文獻(xiàn)：AAA中內(nèi)皮細(xì)胞在單細(xì)胞水平上的異質(zhì)性和轉(zhuǎn)錄特征

腹主動(dòng)脈瘤(AAA)是一種危及生命的心血管疾病，缺乏臨床預(yù)測指標(biāo)和有效的藥物治療。盡管單細(xì)胞RNA測序(scRNA-seq)技術(shù)揭示了人和小鼠主動(dòng)脈AAA過程中不同細(xì)胞類型的細(xì)胞異質(zhì)性和分子變化，但對于內(nèi)皮細(xì)胞在AAA中的異質(zhì)性及其可塑性的深入研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仍然不足。近期，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所研究員楊志偉團(tuán)隊(duì)在Theranostics（IF 13.3）上發(fā)表了題為“Single-cell RNA sequencing reveals endothelial cell heterogeneity and Sox18-mediated EndMT in abdominal aortic aneurysm”的研究論文，研究揭示了AAA中內(nèi)皮細(xì)胞在單細(xì)胞水平上的異質(zhì)性和轉(zhuǎn)錄特征，并證明了Sox18介導(dǎo)的內(nèi)皮-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化（EndMT）在AAA中的作用，為AAA干預(yù)提供了新的見解和一個(gè)有前景的治療靶點(diǎn)。

· 維真助力 - AAV·
基因信息：Sox18，性別決定區(qū)Y框蛋白18
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：5月齡雄性小鼠
病毒產(chǎn)品：AAV9-ICAM2-Sox18-p2A（9.10×10^13 vg/mL）、AAV9-ICAM2-Control（7.08×10^13 vg/mL）
注射方式：單側(cè)尾靜脈注射
病毒用量：2×10^12particles，200μL

研究結(jié)果分享
1、單細(xì)胞RNA測序揭示AAA中ECs的細(xì)胞異質(zhì)性
研究人員利用AngII聯(lián)合鹽(AngII+HS)成功誘導(dǎo)C57BL/6J小鼠形成AAA， 并對AngII+HS誘導(dǎo)組和對照組小鼠的腹主動(dòng)脈進(jìn)行scRNA-seq分析，共鑒定出11種主要細(xì)胞類型，包括成纖維細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等，每種細(xì)胞類型都有不同的基因特征。進(jìn)一步的細(xì)胞成分定量分析顯示，與對照組相比，AngII+HS組VSMCs比例減少，巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞比例增加，這與AAA的血管變性和炎癥進(jìn)展特征一致。為深入了解AAA中ECs的異質(zhì)性，研究人員對scRNA-seq 數(shù)據(jù)中的ECs進(jìn)行細(xì)分，識(shí)別出4個(gè)EC亞群（c11、c12、c13、c17），其中c17為淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞（LECs），c11、c12、c13 為血管內(nèi)皮細(xì)胞（VECs）。內(nèi)皮細(xì)胞系進(jìn)一步分為4個(gè)功能各異的亞群，分別命名為Cd36+脂質(zhì)代謝型ECs ( c12 )、Fn1+間質(zhì)樣ECs ( c11 )、Lrg1+活化的ECs ( c13 )和Mmrn1+淋巴樣ECs ( c17 )，它們通過各自不同的分子和功能特征對AAA的發(fā)病機(jī)制做出了獨(dú)特的貢獻(xiàn)。

