动脉粥样硬化是一种慢性炎症性疾病，主要发生在存在湍流或扰动流的区域。这些区域的特征是振荡剪切应力（OSS），其通常出现在血管分叉的外壁和血管弯曲的内壁配资安全证券配资门户，并且与动脉粥样硬化的易感性增加相关。内皮细胞（EC）功能障碍在动脉粥样硬化的发展中起关键作用，可由OSS诱导。EC屏障功能由调节内皮通透性的细胞间连接维持，确保其完整性并防止血管渗漏。在动脉粥样硬化易发区域，OSS诱导内皮细胞激活，导致细胞内连接被破坏，并增强对大分子的血管通透性，支持动脉粥样硬化斑块形成的进展。
Zeste增强子同源物2（EZH2）是内皮细胞功能的重要调节因子，也是多梳抑制复合体2（PRC2）的催化亚基，负责催化组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化（H3K27Me3），从而导致其靶基因的转录沉默。在动脉粥样硬化期间，观察到内皮中EZH2和H3K27Me3丰度增加。同一血管中，动脉粥样保护性（即层流剪切应力，LSS）和易损性（OSS）区域之间的内皮表观基因组变化已被观察到，其中内皮H3K27Me3在动脉粥样保护区丰度较低，而在易损区较高。此外，内皮H3K27Me3丰度与内皮炎症基因表达增加相关。
考虑到EZH2及其沉默标记H3K27Me3在与EC屏障功能失调相关的动脉粥样硬化病变中增加，可假设H3K27Me3丰度的增加影响内皮屏障功能，从而可能导致动脉粥样硬化。为此，荷兰格罗宁根大学医学中心团队在一项研究中使用EZH2的敲低模型还原H3K27Me3，并进行RNA-seq分析参与内皮屏障功能的差异表达基因。研究成果发表于 Atherosclerosis期刊题为“H3K27Me3 abundance is associated with a decreased barrier function of endothelial cells by directly silencing VE-cadherin expression”。
展开剩余82%首先，为研究动脉粥样硬化性剪切应力对体外EZH2及其伴随标记H3K27Me3表达的影响，在Y形载玻片中培养人脐静脉内皮细胞（HUVEC）并应用层流剪切应力（20 Dyne/cm2）作为模拟动脉粥样保护性和易发性区域的模型，研究了OSS对内皮基因表达的影响（图1 A）。与暴露于LSS 的区域相比，HUVEC在分岔处和弯曲处受非均匀剪切应力时，H3K27Me3阳性细胞数量与总细胞计数无差异。然而，与暴露于LSS的区域相比，H3K27Me3的强度增加（分别比LSS入口和LSS出口区域增加1.4倍和1.6倍，图1 A、B、D）。随后，研究了VE-钙粘蛋白的表达是否在暴露于OSS时发生变化，VE-钙粘蛋白是EC屏障功能中主要的粘附连接（AJ）蛋白之一。与预期相符，暴露于分叉处 OSS的HUVEC中H3K27Me3强度的增加与VE-cadherin表达减少相吻合（图1 A-C、E）。这些数据表明，H3K27Me3丰度的增加可能通过直接调控EC屏障相关基因的表达来调节EC屏障完整性。
图1 OSS区域H3K27Me3丰度的减少与VE-钙粘蛋白表达减少相吻合。
接下来，为探讨EZH2在ECs屏障功能转录调控中的作用，进行了RNA-seq，通过比较用靶向EZH2（shEZH2）或对照序列（shSCR）转导的HUVEC中基因表达模式，探索了受EZH2调控的基因。差异表达（DE）分析发现，shEZH2 HUVEC中有503个基因表达差异，其中228个基因增加，275个基因减少（图2 A）。由于已知EZH2 对基因表达有抑制作用，因此下游分析只考虑EZH2敲除后表达增加的基因。基因集富集分析（GSEA）发现（图2 B-E），EZH2缺失的HUVEC中细胞-基质黏附基因表达均增加，如编码整合素亚基的ITGA5和ITGB3。同样，细胞间黏附基因表达也增加，如编码EC屏障蛋白VE-cadherin和Claudin 1的前沿基因CDH5和CLDN1。这些发现表明，EZH2调控与EC屏障相关基因的表达。
图2 EZH2调控参与细胞基质黏附和细胞间黏附的基因。
进一步地，为验证EZH2是否直接影响细胞-基质和细胞间黏附基因的表达，在静态培养、LSS（低H3K27Me3丰度）或OSS（高H3K27Me3丰度）条件下，对HUVEC上的H3K27Me3进行了染色质免疫沉淀。
