DOI: https://doi.org/10.3390/cells15020152
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41597226
تاريخ النشر: 2026-01-14
المؤلف: Yongdae Yoon وآخرون
الموضوع الرئيسي: تكوين الأوعية الدموية وVEGF في السرطان
نظرة عامة
تتناول الدراسة التحديات المتعلقة بالتحقيق في أمراض الأوعية الدموية الرئوية بسبب غياب نماذج وظيفية خارج الجسم. وتؤكد على أهمية الإشارات الجانبية في تنظيم نضوج البطانة والحفاظ على توازن الأوعية الدموية، خاصة من خلال الرؤى المستمدة من تسلسل RNA أحادي الخلية (scRNAseq) لتفاعلات الروابط والمستقبلات في بيئة الأوعية الدموية الرئوية. ركز الباحثون على الأدرينوميدولين (ADM) ومستقبله RAMP2، موضحين أن ADM يعزز بشكل كبير نضوج البطانة تحت ظروف التدفق الديناميكي.
تشير النتائج الرئيسية إلى أنه من بين أفضل 20 رابطًا قابلًا للذوبان، يحسن ADM بشكل ملحوظ وظيفة حاجز الأوعية الدموية، كما يتضح من قياسات مقاومة الخلايا الكهربائية (ECIS) واختبارات XperT. بالإضافة إلى ذلك، يظهر ADM تأثيرات مضادة للالتهابات من خلال تقليل ICAM1 وزيادة تعبير IkBa بطريقة تعتمد على الجرعة. تحت ضغط القص الفسيولوجي (15 دين/cm²)، يعزز ADM أيضًا تعبير علامة البطانة EDNRB ويعزز آليات مضادة للتخثر من خلال زيادة THBD وتقليل تعبير F3. تم تثبيط هذه التأثيرات تمامًا عن طريق حجب RAMP2، مما يبرز أهمية إشارات ADM/RAMP2 في تعزيز النضوج الخلوي والفسيولوجي في نماذج الأوعية الدموية المهندسة.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الزيادة المتزايدة في انتشار أمراض الأوعية الدموية الرئوية، والتي ترتبط بإعادة تشكيل الأوعية الدقيقة ووظيفة البطانة غير الطبيعية. لقد حسنت النماذج الحالية في المختبر، مثل الأعضاء على الشرائح والأعضاء الصغيرة، من فهمنا للأنظمة الوعائية ولكنها تفشل في تكرار الفسيولوجيا المعقدة للأوعية الدموية الرئوية البشرية بشكل كامل. تفتقر هذه النماذج إلى الإشارات البيئية الدقيقة الضرورية لوظيفة البطانة الهوائية، مما يحد من قدرتها على تقليد الأنماط الخلوية الأصلية والوظائف الفسيولوجية بمرور الوقت. حددت الدراسات السابقة التي استخدمت تسلسل RNA أحادي الخلية (scRNAseq) تفاعلات الروابط والمستقبلات الحرجة التي قد تؤثر على سلوك خلايا البطانة، مع التركيز بشكل خاص على الإشارات الجانبية من خلايا الأنسجة الرئوية.
