顱內動脈瘤（IA）是蛛網膜下腔出血的主要原因，預示著嚴重的發病率和高死亡率。IA 的發生是由病理過程引起的，例如炎癥反應和異常的血管重塑。先前的研究表明，異常血管重塑是導致 IA 發病機制的最重要因素，是由管腔力引起的，包括剪切應力、高血流量和湍流。

在動脈瘤形成的早期階段，炎癥因子的升高主要集中在血管平滑肌細胞（VSMCs）中。對平滑肌細胞 (SMCs) 的體外研究發現，高壁面切應力 (WSS) 可誘導炎癥介質（稱為基質金屬蛋白酶 (MMP)）的分泌。表型轉化發生在 VSMCs 中，是指 VSMCs 從收縮表型轉變為促炎表型，其特征是 α-SMA 和 SM22α 表達降低，MMPs 表達增加。為了充分理解這個過程，有必要明確 VSMC 表型轉化背后的機制。

表皮生長因子受體（EGFR）信號轉導功能廣泛，與多種血管疾病密切相關，EGFR 家族的所有成員和大多數 EGFR 配體都在 VSMCs 中表達。表皮生長因子受體激活誘導的 VSMC 表型調節由下游效應物細胞外信號調節激酶 1/2 (ERK1/2) 和 p38 絲裂原活化蛋白激酶 (p38 MAPK) 介導的。厄洛替尼是 EGFR 的選擇性抑制劑，可與 EGFR 的 ATP 結合位點進行可逆結合，阻斷其同源二聚體的反式磷酸化。盡管最近有報道稱厄洛替尼可預防腹主動脈瘤，但 EGFR 在 IA 形成中的作用仍不清楚。

基于此，華中科技大學生命科學與技術學院生物醫學工程系、上海第二軍醫大學附屬長海醫院神經外科、戰略支援部隊特色醫學中心神經內科的聯合研究團隊進行了研究，確定了人 IA 樣本中磷酸化 EGFR 的表達水平，并使用厄洛替尼來驗證 EGFR 在 IA 模型模型中的生物學作用。此外探索了 WSS 刺激的 VSMCs 中 EGFR 和下游信號通路的激活。

首先，實驗數據表明 p-EGFR 表達在人 IA 樣本中升高，微陣列分析顯示 EGFR 配體的 mRNA 表達在兔 IA 模型中升高。在大鼠 IA 模型中使用厄洛替尼對 EGFR 的藥理學阻斷表明，EGFR 激活對 VSMC 表型轉化和促炎細胞因子的產生是必需的。通過 WSS 誘導的共培養 VSMC 表型轉化來刺激 ECs，并且 EGFR 激活介導了 VSMCs 中 TNF-α 誘導的表型轉化。

這些數據表明，EGFR 是調節 IA 中 VSMC 表型轉化的關鍵介質。這項研究首次表明 EGFR 在 IA 的發展中很重要，并且它可以被 EGFR 特異性抑制劑抑制。該研究結果為預防和治療 IA 的藥物研發提供了進一步的信息。

為了探索動物手術后 EGFR 的激活是短暫的還是持續的，實驗確定了不同時間間隔 p-EGFR 的表達。p-EGFR 在第 2 天被誘導并隨著時間的推移而增加，這表明異常的血流動力學可以為 EGFR 激活提供持續的刺激，并誘導 VSMC 從收縮表型轉變為促炎表型。

研究人員進一步研究以確定參與 IA 發展的關鍵 EGFR 配體。在此，首次證明了 WSS 間接刺激了大鼠大腦 VSMCs 中的 EGFR 激活和下游信號傳導，并且在大鼠 IA 模型中發現 p38 MAPK 和 ERK1/2 的磷酸化，p38 MAPK 的激活被厄洛替尼抑制。