在静态条件下，所有基质-细胞黏附相关基因均存在于沉淀组分中，表明它们均与H3K27Me3结合。与LSS相比，OSS下细胞-基质相关基因ITGA5、ITGB1和ITGB3的DNA丰度均下降，而ITGAV保持不变，表明ITGAV表达并未直接受H3K27Me3丰度调控（图3 A-D）。这些数据表明，在OSS下，H3K27Me3介导的基因抑制被解除。
与细胞-基质相关基因类似，所有细胞间相关基因都存在于染色质沉淀中，表明这些基因与H3K27Me3结合。在OSS下CDH5的DNA丰度比LSS时增加了14.7倍（图3 E），CLDN1和PCDHAC2基因的DNA丰度下降（图3 F、G），而TJP1表达在LSS和OSS下均保持不变，表明TJP1并未直接受H3K27Me3丰度调控（图3 H）。这些数据表明，与细胞-基质相关基因类似，在OSS下，CLDN1和PCDHAC2的抑制被解除。相反，OSS诱导了CDH5沉默的增强。
综合来看，这表明H3K27Me3并不能直接调控细胞-基质相关的基因表达。然而，CDH5的沉默直接受H3K27Me3丰度调控。
图3 在OSS下ECs中H3K27Me3丰度沉默CDH5表达。
最后，为研究细胞-基质和细胞间黏附基因增加的功能后果，实验采用跨内皮电阻（TEER）方法评估了EC屏障功能。用屏障破坏剂（H2O2）刺激HUVECs，评估了屏障的响应性（I）、屏障的恢复时间（II）和屏障稳定性（III）（图4 A）。与对照组相比，shEZH2 HUVEC对H2O2破坏屏障的响应性增加了1.1倍（图4 B）。在用H2O2刺激后，两组的EC屏障均恢复，但EZH2缺失HUVEC组屏障的恢复时间显著长于对照组HUVEC（图4 C），这可能表明这些细胞迁移速度较慢。有趣的是，与shSCR HUVEC相比，缺失EZH2的HUVEC在H2O2破坏后重组的屏障似乎更稳定（图4 D-F），尽管未达到显著性。这些结果表明，尽管屏障形成时间较长，但形成屏障的连接在EZH2缺失的HUVEC中似乎比shSCR HUVEC更稳定，即EZH2的降低提高了EC屏障的稳定性。
图4 减少H3K27Me3丰度提升EC屏障稳定性。
图5 图形概要 在动脉粥样硬化保护区，内皮细胞暴露于LSS，内皮EHZ2及其表观遗传标记H3K27Me3的丰度较低。低H3K27Me3丰度与健康的静息EC表型相关，并允许细胞-细胞黏附相关基因的表达，包括CDH5 （VE-钙黏蛋白）。VE-钙黏蛋白的蛋白表达可形成稳定且完整的EC屏障。在动脉粥样化易感区域，内皮细胞受到OSS，诱导EZH2活性增加，导致H3K27Me3丰度增加。H3K27Me3丰度的增加直接沉默CDH5启动子，从而抑制VE-钙黏蛋白的表达，最终破坏EC屏障。
总之，该研究通过表明ECs中H3K27Me3丰度的降低有利于EC屏障的形成和屏障完整性的维持，证明了表观遗传调控对EC屏障功能的重要性。因此，降低H3K27Me3的治疗性策略可能是增强动脉粥样硬化期间EC屏障完整性的有趣方法。
参考文献：Fledderus J, Vanchin B, Brouwer L, Kuiper T, Jongman RM, van Meurs M, Harmsen MC, Krenning G. H3K27Me3 abundance is associated with a decreased barrier function of endothelial cells by directly silencing VE-cadherin expression. Atherosclerosis. 2025 Jul;406:119242. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2025.119242. Epub 2025 May 15. PMID: 40398293.
原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40398293/
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ISSN:0021-9150
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