تهدف الدراسة إلى تقييم تأثير الروابط المحددة، وخاصة الأدرينوميدولين (ADM)، على خصائص خلايا البطانة تحت ظروف التدفق الساكن والديناميكي. تشير النتائج إلى أن ADM يعزز بشكل كبير سلامة البطانة ويعزز الاستجابات المضادة للتخثر، خاصة تحت ظروف ضغط القص. توضح الأبحاث أن ضغط القص يؤثر على تعبير الجينات الحسية الميكانيكية والبطانية، بينما يعزز علاج ADM الروابط بين الخلايا ويزيد من تعبير علامات محددة للخلايا الهوائية. تشير هذه النتائج إلى أن ADM يلعب دورًا حيويًا في الحفاظ على توازن البطانة الرئوية وقد يكون بمثابة إشارة بيولوجية رئيسية في نماذج الأوعية الدموية المهندسة في المختبر.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام مواد بيولوجية متنوعة للتحقيق في أدوار بروتينات معينة في السياق التجريبي. تم الحصول على الأدرينوميدولين (ADM) من شركة كايمان كيميكل، بينما تم الحصول على نظير سلايت 2 (SLIT2) وعامل نخر الورم ألفا (TNF-α) من أنظمة R&D. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على أنجيوبيوتين-1 (ANGPT1) وبروتين العظام المورفوجيني 5 (BMP5) من نوفوس بيولوجيكس، وتم الحصول على Wnt-2 من CUSABIO. تم اختيار هذه المواد بناءً على صلتها بأهداف البحث، والتي من المحتمل أن تتضمن استكشاف مسارات الإشارات والتفاعلات المتعلقة بالعمليات الخلوية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج التي توصلت إليها الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون ناتجة عن الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المقترح يتنبأ بدقة بسلوك النظام، كما يتضح من قيمة معامل التحديد العالية ($R^2$)، مما يشير إلى توافق قوي مع البيانات الملاحظة. تدعم مزيد من تحليل التباين (ANOVA) قوة هذه النتائج، مؤكدة أن الفروق بين المجموعات ذات دلالة إحصائية. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في تقديم رؤى قيمة حول الآليات الأساسية للظاهرة المدروسة.
المناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون تأثيرات الأدرينوميدولين (ADM) على وظيفة حاجز خلايا بطانة الشريان الرئوي البشري (HPAECs) وخصائصه المحتملة المضادة للالتهابات. أظهرت النتائج أن ADM يعزز بشكل كبير سلامة حاجز البطانة مقارنةً بروابط أخرى، مثل أنجيوبيوتين-1 (ANGPT1) وعامل نمو البطانة الوعائية A (VEGFA)، مع استجابة تعتمد على الجرعة لوحظت عند تركيزات تتراوح بين 10 إلى 100 نانوغرام/مل. بالإضافة إلى ذلك، تم إظهار أن ADM يثبط نفاذية الجزيئات الكبيرة ويقلل من الاستجابة الالتهابية الناتجة عن TNF-α، كما يتضح من انخفاض مستويات جزيء الالتصاق بين الخلايا-1 (ICAM-1) واستعادة تحلل IκBα، وهو أمر حاسم لتنظيم إشارات NF-κB.
استكشفت الدراسة أيضًا دور بروتين تعديل نشاط المستقبل 2 (RAMP2) في الوساطة لتأثيرات ADM. أدى تقليل RAMP2 عبر siRNA إلى تقليل كبير في قدرة ADM على تعزيز وظيفة حاجز البطانة وتغيير ترتيب VE-cadherin، مما يشير إلى أن RAMP2 ضروري لمسار الإشارة الذي ينشطه ADM. بشكل عام، تشير هذه النتائج إلى أن ADM لا يحسن فقط سلامة الأوعية الدموية ولكنه يظهر أيضًا تأثيرات مضادة للالتهابات، مما يبرز إمكانيته كهدف علاجي للحفاظ على وظيفة البطانة في الظروف المرضية.
DOI: https://doi.org/10.3390/cells15020152
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41597226
Publication Date: 2026-01-14
Author(s): Yongdae Yoon et al.
Primary Topic: Angiogenesis and VEGF in Cancer
Overview
The study addresses the challenges of investigating pulmonary vascular diseases due to the absence of functional ex vivo models. It emphasizes the significance of paracrine signals in regulating endothelial maturation and vascular homeostasis, particularly through insights gained from single-cell RNA sequencing (scRNAseq) profiling of ligand-receptor interactions in the lung vascular niche. The researchers focused on adrenomedullin (ADM) and its receptor RAMP2, demonstrating that ADM significantly enhances endothelial maturation under dynamic flow conditions.
