psi CO2. Țesuturile au fost apoi montate pe piloni de aluminiu cu adeziv de argint, acoperite prin pulverizare cu aur și examinate utilizând un SEM (17, 18).

Analiză statistică

Toate valorile au fost prezentate ca medie ± eroare standard a numărului de măsurători indicat. A fost efectuat un test t-Student neasociat și o analiză a varianței, urmate de testarea post-hoc folosind procedura Tukey pentru a determina semnificația. P < 0,05 a fost considerat a indica o diferență statistic semnificativă.

Mergi la:

Rezultate

Tratamentul cu MCP reduce dimensiunea leziunilor aterosclerotice la șoarecii apoE−/−

MCP este un inhibitor natural al legării carbohidraților de galectină-3 (1,2). Pentru a investiga dacă inhibarea in vivo a galectinei-3 ar putea reduce dimensiunea plăcii, șoarecii apoE−/− au fost hrăniți cu o dietă aterogenă, cu MCP (1%) suplimentat în apa de băut, timp de 4 săptămâni. Mărimea leziunii aortice comparativ cu suprafața totală a arcadei a fost determinată prin analiza histomorfologică cantitativă a specimenelor aortei descendente colorate pe față cu Oil Red O. Zona aortei lezate, comparativ cu suprafața totală a arcadei, a fost redusă după administrarea de MCP timp de 4 săptămâni (Fig. 1A). În mod similar, dimensiunea leziunii de pe BCA și rădăcina aortei a fost redusă în grupul MCP în comparație cu grupul model, evidențiată prin colorația Movat (Fig. 1B). Aceste rezultate au arătat că MCP poate reduce dimensiunea leziunii aterosclerotice la șoarecii apoE−/−.

Oil Red O / Movat

4 săptămâni / Artera brahiocefalică / Rădăcina aortică

Zona leziunilor de la suprafața aortei / Zona leziunilor/zona vasului (%) / Artera brahiocefalică / Rădăcina aortică

 

Figura 1

Șoarecii apoE−/− cărora li s-a administrat MCP prezintă o suprafață redusă a leziunilor aterosclerotice. Șoarecii apoE−/− masculi cu vârste de șase săptămâni cu fundal C57BL/6J au primit o dietă aterogenă, suplimentată cu MCP (1%) în apa de băut timp de 4 săptămâni. (A) Mărimea relativă (%) a zonelor leziunilor de aterom aortic a fost determinată prin histomorfologia cantitativă a eșantioanelor colorate pe față cu Oil Red O pentru (a) șoarecii model și (b) șoarecii tratați cu MCP (n = 8). (B) Dimensiunea leziunii în artera brahiocefalică (n = 7) și rădăcina aortică (n = 8) pentru (a și c) șoarecii model și (b și d) șoarecii tratați cu MCP a fost determinată prin colorare Movat. Datele sunt prezentate ca medie ± eroare standard a mediei. * P < 0,05 comparativ cu grupul model. MCP, pectină citrică modificată; apoE, apolipoproteina E.

MCP modifică structura plăcii și compoziția în șoareci apoE−/−

Leziunile aterosclerotice sunt compuse în principal din macrofage, SMC și colagen. Sondajul imunohistochimic pentru MAC-3, un marker al macrofagelor, a indicat că tratamentul cu MCP a determinat mai puține macrofage în leziunile aterosclerotice (Fig.2A). În mod similar, cantitatea de colagen și numărul SMC au fost de asemenea reduse în plăcile de rădăcină aortică tratate cu MCP (Figurile 2B și C).

 

Zona macrofacelor / Zona SMC / Zona colagenului

Deschide într-o fereastră separată

Figura 2

 

MCP modifică structura și compoziția plăcii în șoareci cu deficit de apolipoproteină E. Leziunile aterosclerotice sunt compuse în principal din macrofage, SMC și colagen. Analiza imunohistochimică a plăcilor din rădăcina aortică a evidențiat scăderea (A) MAC-3, un marker al macrofagelor (n = 8), (B) SMC α-actină (n=8) și (C) colagenului (n=8), în șoareci apoE−/− cărora li s-a administrat MCP (A-b, B-b și C-b), comparativ cu grupul model (A-a, B-a și C-a). Datele sunt prezentate ca medie ± eroare standard a mediei. * P < 0,05 comparativ cu grupul model. MCP, pectină citrică modificată; SMC, celule musculare netede.