2、AAA 中內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)錄重編程，呈現(xiàn)EndMT特征
為了闡明血管內(nèi)皮細(xì)胞在腹主動(dòng)脈瘤發(fā)生發(fā)展過程中的分子變化，進(jìn)行了差異基因表達(dá)分析。結(jié)果顯示，與對照組相比，AngII+HS組ECs中有401個(gè)顯著上調(diào)基因和488個(gè)顯著下調(diào)基因。GO富集分析表明，上調(diào)基因主要富集于細(xì)胞外基質(zhì)組織、細(xì)胞遷移正調(diào)控和炎癥相關(guān)通路；下調(diào)基因主要與細(xì)胞-細(xì)胞黏附、細(xì)胞-基質(zhì)黏附以及細(xì)胞骨架組織調(diào)控相關(guān)。GSEA顯示，AngII+HS處理的小鼠內(nèi)皮細(xì)胞上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞外基質(zhì)組織和免疫反應(yīng)顯著激活，表明ECs激活。以上表明AAA進(jìn)展涉及內(nèi)皮細(xì)胞深刻的轉(zhuǎn)錄重新編程，其特征是典型的內(nèi)皮功能(如細(xì)胞-細(xì)胞連接維持和黏附特性)的進(jìn)行性喪失和間質(zhì)效應(yīng)功能(如遷移、ECM重塑、膠原沉積)的同時(shí)獲得。這種表型轉(zhuǎn)換概括了內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EndMT)的核心特征，提示它可能參與AAA的病理生物學(xué)，并強(qiáng)調(diào)在AAA進(jìn)展中進(jìn)一步研究這一過程的必要性。接下來，研究人員驗(yàn)證了在腹主動(dòng)脈中EndMT的發(fā)生，并可能是疾病早期事件。

3、Sox18過表達(dá)對AngII+HS誘導(dǎo)的內(nèi)源性MT和AAA的保護(hù)作用
研究人員鑒定了在AAA中控制EC表型和EndMT的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，發(fā)現(xiàn)Sox18的表達(dá)差異最為顯著。生物信息學(xué)分析顯示，在多種AAA模型中，Sox18均一致下調(diào)，并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Sox18在AngII+HS誘導(dǎo)的AAA小鼠主動(dòng)脈ECs以及人類AAA樣本中的下調(diào)。基于這些發(fā)現(xiàn)，研究人員提出Sox18下調(diào)可能啟動(dòng)AAA中的EndMT。通過Sox18敲低實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Sox18在維持正常EC表型中不可或缺的作用。機(jī)制研究表明Sox18沉默通過激活PI3K/Akt信號(hào)通路促進(jìn)EndMT。為了進(jìn)一步研究Sox18在EndMT和AAA發(fā)病機(jī)制中的作用，將內(nèi)皮特異性AAV9-ICAM2-Sox18注射到小鼠體內(nèi)，并成功在小鼠主動(dòng)脈內(nèi)膜過表達(dá)Sox18。伊文思藍(lán)滲透性分析表明，與對照組相比，過表達(dá)Sox18顯著改善了內(nèi)皮屏障的完整性。Sox18過表達(dá)顯著上調(diào)了主動(dòng)脈內(nèi)膜內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志基因，下調(diào)了間充質(zhì)標(biāo)志基因。CD31+α-SMA+細(xì)胞百分率的下降進(jìn)一步證實(shí)了Sox18對EndMT的抑制作用，Sox18過表達(dá)顯著減少了AngII+HS誘導(dǎo)的AAA形成。以上結(jié)果證明了Sox18在體內(nèi)對EndMT和AAA的形成具有保護(hù)作用。

結(jié)論

本研究揭示了四個(gè)不同的EC亞群在AAA發(fā)展過程中經(jīng)歷了不同的比例變化，強(qiáng)調(diào)了EC的可塑性，并強(qiáng)調(diào)了炎癥、脂代謝和ECM重塑在主動(dòng)脈瘤發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵參與。更重要的是，本研究證明EndMT是AAA中的一種統(tǒng)一現(xiàn)象，Sox18是通過調(diào)節(jié)EndMT來緩解AAA的新的治療靶點(diǎn)。這些發(fā)現(xiàn)不僅促進(jìn)了對AAA發(fā)病機(jī)制的理解，也為開發(fā)基于EC的主動(dòng)脈瘤疾病的創(chuàng)新治療策略奠定了基礎(chǔ)。