Secretion and gene expression of proatherosclerotic cytokines IL6 and IL8 by endothelial cells exposed to mutagen
Authors: Синицкий М.Ю. , Цепокина А.В. , Кутихин А.Г. , Шишкова Д.К. , Понасенко А.В. 
Published: February 2021

Атеросклероз занимает лидирующую позицию в структуре заболеваемости и смертности среди всей сердечно-сосудистой патологии как в России, так и во всем мире. Имеются свидетельства того, что в развитии эндотелиальной дисфункции, являющейся первым этапом атерогенеза, помимо классических факторов риска также играют роль соматические мутации, а в атеросклеротических бляшках и пораженных сосудах отмечается повышенный уровень различных ДНК аддуктов. Однако остается открытым вопрос о фундаментальных основах роли соматических мутаций в патогенезе атеросклероза, что наиболее важно в условиях увеличения генотоксической нагрузки на организм человека, особенно в регионах с развитой промышленностью. Целью данного исследования явилось изучение особенностей секреции проатеросклеротических цитокинов IL-6 и IL-8 и экспрессии их генов в культурах первичных эндотелиальных клеток коронарной и внутренней грудной артерий, различающихся по степени подверженности атеросклерозу и экспонированных мутагеном алкилирующего механизма действия митомицином С. Концентрация изученных цитокинов в культуральной среде и уровень мРНК соответствующих генов измерялись методами количественной полимеразной цепной реакции и иммуноферментного анализа в двух временных точках - непосредственно после 6 часов экспозиции клеток митомицином С (первая временная точка) и после 6 часов экспозиции клеток мутагеном с последующими сутками культивирования в культуральной среде без митомицина С (вторая временная точка). Установлено, что в первой временной точке в экспонированных митомицином С культурах наблюдается статистически значимое снижение секреции и экспрессии гена IL8, а также снижение уровня мРНК гена IL6. Во второй временной точке, наоборот, концентрация и уровень мРНК гена IL8, а также генная экспрессия IL6 резко возрастали в культурах, экспонированных митомицином С по сравнению с неэкспонированным контролем (p<0,01), причем эндотелиальные клетки коронарной артерии, наиболее часто поражаемой атеросклерозом, были более чувствительны к мутагенному воздействию, чем эндотелиальные клетки внутренней грудной артерии, в наименьшей степени подверженной атерогенезу. Таким образом, впервые в эксперименте in vitro показаны мутаген-индуцированные изменения характера секреции и экспрессии генов проатеросклеротических цитокинов IL-6 и IL-8 в культурах первичных эндотелиальных клеток различных артерий человека.

Atherosclerosis is a leader in morbidity and mortality among all cardiovascular pathologies both in Russia and around the world. Nowadays there are evidences that somatic mutations in addition to classical risk factors can play a role in the development of endothelial dysfunction - the initial stage of atherogenesis, and atherosclerotic plaques are characterized by increased level of various DNA adducts. At the same time, a fundamental base of the contribution of mutagenesis to atherogenesis is still unstudied thought it is important for industrial regions with high genotoxic risk The aim of this research was to study the secretion and gene expression of proatherosclerotic cytokines IL-6 and IL-8 by primary human coronary- and internal thoracic artery endothelial cells characterized by different sensitivity to atherogenesis and exposed to alkylating mutagen mitomycin C. Concentration of the studied cytokines in culture medium and mRNA level of the corresponding genes were measured using quantitative polymerase chain reaction and enzyme-linked immunosorbent assay at two time points - immediately after 6 hours of cell incubation with mitomycin C and after 6 hours of cell incubation with mutagen followed by 24 hours incubation in the complete media without mitomycin C. It was found that at the first time point, a significant decrease in the secretion and gene expression of IL-8, as well as a decrease in the mRNA level of the IL-6 gene in the exposed culture was discovered. At the second time point, on the contrary, the concentration and mRNA level of IL-8, as well as expression of the IL6 gene sharply increased in cultures exposed to mitomycin C in comparison with control (p <0.01), and the coronary artery cells were more sensitive to mutagenic effects than the cells of the internal thoracic artery. Thus, for the first time in in vitro experiment, mutagen-induced changes in the secretion and gene expression of proatherosclerotic cytokines IL-6 and IL-8 in primary human endothelial cells derived from various arteries have been shown.