MCP reduce aderența in vitro a monocitelor U937 la HUVEC

HUVEC s-au pre-tratat cu ox-LDL și ulterior au fost co-cultivate cu celule U937. Tratamentul HUVEC cu ox-LDL a crescut numărul de monocite aderente (Fig. 3). Cu toate acestea, incubarea ulterioară cu diferite concentrații de MCP (0,025, 0,05, 0,1 și 0,25%) a redus numărul de monocite U937 aderente (Fig. 3).

Martor / Celule U937 aderente (celulă/mm2)

 

Figura 3

MCP reduce aderența monocitelor U937 la HUVEC in vitro. HUVEC pre-tratat cu ox-LDL și ulterior au fost co-cultivate cu celule U937. Tratamentul HUVEC cu ox-LDL a crescut numărul de monocite aderente. Incubarea cu diferite concentrații de MCP (0,025, 0,05, 0,1 și 0,25%) a redus numărul de monocite aderente (A) imagini celulare și (B) analiza histogramei monocitelor aderente. Datele sunt prezentate ca medie ± eroare standard a mediei. **P < 0,01 față de grupul martor; ## P < 0,01 față de grupul ox-LDL. Mărire, × 100. MCP, pectină citrică modificată; ox-LDL, lipoproteină cu densitate redusă; HUVEC, celule endoteliale venoase ombilicale umane.

MCP afectează leziunea endotelială la șoarecii apoE−/−

Analiza SEM a fost efectuată pe suprafața peretelui vasului predispus la aterom la șoareci apoE−/−. Modificările patologice determinate de leziunile endoteliale au fost observate în grupul model; monocitele aderente au fost localizate la rupturi în joncțiunea celulei endoteliale (Fig. 4A-a). În grupul MCP, locurile de joncțiune endoteliale au fost slăbite, însă nu păreau a fi rupte (Fig. 4B-a). În mod special, a fost observat un monocit care intră în bariera endotelială (Fig. 4B-b). Din aceste rezultate, s-a speculat că joncțiunile de celule endoteliale s-au reconstitut ușor, în urma transmigrației monocitelor, în grupul tratat cu MCP. În plus, suprafața leziunii din grupul model (Fig. 4C-a și -b) conține multiple găuri de perturbare sau „cratere”, în timp ce endoteliul grupului MCP părea a avea o integritate mai mare (fig.4D-a și -b).

Leziune endotelială / Leziune aterosclerotică

 

 

Deschide într-o fereastră separată

Figura 4

MCP afectează leziunea endotelială la șoarecii apoE−/−. Analiza suprafeței peretelui vasului predispus la aterom în șoareci apoE−/− a fost efectuată utilizând microscopia de scanare cu electroni. Imaginile mari ale panourilor inferioare sunt afișate în panourile superioare. S-a înregistrat leziunea endoteliului la (A) șoarecii model și (B) la șoarecii tratați cu MCP. Monocitele aderente (A-a și -b) au fost localizate la ruperea articulației endoteliale, în timp ce situsurile de legătură endotelială (B-a și -b) au fost doar slăbite în grupul MCP. (B-b) De asemenea, se poate observa un monocit care pătrunde în bariera endotelială. Leziunea aterosclerotică din grupul model (C) a prezentat câteva găuri de rupere sau „cratere” indicate în C-a și b, comparativ cu grupul tratat cu MCP cu suprafețe complete prezente în vase aortice (D-a) și leziuni aterosclerotice D-b. MCP, pectină citrică modificată; apoE, apolipoproteina E.

Mergi la:

Discuție

Studiul prezent a demonstrat că șoarecii apoE−/− tratați cu MCP au dezvoltat leziuni aterosclerotice mai mici, însoțite de mai puține macrofage și SMC și cantități reduse de colagen. Studiile anterioare (13) au arătat că șoarecii cu deficit de galectină-3 aveau volume mai scăzute de placă aterosclerotică și acumulare și activare redusă a macrofagelor intralezionale. În plus, inhibitorul activ pe cale orală al galectinei-3, MCP, poate de asemenea reduce zona aterosclerotică; cu toate acestea, mecanismul precis rămâne neclar. Studiul prezent a fost efectuat pentru a investiga în continuare rolul galectinei-3 în ateroscleroză. Șoarecii apoE−/− alimentați cu o dietă aterogenă (colesterol 1,25%) timp de 4 săptămâni au prezentat leziuni precoce sau inițiale (14); 1% MCP a fost, prin urmare, suplimentat în apa de băut timp de 4 săptămâni, pentru a evalua efectele MCP în formarea timpurie a plăcii. Colorarea cu Oil Red O a eșantioanelor pe față a fost efectuată pentru a evalua suprafața aterosclerotică totală, iar acest lucru a evidențiat zone de leziuni aortice reduse în grupul MCP, comparativ cu grupul model. În plus, BCA și rădăcina aortică au fost examinate patologic, iar zonele leziunilor au fost observate a fi semnificativ mai mici în grupul MCP comparativ cu grupul model.

Macrofagele sunt tipul celular predominant prezent în plăcile de aterom timpuriu; acestea eliberează diferite citokine și chemokine proinflamatorii, determinând astfel adunarea monocitelor suplimentare circulante în zonele predispuse la aterom și diferențierea în continuare a macrofagilor leziunii, urmată de migrația SMC medială vasculară și de sinteza colagenului (3). Analiza compoziției leziunilor în grupul tratat cu MCP a indicat mai puține macrofage și SMC și cantități reduse de colagen, comparativ cu grupul model, indicând astfel că MCP poate fi capabil să protejeze împotriva dezvoltării aterosclerotice. Macrofagele pot interacționa cu ECM, cel puțin parțial, prin diferențierea și maturarea indusă de galectina-3 (15). Galectina-3 este, de asemenea, chemotactică, ghidând macrofagele în locații in vivo și in vitro bogate în lectină și, similar cu proteina monocitară chemoatractantă 1, poate induce influx de Ca2+ în monocite; efectul chemotactic și inducerea influxului de Ca2+ pot implica o cale sensibilă la PTX (10). În plus, galectina-3 este prezentă pe macrofage în zonele aterosclerotice, iar expresia și secreția extracelulară de galectină-3 reprezintă o caracteristică a activării macrofagelor alternative; interacțiunea galectinei-3 cu CD98 are ca rezultat activarea fosfoinositid-3 kinazei și, prin urmare, activarea alternativă a macrofagelor. În plus, calea de activare alternativă indusă de interleukina-4 poate fi blocată prin intermediul unui inhibitor specific al legării carbohidraților extracelulari de galectina-3 (16). Aceste rezultate au indicat faptul că o buclă de feedback pentru galectina-3 poate induce o activare macrofagică alternativă. Modularea farmacologică a funcției galectinei-3 poate, prin urmare, să reprezinte o nouă strategie terapeutică în patologiile macrofage activate alternativ (19). Studiul prezent a detectat zone semnificativ pozitive pentru macrofage și SMC în plăcile aterosclerotice la șoarecii apoE−/−tratați cu MCP. Galectina-3 poate promova expresia chemokinelor monocitare, determinând monocitele să migreze preferențial și să se acumuleze în leziunile vasculare endoteliale și arteriale, în special în miezurile lipidice. Acest lucru declanșează adeziunea macrofagelor la celulele endoteliale vasculare, prin interacțiunea cu laminina, fibronectina, elastina și fibrele de colagen IV (8). Macrofagele transmigrate comunică cu SMC, ducând la activarea și proliferarea SMC, ceea ce duce la apariția SMC în placa aterosclerotică. Deoarece SMC sintetizează, de asemenea, colagenul și alte componente ECM prezente în leziunile aterosclerotice, o reducere a SMC-urilor observate în grupul MCP a fost concurentă cu cantități scăzute de colagen din același grup. Deoarece macrofagele leziunii declanșează și extind acumularea de macrofage suplimentare și SMC mediale la leziune, efectele anti-aterom ale MCP pot, prin urmare, să rezulte în principal din impactul său inhibitor asupra adeziunii macrofagelor.

