動(dòng)脈粥樣硬化中血管平滑肌細(xì)胞轉(zhuǎn)變與疾病風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)
在冠狀動(dòng)脈疾病（coronary artery disease, CAD）中，最嚴(yán)重的后果包括動(dòng)脈粥樣硬化破裂產(chǎn)生血栓并導(dǎo)致心肌梗塞。與“穩(wěn)定的”冠狀動(dòng)脈病變相比，那些易損傷的斑塊特征包括：大量壞死的脂質(zhì)核心和一層薄的“纖維帽”。在動(dòng)脈粥樣硬化中，來自血管壁的平滑肌細(xì)胞（smooth muscle cells， SMCs）在某些應(yīng)激條件下發(fā)生去分化、增殖、遷移等“轉(zhuǎn)化”并對“纖維帽”和壞死核心都有促進(jìn)作用。而這種“轉(zhuǎn)化”過程中，SMCs轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞N不同的表型：一是促炎、功能異常的巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞，特征為巨噬細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志Lgals3的表達(dá)上調(diào)。二是能產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)的“合成型”平滑肌細(xì)胞，能促進(jìn)“纖維帽”和反正血栓和心肌梗塞。雖然關(guān)于平滑肌細(xì)胞“轉(zhuǎn)化”的機(jī)制仍不清楚，但越來越多的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)證實(shí)了它在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成過程中的重要作用。有研究表明約斑塊中30%為SMCs，但這些細(xì)胞的表型和功能還遠(yuǎn)未研究清楚。
TCF21是CAD相關(guān)基因中的一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。TCF21是心肌成纖維細(xì)胞發(fā)育所必需的，但發(fā)育為冠狀動(dòng)脈SMCs后，其表達(dá)是下調(diào)的。在動(dòng)脈粥樣硬化損傷處，TCF21在許多細(xì)胞中均大量表達(dá)。但其中仍有一些基本的問題沒有解答：在病變過程中，那些細(xì)胞類型表達(dá)HCF21；TCF21對這些細(xì)胞有何影響；TCF21如何影響這一疾?。吭谧罱?span>Nature Medicine雜志上（doi: 10.1038/s41591-019-0512-5.），作者以單細(xì)胞測序技術(shù)為基礎(chǔ)對這些問題進(jìn)行了深入研究。
圖1 小鼠實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模式圖
首先來介紹一下作者設(shè)計(jì)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?span>tamoxifen誘導(dǎo)的基于SMCs特異性的Myh11啟動(dòng)子調(diào)節(jié)Cre重組酶的特異性表達(dá)，同時(shí)該小鼠轉(zhuǎn)入了Cre調(diào)節(jié)表達(dá)tandem dimer Tomato（tdT，紅色熒光蛋白報(bào)告基因）系統(tǒng)進(jìn)行追蹤，其遺傳背景為apoe-/-小鼠。在高脂飼料喂養(yǎng)前，tamoxifen處理后，所有SMCs均被熒光標(biāo)記。在高脂喂養(yǎng)8周和16周后，作者通過流式分選主動(dòng)脈根部斑塊tdT陽性和陰性的細(xì)胞分別進(jìn)行10x Chromium單細(xì)胞測序。分析結(jié)果如圖2所示。在高脂喂養(yǎng)后，modulated SMC細(xì)胞數(shù)逐漸增多；而且SMC分為兩個(gè)類群：SMC1和SMC2。成纖維細(xì)胞中，TCF21表達(dá)量最高，而且在疾病進(jìn)程中表達(dá)量逐漸下降。
圖2 小鼠主動(dòng)脈根部粥樣硬化斑轉(zhuǎn)錄組特征及TCF21的表達(dá)特征
為了研究TCF21在SMC“轉(zhuǎn)化”過程中的作用，作者在上述小鼠模中進(jìn)一步特異性敲除SMC中TCF21基因后，再次進(jìn)行了單細(xì)胞測序分析。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)TCF21敲除后SMC“轉(zhuǎn)化”（fibromyocyte）細(xì)胞數(shù)量顯著下降。結(jié)果如圖3所示。
圖3 TCF21敲除后顯著抑制SMC modulation
最后，作者在臨床樣品中也得到相同結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)TCF21表達(dá)下降與冠狀動(dòng)脈疾病風(fēng)險(xiǎn)上升相關(guān)聯(lián)。
圖4 TCF21表達(dá)的減少與冠狀動(dòng)脈疾病風(fēng)險(xiǎn)的增加有關(guān)