Exploring the potential link between heme and lipid metabolism in endothelial cells: a differential expression analysis

Endothelial heme dynamics play a crucial role during angiogenesis. Beyond its incorporation into hemoproteins, heme orchestrates various cellular functions, including energetic metabolism which is known to be an essential driver of angiogenesis. Recent studies have highlighted a link between intracellular heme homeostasis and mitochondrial metabolism. In particular, intracellular heme perturbations result in alterations in tricarboxylic acid (TCA) flux, availability of TCA intermediates and their shuttling into interlinked metabolic pathways, including cholesterol synthesis and fatty acid oxidation (FAO). To further investigate the intriguing link between heme and lipid metabolism in endothelial cells (EC), we conducted differential expression analysis on bulk RNA-seq databases from human EC. Firstly, we focused on models of phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH)-dependent heme deficiency and cholesterol synthesis inhibition and analysed the lipid-related and heme-related differentially expressed genes in these two conditions, respectively. Additionally, we compared the gene expression profiles of angiogenic EC derived from human tumors, and quiescent EC derived from matched healthy tissues. The results from this analysis indicate that heme metabolism and lipid metabolism influence each other and provide new insights that can be explored in human diseases characterized by aberrant vascularization.

L'eme nelle cellule endoteliali svolge un ruolo cruciale durante l'angiogenesi. Oltre alla sua incorporazione nelle emoproteine, l'eme coordina varie funzioni cellulari, incluso il metabolismo energetico, che è noto per essere un motore essenziale dell'angiogenesi. Studi recenti hanno evidenziato un legame tra l'omeostasi intracellulare dell'eme e il metabolismo mitocondriale. In particolare, le perturbazioni dell'eme intracellulare comportano alterazioni nel flusso dell'acido tricarbossilico (TCA), nella disponibilità degli intermedi del TCA e nel loro spostamento verso vie metaboliche interconnesse, inclusa la sintesi del colesterolo e l'ossidazione degli acidi grassi (FAO). Per approfondire l'interessante legame tra eme e metabolismo lipidico nelle cellule endoteliali, abbiamo condotto un'analisi dell'espressione differenziale su database di RNA-seq da cellule endoteliali umane. In primo luogo, ci siamo concentrati su modelli di carenza di eme dipendente dalla fosfoglicerato deidrogenasi (PHGDH) e sull'inibizione della sintesi del colesterolo, analizzando rispettivamente i geni espressi in modo differenziale legati ai lipidi e all'eme in queste due condizioni. Inoltre, abbiamo confrontato i profili di espressione genica delle cellule endoteliali angiogeniche derivate da tumori umani e delle cellule endoteliali quiescenti derivate da tessuti sani corrispondenti. I risultati di questa analisi indicano che il metabolismo dell'eme e quello lipidico si influenzano a vicenda, offrendo nuove prospettive di ricerca da esplorare nelle patologie umane caratterizzate da una vascolarizzazione anomala.