Rolul jucat de interacțiunea dintre celulele endoteliale și monocite/macrofage în inițierea aterosclerotică este bine documentat (1). Aderența monocitelor și macrofagelor și migrația sub-endotelială sunt procesele predominante asociate cu inițierea aterosclerotică. Zonele predispuse la aterom sunt locuri inflamatorii; acestea pot face apel la monocitele care părăsesc circulația, ducând astfel la ancorarea celulelor endoteliale prin atașamente secvențiale, care sunt mediate de mai multe molecule de adeziune, inclusiv galectina-3. S-a indicat anterior că galectina-3 este exprimată prin diferite tipuri de celule, inclusiv celule endoteliale, epiteliale și dendritice, și numeroase celule inflamatorii, cum ar fi monocite/macrofage, mastocite, neutrofile și eozinofile (20). În plus, galectina-3 este distribuită pe suprafața celulară, citoplasmă și nucleu, precum și în mediul extracelular, indicând multifuncționalitatea acestei lectine (21). Galectina-3 permite adeziunea celulară prin intermediul interacțiunilor celulă-ECM-proteine ​​și celulă-celulă. Proteinele ECM includ laminina, fibronectina, proteoglicanii, colagenul și vitronectina, care sunt distribuite în celulele endoteliale, în spațiul interstițial și în membrana bazei și joacă roluri importante în aderența celulară (22). Galectina-3 participă la procesul de adeziune a celulelor ECM, iar asocierea dintre galectină-3 și proteinele ECM, în special laminină și fibronectină, este esențială pentru mișcarea leucocitelor. În plus, interacțiunea galectinei-3 cu fibronectina este unică pentru procesul de migrație a macrofagelor (23), ceea ce indică faptul că galectina-3 poate conduce macrofagele derivate de la monocite pentru a transmigra în interiorul endoteliului și pentru a ajunge în mediul arterial, prin capacitatea de legare ECM. Studiile anterioare au demonstrat că galectina-3 nu are niciun impact asupra exprimării moleculelor de adeziune, cum ar fi selectina, ICAM, VCAM și antigenul-4 foarte târziu, ceea ce indică faptul că galectina-3 nu este un modulator inflamator. Prin urmare, galectina-3 poate conduce predominant mișcarea macrofagelor prin afinitatea sa de legare cu liganzii redistribuiți în diverse țesuturi vasculare. Asocierea dintre leucocite și celulele endoteliale este mediată în primul rând prin interacțiunea diferitelor molecule de adeziune, cum ar fi selectinele și VCAM-1 cu α4β1-integrina și ICAM-1 cu β2-integrina (24). VCAM-1 poate să medieze aderența de tip rulare și adeziunea fermă, în funcție de starea de aviditate a α4β1-integrinei (25). S-a demonstrat că galectina-3 este capabilă să se asocieze cu β1-integrina, prin intermediul domeniului său de recunoaștere a carbohidraților, într-o manieră dependentă de lactoză (23). Legarea galectinei-3 cu α4β1-integrina poate modula starea receptorului și modifica afinitatea sa față de VCAM-1; prin urmare, galectina-3 poate fi implicată indirect în rularea și aderarea dependentă de α4β1-integrină-VCAM-1. Pentru a identifica impactul galectinei-3 asupra adeziunii celulelor endoteliale-monocite, studiul prezent a tratat monocitele U937 cu MCP, urmată de co-incubare cu HUVEC stimulate cu ox-LDL. Rezultatele au evidențiat un număr semnificativ mai mare de monocite U937 aderente la HUVEC stimulate cu ox-LDL, comparativ cu martorii. Cu toate acestea, numărul celulelor U937 aderente a fost semnificativ redus când au fost pretratate cu numai 0,1% MCP.

Migrarea transendotelială a monocitelor necesită modificări morfologice dinamice în celulele endoteliale. Aderența monocitelor induce contracția endotelială a F-actinei, generând astfel tensiune și facilitând modificările necesare morfologiei celulare, ceea ce are ca rezultat deformabilitatea endoteliului (26). Analiza SEM a macrofagelor transendoteliale a evidențiat perturbări mari ale structurii endoteliale în grupul model, în timp ce țesuturile tratate cu MCP au prezentat doar o structură endotelială slăbită. În plus, distrugerea celulelor endoteliale a fost frecventă în suprafețele aterosclerotice ale grupului model, în timp ce suprafața plăcii aterosclerotice a rămas intactă în grupul tratat cu MCP.

În concluzie, studiul prezent a arătat că MCP, un inhibitor de galectină-3, a redus dimensiunea leziunilor aterosclerotice prin inhibarea adeziunii leucocitelor la celulele endoteliale. Inhibarea funcției galectinei-3 poate fi o strategie terapeutică promițătoare pentru tratamentul aterosclerozei.

