Исследование раскрывает сигнальную сеть, обеспечивающую устойчивость сосудов

Новое исследование учёных из Центра сердечно-сосудистых исследований Йельского университета расширяет понимание путей, подавляющих воспаление и способствующих здоровью сосудов.

Гидродинамическое напряжение сдвига от тока крови, действующее на эндотелиальные клетки, выстилающие сосуды, — главный фактор, способствующий вазодилатации и подавляющий воспаление, окислительный стресс и свёртывание крови. Это происходит в основном за счёт индукции транскрипционного фактора KLF2, который связывается с ДНК и запускает производство многих защитных белков. Однако оставалось неясным, как именно напряжение сдвига индуцирует Klf2.

Три года назад Мартин А. Шварц, профессор медицины и биомедицинской инженерии, получил грант в $1.16 млн на изучение этой проблемы. Используя инструмент редактирования генов CRISPR, Брайан Г. Кун и коллеги провели полногеномный скрининг в эндотелиальных клетках, чтобы идентифицировать гены, необходимые для экспрессии KLF2.

В исследовании, опубликованном 13 июня в Journal of Cell Biology, учёные сообщили, что ламинарное напряжение сдвига (LSS) от тока крови индуцирует KLF2 через двухзвенную систему. Одно звено, активирующее каскад протеинкиназ, было известно ранее; Кун, Шварц и коллеги обнаружили, что оно работает плохо, если не активировано второе звено. Этот второй путь находится в митохондриях — энергетических центрах клетки, которые всё чаще признаются центрами передачи сигналов и регуляции.

Исследовательская группа обнаружила, что митохондрии в эндотелиальных клетках активируются под действием тока жидкости. Это индуцирует формирование каркасного комплекса, который облегчает сборку и усиливает активацию киназного каскада. Это происходит потому, что активация повреждает часть митохондрий, которые затем маркируются для разрушения и переработки — процесса, называемого "митофагией". Эти повреждённые митохондрии рекрутируют и активируют адаптерный белок p62, который связывает компоненты киназного каскада и тем самым эффективно индуцирует Klf2. Это увеличивает экспрессию генов, защищающих от стресса, и способствует синтезу новых митохондрий. Таким образом, этот путь является примером "гормезиса", когда слабый стресс полезен, так как индуцирует защитные механизмы.

Полученные данные выявляют новую связь между метаболизмом и сосудистым воспалением, потенциально давая новое объяснение тому, почему полезна физическая нагрузка и вредны диеты с высоким содержанием жиров и сахара. "Эти результаты предоставляют новую основу для понимания и разработки методов лечения сосудистых заболеваний", — сказал Шварц.