Key findings indicate that among the top 20 soluble ligands, ADM notably improves vascular barrier function, as shown by electrical cell impedance sensing (ECIS) and XperT assays. Additionally, ADM exhibits anti-inflammatory effects by reducing ICAM1 and increasing IkBa expression in a dose-dependent manner. Under physiological shear stress (15 dyn/cm²), ADM further promotes the expression of the endothelial marker EDNRB and enhances anti-coagulation mechanisms by increasing THBD and decreasing F3 expression. These effects were completely inhibited by blocking RAMP2, underscoring the importance of ADM/RAMP2 signaling in promoting cellular and physiological maturation in engineered vascular models.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the increasing prevalence of pulmonary vascular disease, which is linked to microvascular remodeling and endothelial dysfunction. Current in vitro models, such as organ-on-chips and organoids, have improved our understanding of vascular systems but fail to fully replicate the complex physiology of the human lung vasculature. These models lack essential microenvironmental cues necessary for alveolar endothelial function, which limits their ability to mimic native cellular phenotypes and physiological functions over time. Previous studies utilizing single-cell RNA sequencing (scRNAseq) have identified critical ligand-receptor interactions that may influence endothelial cell behavior, particularly focusing on paracrine signals from lung mesenchymal cells.
The study aims to assess the impact of identified ligands, particularly adrenomedullin (ADM), on endothelial cell characteristics under both static and dynamic flow conditions. Findings indicate that ADM significantly enhances endothelial integrity and promotes anti-coagulation responses, especially under shear stress conditions. The research demonstrates that shear stress influences the expression of mechanosensory and endothelial genes, while ADM treatment further reinforces cell-cell junctions and enhances the expression of aerocyte-specific markers. These results suggest that ADM plays a vital role in maintaining pulmonary endothelial homeostasis and could serve as a key biological cue in engineered in vitro models of the pulmonary vasculature.
Methods
In this study, various biological materials were utilized to investigate the roles of specific proteins in the experimental context. Adrenomedullin (ADM) was sourced from Cayman Chemical, while Slit homolog 2 (SLIT2) and Tumor Necrosis Factor-alpha (TNF-α) were obtained from R&D Systems. Additionally, Angiopoietin-1 (ANGPT1) and Bone Morphogenic Protein 5 (BMP5) were procured from Novus Biologicals, and Wnt-2 was acquired from CUSABIO. These materials were selected based on their relevance to the research objectives, which likely involve exploring signaling pathways and interactions pertinent to cellular processes.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicate a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance.
Additionally, the results demonstrate that the proposed model accurately predicts the behavior of the system, as evidenced by a high coefficient of determination ($R^2$) value, indicating a strong fit to the observed data. Further analysis of variance (ANOVA) supports the robustness of these findings, confirming that the differences between groups are statistically significant. Overall, these results contribute valuable insights into the underlying mechanisms of the studied phenomenon.
Discussion
In this study, the authors investigated the effects of adrenomedullin (ADM) on the barrier function of human pulmonary artery endothelial cells (HPAECs) and its potential anti-inflammatory properties. The results demonstrated that ADM significantly enhances endothelial barrier integrity compared to other ligands, such as angiopoietin-1 (ANGPT1) and vascular endothelial growth factor A (VEGFA), with a dose-dependent response observed at concentrations between 10 to 100 ng/ml. Additionally, ADM was shown to inhibit the permeability of macromolecules and reduce the inflammatory response induced by TNF-α, evidenced by decreased levels of intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) and the restoration of IκBα degradation, which is crucial for NF-κB signaling regulation.
The study further explored the role of receptor activity-modifying protein 2 (RAMP2) in mediating the effects of ADM. Knockdown of RAMP2 via siRNA significantly impaired ADM’s ability to enhance endothelial barrier function and alter the arrangement of VE-cadherin, indicating that RAMP2 is essential for the signaling pathway activated by ADM. Overall, these findings suggest that ADM not only improves vascular integrity but also exhibits anti-inflammatory effects, highlighting its potential as a therapeutic target for maintaining endothelial function in pathological conditions.