Mergi la:

Mulțumiri

Acest studiu a fost susținut de finanțare de la National Basic Research Program of China (grantul nr. 2012CB517502) și National Natural Science Foundation of China (grantul nr. 81270887 și 81070634).

Mergi la:

Bibliografie

1. Chistiakov DA, Revin VV, Sobenin IA, Orekhov AN, Bobryshev YV. Vascular endothelium: Functioning in norm, changes in atherosclerosis and current dietary approaches to improve endothelial function. Mini Rev Med Chem. 2015;15:338–350. doi: 10.2174/1389557515666150226114031. [PubMed] [Cross Ref]

2. Schäfer A, Bauersachs J. Endothelial dysfunction, impaired endogenous platelet inhibition and platelet activation in diabetes and atherosclerosis. Curr Vasc Pharmacol. 2008;6:52–60. doi: 10.2174/157016108783331295. [PubMed] [Cross Ref]

3. Blankenberg S, Barbaux S, Tiret L. Adhesion molecules and atherosclerosis. Atherosclerosis. 2003;170:191–203. doi: 10.1016/S0021-9150(03)00097-2. [PubMed][Cross Ref]

4. Rao SP, Wang Z, Zuberi RI, Sikora L, Bahaie NS, Zuraw BL, Liu FT, Sriramarao P. Galectin-3 functions as an adhesion molecule to support eosinophil rolling and adhesion under conditions of flow. J Immunol. 2007;179:7800–7877. doi: 10.4049/jimmunol.179.11.7800. [PubMed] [Cross Ref]

5. Soehnlein O. Multiple roles for neutrophils in atherosclerosis. Circ Res. 2012;110:875–888. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.111.257535. [PubMed] [Cross Ref]

6. Nieminen J, St-Pierre C, Bhaumik P, Poirier F, Sato S. Role of galectin-3 in leukocyte recruitment in a murine model of lung infection by Streptococcus pneumoniae. J Immunol. 2008;180:2466–2473. doi: 10.4049/jimmunol.180.4.2466. [PubMed] [Cross Ref]

7. Tadokoro T, Ikekita M, Toda T, Ito H, Sato T, Nakatani R, Hamaguchi Y, Furukawa K. Involvement of Galectin-3 with vascular cell adhesion molecule-1 in growth regulation of mouse BALB/3T3 cells. J Biol Chem. 2009;284:35556–35563. doi: 10.1074/jbc.M109.063339. [PMC free article] [PubMed] [Cross Ref]

8. Inohara H, Akahani S, Koths K, Raz A. Interactions between galectin-3 and Mac-2-binding protein mediate cell-cell adhesion. Cancer Res. 1996;56:4530–4534. [PubMed]

9. Sasaki T, Brakebusch C, Engel J, Timpl R. Mac-2 binding protein is a cell-adhesive protein of the extracellular matrix which self-assembles into ring-like structures and binds beta1 integrins, collagens and fibronectin. EMBO J. 1998;17:1606–1613. doi: 10.1093/emboj/17.6.1606. [PMC free article] [PubMed] [Cross Ref]

10. Sano H, Hsu DK, Yu L, Apgar JR, Kuwabara I, Yamanaka T, Hirashima M, Liu FT. Human galectin-3 is a novel chemoattractant for monocytes and macrophages. J Immunol. 2000;165:2156–2164. doi: 10.4049/jimmunol.165.4.2156. [PubMed] [Cross Ref]

11. Hopkins PN. Molecular biology of atherosclerosis. Physiol Rev. 2013;93:1317–1542. doi: 10.1152/physrev.00004.2012. [PubMed] [Cross Ref]

12. Tekabe Y, Li Q, Rosario R, Sedlar M, Majewski S, Hudson BI, Einstein AJ, Schmidt AM, Johnson LL. Development of receptor for advanced glycation end products-directed imaging of atherosclerotic plaque in a murine model of spontaneous atherosclerosis. Circ Cardiovasc Imaging. 2008;1:212–219. doi: 10.1161/CIRCIMAGING.108.788299. [PubMed][Cross Ref]

13. Gao X, Zhi Y, Zhang T, Xue H, Wang X, Foday AD, Tai G, Zhou Y. Analysis of the neutral polysaccharide fraction of MCP and its inhibitory activity on galectin-3. Glycoconj J. 2012;29:159–165. doi: 10.1007/s10719-012-9382-5. [PubMed] [Cross Ref]

