流体壁せん断応力と固体円周ひずみとの相互作用は、内皮遺伝子発現に影響します

血管の壁を覆う内皮細胞は、WSSとCS（応力相角-SPA）の間の側期相角によって特徴付けられる壁せん断応力（WSS）と円周応力（CS）に同時に露出します。冠動脈など、非常に非同期血行動態（-180°に近いSPA）を備えた循環の領域は、アテローム性動脈硬化症や内膜過形成などの病理学的状態の発症に関連していますが、同期領域（SPAに近い0°）は病気の節約に関連しています。本研究は、非同期血行動態（SPA = -180°）および同期血行動態（SPA = 0°）の下で42のアテローム性動脈硬化症関連遺伝子の内皮細胞遺伝子発現を評価します。この研究では、新規バイオリアクターを使用して、SPA = 0またはSPA = -180の脈拍WSSとCSの組み合わせにさらされたウシ大動脈内皮細胞（BAEC）の細胞応答を調査しました。42個の遺伝子のPCRアレイを使用して、7時間のテスト期間にわたって非反転副鼻腔WSS（10±10 Dyne/cm2）およびCS（4±4％）にさらされたBAECが、SPAによって制御された17の遺伝子が表示されたと判断しました。= -180°、それらのほとんどは、NFκBおよび他のNFκB標的遺伝子を含むプロアテロゲン性です。SPA = -180°によるNFκBP50/P105およびP65のUP調節は、ウエスタンブロットと免疫蛍光染色によって確認されました。これらのデータは、非同期血行動態（SPA = -180°）が、せん断応力反転のない同期血行動態と比較して、内皮細胞のプロアテロジェン性応答を誘発できることを示唆しています。

Endothelial cells lining the walls of blood vessels are exposed simultaneously to wall shear stress (WSS) and circumferential stress (CS) that can be characterized by the temporal phase angle between WSS and CS (stress phase angle - SPA). Regions of the circulation with highly asynchronous hemodynamics (SPA close to -180°) such as coronary arteries are associated with the development of pathological conditions such as atherosclerosis and intimal hyperplasia whereas more synchronous regions (SPA closer to 0°) are spared of disease. The present study evaluates endothelial cell gene expression of 42 atherosclerosis-related genes under asynchronous hemodynamics (SPA=-180 °) and synchronous hemodynamics (SPA=0 °). This study used a novel bioreactor to investigate the cellular response of bovine aortic endothelial cells (BAECS) exposed to a combination of pulsatile WSS and CS at SPA=0 or SPA=-180. Using a PCR array of 42 genes, we determined that BAECS exposed to non-reversing sinusoidal WSS (10±10 dyne/cm2) and CS (4 ± 4%) over a 7 hour testing period displayed 17 genes that were up regulated by SPA = -180 °, most of them pro-atherogenic, including NFκB and other NFκB target genes. The up regulation of NFκB p50/p105 and p65 by SPA =-180° was confirmed by Western blots and immunofluorescence staining demonstrating the nuclear translocation of NFκB p50/p105 and p65. These data suggest that asynchronous hemodynamics (SPA=-180 °) can elicit proatherogenic responses in endothelial cells compared to synchronous hemodynamics without shear stress reversal, indicating that SPA may be an important parameter characterizing arterial susceptibility to disease.