简介
年6月，来自美国斯坦福大学医学院的研究人员在NatureMedicine期刊上发表了题为AtheroprotectiverolesofsmoothmusclecellphenotypicmodulationandtheTCF21diseasegeneasrevealedbysingle-cellanalysis的研究性文章，通过单细胞转录组测序技术，全面表征了小鼠和人类动脉粥样硬化病变中体内表型转化SMC的转录特征。并在人CAD相关的组织中发现较高的TCF21表达水平与降低的CAD风险相关，确立了TCF21基因和SMC表型转化在冠状动脉疾病中的保护作用。这项研究结果对于动脉粥样硬化临床治疗具有巨大的指导意义。
研究背景
冠状动脉粥样硬化性心脏病(CADs)是世界范围内死亡的主要原因。在动脉粥样硬化过程中，来自血管壁的平滑肌细胞(SMCs)可能通过表型调节参与纤维帽和潜在的坏死核心的形成，SMCs在动脉粥样硬化刺激下去分化、增殖和迁移，但其潜在机制尚不明确。TCF21基因是碱性螺旋-环-螺旋家族的成员之一，也是心脏成纤维细胞发育时所必需的基因，但是在最终成为人冠状动脉SMC(HCASMCs)时下调，表明TCF21基因的持续表达使这些前体细胞远离SMC谱系。本研究通过单细胞转录组测序技术探索小鼠体内表型转化SMC的转录特征，探索动脉粥样硬化性心血管疾病的治疗新策略。研究方法
人体标本：患者的动脉粥样硬化斑块
动物研究：ApoE-/-小鼠、SMC特异性TCF21基因敲除小鼠（SMClin-KO）
基因测序：单细胞转录组测序
研究结果
1、单细胞转录组描述了小鼠动脉粥样硬化中的细胞组成并揭示了SMC表型转化过程中Tcf21表达上升研究人员收集三组（Baseline、高脂喂养8weeks、高脂喂养16weeks）小鼠主动脉根部和升主动脉的细胞，通过流式细胞技术将细胞分为2组：tdt+(SMC起源)和tdt?(所有其他细胞类型)细胞，之后通过对tdt+和tdt?两种类型细胞进行单细胞转录组测序，并对三个时间节点进行统计分析。研究发现随着高脂因素时间延长，表型改变的SMC数量逐渐增多。此外，疾病相关的细胞主要来源于tdt+细胞，且SMC表型转化过程中Tcf21表达上升。2、体内SMC表型转化形成一种特殊的成纤维细胞表型研究人员对不同时间点的数据整合分析，发现在疾病相关的细胞群中，SMC分化相关的标记基因，包括Tagln和Cnn1的表达水平呈下降的趋势，而SMC去分化标记基因Lgals3表达水平呈上升趋势，揭示了SMC表型转化的进行。此外，研究结果揭示了细胞转录特征朝成纤维细胞方向改变。细胞表型转化过程中的差异基因主要富集于肝星状细胞集合、整合素及其相关激酶信号通路中。且研究人员证实了表型转化的细胞不是来源于巨噬细胞表型。3、SMCs中TCF21基因的缺失抑制表型转化过程为进一步探究TCF21基因在细胞表型转化过程中的作用，研究人员构建了SMC特异性TCF21基因敲除小鼠（SMClin-KO），对高脂喂养16周的野生型小鼠和SMClin-KO小鼠的主动脉根和升主动脉中进行了单细胞转录组测序，检测收缩型SMC和纤维肌细胞的比例。研究结果发现，SMClin-KO小鼠中SMC表型转化水平明显降低。SMC中TCF21基因丢失抑制了细胞的表型改变过程，且动脉粥样硬化斑块触纤维帽中纤维肌细胞数量减少。4、患者冠状动脉调节型SMCs单细胞转录组测序揭示了类似的纤维细胞表型为了明确在小鼠上所观察到的细胞群现在是否也出现在人类病变组织，研究人员通过收集患者冠状动脉硬化斑块组织并进行单细胞转录组测序分析。通过对应的基因标记从而鉴定相关的细胞类群，其中SMC和成纤维细胞两个类群中，SMC分化基因CNN1表达水平下降，表型转化基因FN1和LUM表达水平增加，揭示了这两个类群细胞通过表型转化成为成纤维细胞的SMC。5、TCF21基因和人冠状动脉SMC(HCASMC)表型调节相关在纤维肌细胞和SMC这两个类群中，研究人员对差异基因和SMC表型做了相关性分析。研究结果显示TCF21基因表达水平和SMC分化基因呈明显的负相关，揭示了TCF21基因和SMC的表型调节有关。研究人员进一步在HCASMC细胞中过表达TCF21基因，结果显示SMC表型转化的相关基因明显上调。6、TCF21基因的表达下降可能增加冠心病的风险为进一步探究TCF21基因表达水平与患者冠心病风险的相关性，研究人员分析了q23.2位点的全基因组关联分析单核苷酸多态性（SNP）基因型与TCF21表达之间的关系。研究结果显示，各SNP的冠心病风险等位基因与TCF21基因的表达水平下降相关。且eQTL分析揭示了TCF21基因的表达对冠心病具有保护作用。一点讨论
动脉粥样硬化是冠心病的主要原因。血管平滑肌细胞在动脉粥样硬化的刺激下，通过表型转化去分化，增殖迁移，影响动脉斑块的进展。本研究通过单细胞转录组测序，全面揭示小鼠和患者冠状动脉粥样硬化斑块在SMC表型转化的转录特征，且这些SMC可转化为成纤维细胞样细胞，并非巨噬细胞表型。在小鼠中敲除TCF21基因明显抑制了SMC的表型调节，且动脉斑块病变处的纤维细胞减少。此外，在患者冠状动脉病变中，TCF21基因水平和细胞表型改变相关，TCF21水平下降增加冠心病的风险。本项研究成果证明了TCF21基因调节SMC表型改变在冠状动脉疾病中的保护作用。
预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