14. Nachtigal M, Ghaffar A, Mayer EP. Galectin-3 gene inactivation reduces atherosclerotic lesions and adventitial inflammation in ApoE-deficient mice. Am J Pathol. 2008;172:247–255. doi: 10.2353/ajpath.2008.070348. [PMC free article] [PubMed] [Cross Ref]

15. Jacob SS, Shastry P, Sudhakaran PR. Monocyte-macrophage differentiation in vitro: Modulation by extracellular matrix protein substratum. Mol Cell Biochem. 2002;233:9–17. doi: 10.1023/A:1015593232347. [PubMed] [Cross Ref]

16. MacKinnon AC, Farnworth SL, Hodkinson PS, Henderson NC, Atkinson KM, Leffler H, Nilsson UJ, Haslett C, Forbes SJ, Sethi T. Regulation of alternative macrophage activation by galectin-3. J Immunol. 2008;180:2650–2658. doi: 10.4049/jimmunol.180.4.2650.[PubMed] [Cross Ref]

17. Walski M, Chlopicki S, Celary-Walska R, Frontczak-Baniewicz M. Ultrastructural alterations of endothelium covering advanced atherosclerotic plaque in human carotid artery visualized by scanning electron microscope. J Physiol Pharmacol. 2002;53:713–723.[PubMed]

18. Nathan L, Pervin S, Singh R, Rosenfeld M, Chaudhuri G. Estradiol inhibits leukocyte adhesion and transendothelial migration in rabbits in vivo: Possible mechanisms for gender differences in atherosclerosis. Circ Res. 1999;85:377–385. doi: 10.1161/01.RES.85.4.377.[PubMed] [Cross Ref]

19. MacKinnon AC, Liu X, Hadoke PW, Miller MR, Newby DE, Sethi T. Inhibition of galectin-3 reduces atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice. Glycobiology. 2013;23:654–663. doi: 10.1093/glycob/cwt006. [PMC free article] [PubMed] [Cross Ref]

20. Swarte VV, Mebius RE, Joziasse DH, Van den Eijnden DH, Kraal G. Lymphocyte triggering via L-selectin leads to enhanced galectin-3-mediated binding to dendritic cells. Eur J Immunol. 1998;28:2864–2871. doi: 10.1002/(SICI)1521-4141(199809)28:09<2864::AID-IMMU2864>3.0.CO;2-U. [PubMed] [Cross Ref]

21. Funasaka T, Raz A, Nangia-Makker P. Galectin-3 in angiogenesis and metastasis. Glycobiology. 2014;24:886–891. doi: 10.1093/glycob/cwu086. [PMC free article] [PubMed][Cross Ref]

22. Hynes RO. The extracellular matrix: Not just pretty fibrils. Science. 2009;326:1216–1219. doi: 10.1126/science.1176009. [PMC free article] [PubMed] [Cross Ref]

23. Hashiba K, Sano M, Nio-Kobayashi J, Hojo T, Skarzynski DJ, Okuda K. Galectin-3 contributes to luteolysis by binding to Beta 1 integrin in the bovine corpus luteum. Biol Reprod. 2014;91:2. doi: 10.1095/biolreprod.114.119057. [PubMed] [Cross Ref]

24. Hatley ME, Srinivasan S, Reilly KB, Bolick DT, Hedrick CC. Increased production of 12/15 lipoxygenase eicosanoids accelerates monocyte/endothelial interactions in diabetic db/db mice. J Biol Chem. 2003;278:25369–25375. doi: 10.1074/jbc.M301175200. [PubMed][Cross Ref]

25. Cybulsky MI, Iiyama K, Li H, Zhu S, Chen M, Iiyama M, Davis V, Gutierrez-Ramos JC, Connelly PW, Milstone DS. A major role for VCAM-1, but not ICAM-1, in early atherosclerosis. J Clin Invest. 2001;107:1255–1262. doi: 10.1172/JCI11871.[PMC free article] [PubMed] [Cross Ref]

26. Ingber DE. Cellular tensegrity: Defining new rules of biological design that govern the cytoskeleton. J Cell Sci. 1993;104:613–627. [PubMed]

Imagini din această publicație. Vezi toate imaginile (4) Text liber  

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare /  Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare /  Schimbă )

Conectare la %s

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.