aterosklerozАтеросклерозAteroscleroz2078-256X2949-3633НИИТПМ-филиал ИЦиГ СО РАН10.15372/ATER20180401ateroskleroz-87Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ СКАВЕНДЖЕР-РЕЦЕПТОРОВ И МОЛЕКУЛ КЛЕТОЧНОЙ АДГЕЗИИ В КУЛЬТУРАХ ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫХ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА, ЭКСПОНИРУЕМЫХ МИНЕРАЛЬНО-ОРГАНИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИEXPRESSION OF SCAVENGER RECEPTOR AND CELL ADHESION MOLECULE GENES IN HUMAN ENDOTHELIAL CELLS EXPOSED TO MINERAL-ORGANIC NANOPARTICLESСиницкийМ. Ю.SinitskyM. Yu.max-sinitsky@rambler.ruВеликановаЕ. А.VelikanovaE. A.veliea@kemcardio.ruШишковаД. К.ShishkovaD. K.shidk@kemcardio.ruПонасенкоА. В.PonasenkoA. V.ponaav@kemcardio.ruКутихинА. Г.KutikhinA. G.antonkutikhin@gmail.comФГБНУ НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний; ФГБНУ Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАНРоссияScientific Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of SB RASRussian FederationФГБНУ НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеванийРоссияScientific Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular DiseasesRussian Federation201827092019144513Copyright © Синицкий М.Ю., Великанова Е.А., Шишкова Д.К., Понасенко А.В., Кутихин А.Г., 20192019Синицкий М.Ю., Великанова Е.А., Шишкова Д.К., Понасенко А.В., Кутихин А.Г.Sinitsky M.Y., Velikanova E.A., Shishkova D.K., Ponasenko A.V., Kutikhin A.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ateroskleroz.elpub.ru/jour/article/view/87

Цель исследования. Изучить особенности экспрессии генов, кодирующих белки, потенциально ответственные за эндотелиотоксичность минерально-органических наночастиц (бионов), а именно генов скавенджер-рецепторов SCARF1 , MSR1 , CD36 , LDLR , VLDLR и генов клеточной адгезии VCAM1 , ICAM1 , PECAM1 , SELE , SELP и CDH5 в культурах эндотелиальных клеток, экспонируемых магний-фосфатными (МФБ) и кальций-фосфатными (КФБ) бионами. Материал и методы. Материалом исследования послужила культура иммортализованных венозных эндотелиальных клеток человека линии EA.hy 926, а также коммерческие культуры первичных эндотелиальных клеток коронарной (HCAEC) и внутренней грудной (HITAEC) артерий. Клеточные культуры культивировали в присутствии искусственно синтезированных МФБ и КФБ и чистого фосфатно-солевого буфера (контроль). Непосредственно после окончания культивирования проведено выделение тотальной РНК из образцов изучаемых клеточных линий. На основе выделенной РНК с помощью реакции обратной транскрипции проведен синтез одноцепочечной кДНК. Оценка генной экспрессии в культурах венозных и первичных артериальных эндотелиальных клеток, культивируемых в присутствии МФБ и КФБ, проведена с помощью метода количественной ПЦР с детекцией результата в режиме реального времени с флуоресцентным красителем SYBRGreen. Статистическая обработка результатов осуществлялась в программе GraphPadPrism 6 (GraphPadSoftware). Результаты. Экспозиция клеток культуры EA.hy 926 МФБ не вызывала значительных изменений экспрессии изученных генов, кроме SELP и SELE , по сравнению с контролем. Двукратные изменения экспрессии показаны для генов SCARF1 и CD36 в культуре, экспонированной сферическими КФБ (СКФБ), а также для гена ICAM1 в культуре, экспонированной игольчатыми КФБ (ИКФБ). Воздействие на культуры HCAEC и HITAEC КФБ приводило к ярко выраженному снижению экспрессии генов CD36 и SELP и увеличению экспрессии гена ICAM1 как в HCAEC, так и HITAEC. Кроме этого в культуре HCAEC отмечено увеличение экспрессии генов VCAM1 и SELE в 2,5 раза в ответ на действие ИКФБ, а культура HITAEC характеризовалась двукратно повышенной экспрессией гена VLDLR (при культивировании в присутствии обоих типов КФБ) и PECAM1 (при культивировании в присутствии СКФБ). МФБ практически не влияли на экспрессию изученных генов в культурах EA.hy 926 и HCAEC, но в то же время усиливали экспрессию гена PECAM1 и снижали экспрессию генов SELP и CDH5 в культуре HITAEC. Заключение. Химический состав и морфология бионов, а также физиологические особенности сосудов влияют на профиль генной экспрессии в культурах эндотелиальных клеток.

