内皮长链非编码RNA（lncRNA）-HOXA对联合化学缺氧和剪切应力的响应

《Experimental Cell Research》：Endothelial lncRNA-HOXA responses to combined chemical hypoxia and shear stress

本研究探讨化学缺氧模拟剂（CoCl?）与剪切应力对人类内皮细胞单层的影响，发现低浓度CoCl?与剪切应力协同激活HIF通路，上调VEGF表达，并诱导HOTAIR、HOTTIP等长链非编码RNA及HOXA基因簇的调控。同时，剪切应力加速内皮迁移，外泌体物理特性与转录组变化反映机械暴露的生物学效应。研究为血管-基质相互作用在缺氧机械微环境中的机制提供了基础框架。

安德森·莫雷拉·戈麦斯（Anderson Moreira Gomes）| 杰尔森·桑托斯·德阿尔梅达（Gerson Santos de Almeida）| 泰丝·席尔瓦·平托（Thais Silva Pinto）| 苏莱恩·阿帕雷西达·特谢拉（Suelen Aparecida Teixeira）| 威利安·费尔南多·赞布齐（William Fernando Zambuzzi）

巴西圣保罗州博图卡图（Botucatu）UNESP大学生物科学研究所化学与生物化学系生物分析与细胞动力学实验室，邮编18603-100

摘要

内皮细胞通过调节其转录和分泌特征来响应氧气供应变化及机械力的影响，从而影响血管和组织的适应性。在本研究中，原代人内皮单层细胞在静态或剪切应力条件下暴露于化学缺氧模拟环境中，采用基于细胞存活率的实验设计来确定非细胞毒性暴露参数。在这种条件下，观察到与缺氧相关的反应，以及与HOX基因组区域相关的长非编码RNA（如HOTAIR和HOTTIP）及HOXA基因簇中某些成员的协调变化。与Notch和BMP信号通路相关的转录本表达增加，而经典Wnt通路成分的表达则降低或保持稳定，这表明其转录模式具有依赖性，而非普遍激活增殖程序。划痕伤口实验中也观察到内皮细胞迁移行为的改变。在静态和剪切应力条件下释放的细胞外囊泡具有小囊泡的特征，其RNA内容物反映了与缺氧和机械刺激相关的转录变化。这些发现共同构成了内皮细胞如何在转录和细胞间通信层面整合化学缺氧和剪切应力的细胞及囊泡机制的描述性框架。因此，本研究为未来旨在探讨长非编码RNA和囊泡介导的信号通路在缺氧及机械动态组织微环境中的因果作用的功能研究奠定了基础。

章节摘录

引言

内皮细胞是组织氧合和血流动力学的初级感受器，它们协调血管生成、炎症和代谢过程以维持血管稳态[1][2]。缺氧是内皮细胞适应的核心刺激因素，可激活主要由缺氧诱导因子（HIF-1和HIF-2）及其下游靶标（包括促血管生成介质和代谢酶）介导的转录反应[3][4]。在体外实验中，可通过多种方法模拟缺氧环境。

研究设计与实验组

人内皮单层细胞在静态条件下或轨道剪切应力（SS）条件下暴露于氯化钴（CoCl₂）诱导的化学缺氧环境中。整个研究过程中使用了四个实验组：CTRL-STA（静态、未处理）、CTRL-SS（剪切应力、未处理）、CoCl₂-STA（静态+CoCl₂）和CoCl₂-SS（剪切应力+CoCl₂）。除非另有说明，细胞暴露时间为24小时以进行分子分析，而迁移实验观察时间最长为16小时。

统计分析

数据以至少三次独立生物学实验的平均值±标准误差（SEM）表示（n ≥ 3）。数据分布通过Shapiro-Wilk正态性检验进行评估。对于涉及单一实验因素的比较，采用单因素方差分析（ANOVA）；对于包含化学缺氧（CoCl₂）和剪切应力的因素组合，则使用双因素方差分析（ANOVA），必要时进行Holm-?idák事后检验。非正态分布的数据经过适当处理后进行分析。

结果

我们首先使用MTT实验确定了氯化钴（CoCl₂）在HUVECs中24小时暴露的剂量范围。低浓度（0.00195–5 mM）的CoCl₂处理可增加 формазан的还原量，而高浓度则降低细胞存活率，估计的IC₅₀约为2 mM。当浓度达到0.625 mM时，代谢信号达到CTRL-STA组的约150%水平；超过1 mM的浓度显著降低细胞存活率（图1a）。

讨论

内皮细胞被认为是氧张力和血流动力学的初级感受器，能将这些信号转化为协调的转录反应，进而影响血管生成、代谢和组织形态[41][42]。在本模型中，低毒性的氯化钴刺激增强了HIF信号通路并增加了VEGF的表达，而轨道剪切应力则放大了这些典型的缺氧响应。此外，轨道剪切应力还

作者贡献声明

安德森·莫雷拉·戈麦斯（Anderson Moreira Gomes）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验研究、数据分析。杰尔森·桑托斯·德阿尔梅达（Gerson Santos de Almeida）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、结果验证、软件使用、方法学设计、实验研究、数据分析。泰丝·席尔瓦·平托（Thais Silva Pinto）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、软件使用、方法学设计、数据分析。苏莱恩·阿帕雷西达·特谢拉（Suelen Aparecida Teixeira）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

资助

圣保罗州研究支持基金会（FAPESP），资助编号：2019/26854-2；巴西国家科学技术发展委员会（CNPq），资助编号：312391/2025-0；高等教育人员培训协调委员会（CAPES），代码001。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

感谢Anton Paar提供仪器使用（Litesizer 500）以及关于粘度匹配和纳米粒子表征（动态光散射和ζ电位）的专业建议。