接下來，實驗發現 VSMCs 可以從具有血管壁重塑的收縮表型轉變為促炎表型，但是這種表型轉化是否調控 VSMC 增殖仍不清楚。后續研究發現厄洛替尼在動物實驗中可以顯著減少血管壁的增厚，減弱內部彈力層的破壞，并使動脈瘤壁的變薄——所有這些都可能導致 IA 形成的發生率降低。這表明異常血流動力學持續誘導 EGFR 磷酸化。

為了重現顱內動脈血管壁的結構，建立了從大鼠 ACAs 中提取的 ECs 和 VSMCs 的體外共培養模型，以驗證血流動力學應激誘導的 EGFR 激活。如圖2 A所示，VSMCs 和 ECs 放置流動室之前，在一個薄膜的兩側共培養，VSMCs 在靜止培養基中培養，而 ECs 在流動培養基中以不同強度（0、4、12、30、36 dyn/cm2）和刺激時間（24、48、72h）受到 WSS 刺激。

為了研究共培養模型中 WSS 刺激的適當持續時間和強度，進行了下一步的實驗。實驗結束時，收集 VSMCs 并通過免疫印跡評估 EGFR、p-EGFR (Y1068)、α-SMA、MMP-2 和 MMP-9 的表達。

結果發現，p-EGFR 的表達水平隨著 WSS 強度和刺激持續時間的增加而增加，并在 WSS 強度為 36 dyn/cm2、刺激時間為 24h 時達到峰值；然而，總 EGFR 的表達水平保持一致。α-SMA 的表達水平隨著 WSS 強度的增加和刺激持續時間的延長而相應減少，而 MMP-2 和 MMP-9 的表達水平增加。這些結果表明，由于 WSS 強度和刺激的持續時間，VSMCs 從收縮表型被調節為促炎表型。

為了驗證厄洛替尼對 VSMCs 表型轉化的抑制作用，在培養基中使用不同濃度的厄洛替尼（1、5、25、125 nM），在 36 dyn/cm2 的 WSS 下持續 24 小時。如圖2 B、C 所示 ，p-EGFR 的表達與厄洛替尼濃度的增加呈負相關，而總 EGFR 的表達保持不變。此外，如圖2 F-H 所示， 隨著 p-EGFR 表達的降低，α-SMA 增加，MMPs 減少。重要的是，25 nM 濃度的厄洛替尼完全逆轉了由高 WSS (36 dyn/cm2 )誘導的 VSMC 表型轉化。這些數據表明，體外 WSS 誘導的 VSMC 表型轉化需要 EGFR 激活。

炎癥是 IA 發生和維持的重要機制。在炎癥細胞浸潤之前的 IA 啟動過程中，發現了 VSMC 表型向炎癥狀態的調節。據此，研究人員觀察到大鼠 IA 模型和 WSS 刺激的共培養模型的 VSMCs 中 MMPs 和 TNF-α 的表達增加。EGFR 抑制減弱了 MMPs 的表達，表明 EGFR 調節 VSMCs 中細胞因子的產生。此外，鑒于在 IA 損傷中已觀察到巨噬細胞，EGFR 可能會影響其他細胞（如巨噬細胞）中細胞因子的產生。


總之，該研究表明，異常血流動力學在 IA 形成的早期階段激活 VSMC 中的 EGFR，并刺激 VSMC 表型轉化導致 IA 的發生。然而，厄洛替尼對 EGFR 的藥理學阻斷抑制了 IA 的形成和 VSMCs  表型調節。進一步的研究表明，EGFR 被非 EGFR 配體如 TNF-α 反式激活。因此，這項研究揭示了 EGFR 抑制劑在治療 IA 中的潛在用途，并為其預防提供了新的途徑。

參考文獻：Luo Y, Tang H, Zhang Z, Zhao R, Wang C, Hou W, Huang Q, Liu J. Pharmacological inhibition of epidermal growth factor receptor attenuates intracranial aneurysm formation by modulating the phenotype of vascular smooth muscle cells. CNS Neurosci Ther. 2021 Nov 2. doi: 10.1111/cns.13735. Epub ahead of print. PMID: 34729926.
原文鏈接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/34729926/


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