Aim. To study the expression of scavenger-receptor genes SCARF1 , MSR1 , CD36 , LDLR , VLDLR and cell adhesion genes VCAM1 , ICAM1 , PECAM1 , SELE , SELP , CDH5 potentially responsible for endothelial toxicity of mineral-organic nanoparticles (bions) in cultures of endothelial cells exposed to magnesium phosphate (MPB) and calcium phosphate bions (CPB). Materials and methods. In this study we used the culture of human immortalized venous endothelial cells (EA.hy 926 line), as well as commercial cultures of primary human coronary (HCAEC) and internal thoracic artery endothelial cells (HITAEC). Cells were cultured in the presence of synthesized MPB and CPB and pure phosphate-saline buffer (control). Immediately after cultivation, total RNA was isolated from samples of the cell lines. Based on the isolated RNA, a single-stranded cDNA was synthesized using a reverse transcription reaction. Evaluation of gene expression in cell cultures was carried out using Real-Time quantitative PCR with a SYBR Green fluorescent dye. Statistical analysis of the results was performed in GraphPad Prism 6 software. Results. Exposure of EA.hy 926 cells by MPB did not lead to significant changes in the expression of the studied genes except SELP and SELE compared with non-exposed control. Two-fold change in gene expression was shown for the SCARF1 and CD36 genes in culture exposed to spherical CPB (SCPB), as well as for the ICAM1 gene in culture exposed to needle-like CPB (NCPB). CPB exposure to HCAEC and HITAECcultures resulted in a pronounced decrease of expression of the CD36 and SELP genes and an increase of expression of the ICAM1 gene both in HCAEC and HITAEC.Expression of the VCAM1 and SELE genes was 2.5-fold higher in HCAEC exposed to NCPB and 2-fold increase of expression of the VLDLR gene HITAEC exposed to both types of CPB and the PECAM1 exposed to SCPB. MPB had practically no effect on the expression of the studied genes in the EA.hy 926 and HCAEC cultures, but at the same time they increased the expression of the PECAM1 gene and reduced the expression of the SELP and CDH5 genes in HITAEC. Conclusion.The chemical composition and morphology of bions, as well as the physiological characteristics of vessels can affect to gene expression signature in cultures of endothelial cells.

бионынаночастицыэндотелиотоксичностьэндотелийгенная экспрессияколичественная ПЦРbionsnanoparticlesendothelial toxicityendotheliumgene expressionquantitative PCRReferencesKajander E.O., Ciftcioglu N. Nanobacteria: an alternativemechanism for pathogenicintra- and extracellularcalcification and stone formation // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998. Vol. 95, N 14. P. 8274-8279.Kajander E.O., Ciftcioglu N. Nanobacteria: an alternativemechanism for pathogenicintra- and extracellularcalcification and stone formation // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998. Vol. 95, N 14. P. 8274-8279.Price P.A., Lim J.E. The inhibition of calciumphosphateprecipitation by fetuin is accompanied by the formation of a fetuin-mineralcomplex // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278, N 24. P. 22144-22152.Price P.A., Lim J.E. The inhibition of calciumphosphateprecipitation by fetuin is accompanied by the formation of a fetuin-mineralcomplex // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278, N 24. P. 22144-22152.Wu C.Y., Young D., Martel J., Young J.D. A storytold by a single nanoparticle in the bodyfluid: demonstration of dissolution-reprecipitation of nanocrystals in a biological system // Nanomedicine (Lond). 2015. Vol. 10, N 17. P. 2659-2576.Wu C.Y., Young D., Martel J., Young J.D. A storytold by a single nanoparticle in the bodyfluid: demonstration of dissolution-reprecipitation of nanocrystals in a biological system // Nanomedicine (Lond). 2015. Vol. 10, N 17. P. 2659-2576.Martel J., Peng H.H., Young D. et al. Of nanobacteria, nanoparticles, biofilms and their role in health and disease: facts, fancy and future // Nanomedicine (Lond). 2014. Vol. 9, N 4. P. 483-499.Martel J., Peng H.H., Young D. et al. Of nanobacteria, nanoparticles, biofilms and their role in health and disease: facts, fancy and future // Nanomedicine (Lond). 2014. Vol. 9, N 4. P. 483-499.Кутихин А.Г., Великанова Е.А., Глушкова Т.В. и др. Сходство минералоорганических наночастиц, выделенных из атеросклеротических бляшек и искусственно синтезированных минералоорганических наночастиц // Медицина в Кузбассе. 2015. Т. 14, № 4. С. 55-59.Кутихин А.Г., Великанова Е.А., Глушкова Т.В. и др. Сходство минералоорганических наночастиц, выделенных из атеросклеротических бляшек и искусственно синтезированных минералоорганических наночастиц // Медицина в Кузбассе. 2015. Т. 14, № 4. С. 55-59.Wu C.Y., Young L., Young D. et al. Bions: a family of biomimetic mineralo-organic complexes derived from biological fluids // PLoS One. 2013. Vol. 8, N 9. P. e75501.Wu C.Y., Young L., Young D. et al. Bions: a family of biomimetic mineralo-organic complexes derived from biological fluids // PLoS One. 2013. Vol. 8, N 9. P. e75501.Linefsky J.P., O’Brien K.D., Katz R. et al. Association of serum phosphate levels with aortic valve sclerosis and annular calcification: the cardiovascular health study // J. Am. Coll. Cardiol. 2011. Vol. 58, N 3. P. 291-297.Linefsky J.P., O’Brien K.D., Katz R. et al. Association of serum phosphate levels with aortic valve sclerosis and annular calcification: the cardiovascular health study // J. Am. Coll. Cardiol. 2011. Vol. 58, N 3. P. 291-297.Bertazzo S., Gentleman E., Cloyd K.L. et al. Nano-analytical electron microscopy reveals fundamental insights into human cardiovascular tissue calcification // Nat. Mater. 2013. Vol. 12, N 6. P. 576-583.Bertazzo S., Gentleman E., Cloyd K.L. et al. Nano-analytical electron microscopy reveals fundamental insights into human cardiovascular tissue calcification // Nat. Mater. 2013. Vol. 12, N 6. P. 576-583.Schlieper G., Grotemeyer D., Aretz A. et al. Analysis of calcifications in patients with coral reef aorta // Ann. Vasc. Surg. 2010. Vol. 24, N 3. P. 408-414.Schlieper G., Grotemeyer D., Aretz A. et al. Analysis of calcifications in patients with coral reef aorta // Ann. Vasc. Surg. 2010. Vol. 24, N 3. P. 408-414.Kutikhin A.G., Velikanova E.A., Mukhamadiyarov R.A. et al. Apoptosis-mediated endothelial toxicity but not direct calcification or functional changes in anti-calcification proteins defines pathogenic effects of calcium phosphate bions // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 27255.Kutikhin A.G., Velikanova E.A., Mukhamadiyarov R.A. et al. Apoptosis-mediated endothelial toxicity but not direct calcification or functional changes in anti-calcification proteins defines pathogenic effects of calcium phosphate bions // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 27255.Кутихин А.Г., Синицкий М.Ю., Понасенко А.В. Роль мутагенеза в развитии атеросклероза // Комплексные пробл. сердечно-сосудистых заболеваний. 2017. Т. 6, № 1. С. 92-101.Кутихин А.Г., Синицкий М.Ю., Понасенко А.В. Роль мутагенеза в развитии атеросклероза // Комплексные пробл. сердечно-сосудистых заболеваний. 2017. Т. 6, № 1. С. 92-101.Кутихин А.Г., Великанова Е.А., Шишкова Д.К. Форма кальций-фосфатных бионов определяет выраженность вызываемого ими проатеросклеротического сдвига профиля секретируемых эндотелиальными клетками цитокинов // Евраз. кардиол. журн. 2017. Т. 7, № 4. С. 4-15.Кутихин А.Г., Великанова Е.А., Шишкова Д.К. Форма кальций-фосфатных бионов определяет выраженность вызываемого ими проатеросклеротического сдвига профиля секретируемых эндотелиальными клетками цитокинов // Евраз. кардиол. журн. 2017. Т. 7, № 4. С. 4-15.Vandesompele J., De Preter K., Pattyn F. et al. Accurate normalization of real-time quantitative RT-PCR data by geometric averaging of multiple internal control genes // Genome Biol. 2002. Vol. 3, N 7. P. research0034.1-0034.11.Vandesompele J., De Preter K., Pattyn F. et al. Accurate normalization of real-time quantitative RT-PCR data by geometric averaging of multiple internal control genes // Genome Biol. 2002. Vol. 3, N 7. P. research0034.1-0034.11.Pfaffl M.W. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR // Nucleic. Acids Res. 2001. Vol. 29, N 9. P. e45.Pfaffl M.W. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR // Nucleic. Acids Res. 2001. Vol. 29, N 9. P. e45.Sun Z.L., Xie Q.Y., Guo G.L. et al. Serum fetuin-A levels in patients with cardiovascular disease: a meta-analysis // Biomed. Res. Int. 2014. Vol. 2014. P. 691540.Sun Z.L., Xie Q.Y., Guo G.L. et al. Serum fetuin-A levels in patients with cardiovascular disease: a meta-analysis // Biomed. Res. Int. 2014. Vol. 2014. P. 691540.Gimbrone M.A., Garcнa-Cardeсa G. Endothelial Cell Dysfunction and the Pathobiology of Atherosclerosis // Circ. Res. 2016. Vol. 118, N 4. P. 620-636.Gimbrone M.A., Garcнa-Cardeсa G. Endothelial Cell Dysfunction and the Pathobiology of Atherosclerosis // Circ. Res. 2016. Vol. 118, N 4. P. 620-636.Santos J.C.D., Cruz M.S., Bortolin R.H. et al. Relationship between circulating VCAM-1, ICAM-1, E-selectin and MMP9 and the extent of coronary lesions // Clinics (Sao Paulo). 2018. Vol. 73. P. e203.Santos J.C.D., Cruz M.S., Bortolin R.H. et al. Relationship between circulating VCAM-1, ICAM-1, E-selectin and MMP9 and the extent of coronary lesions // Clinics (Sao Paulo). 2018. Vol. 73. P. e203.Bielinski S.J., Berardi C., Decker P.A. et al. P-selectin and subclinical and clinical atherosclerosis: the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) // Atherosclerosis. 2015. Vol. 240, N 1. P. 3-9.Bielinski S.J., Berardi C., Decker P.A. et al. P-selectin and subclinical and clinical atherosclerosis: the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) // Atherosclerosis. 2015. Vol. 240, N 1. P. 3-9.Canton J., Neculai D., Grinstein S. Scavenger receptors in homeostasis and immunity // Nat. Rev. Immunol. 2013. Vol. 13, N 9. P. 621-634.Canton J., Neculai D., Grinstein S. Scavenger receptors in homeostasis and immunity // Nat. Rev. Immunol. 2013. Vol. 13, N 9. P. 621-634.Park Y.M. CD36, a scavenger receptor implicated in atherosclerosis // Exp. Mol. Med. 2014. Vol. 46. P. e99.Park Y.M. CD36, a scavenger receptor implicated in atherosclerosis // Exp. Mol. Med. 2014. Vol. 46. P. e99.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.