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背景
外周动脉疾病(PAD)仍然是全球的健康负担，影响着全球2亿人。药物治疗的最新进展减少了PAD患者的主要不良肢体事件。然而，只有采用自体静脉移植或假体移植旁路术对闭塞性PAD引起的严重肢体缺血进行手术治疗，才能挽救受损肢体。自体静脉旁路移植已被证明优于人工血管移植。然后25-45%的自体静脉移植用于PAD，在术后第一年出现狭窄或阻碍。隐静脉来源的冠状动脉搭桥术最初一年的失败率为10-15%。静脉移植失败的原因包括远端血流不畅、远端动脉疾病的进展、吻合口增生和技术问题。静脉移植物形成与动脉粥样硬化具有共同组织学特征的壁病变，包括巨噬细胞泡沫细胞的堆积。先前的报告显示了发炎静脉移植物有斑块破裂迹象。
简介
年4月6日，来自哈佛医医院的MasanoriAikawa博士及其团队在Circulation(IF:23.)杂志上发表名为SystemsApproachtoDiscoveryofTherapeuticTargetsforVeinGraftDiseasePARαPivotallyRegulatesMetabolism,Activation,andHeterogeneityofMacrophagesandLesionDevelopment的研究[1]。
主要结果
脂肪喂养的Ldrr-/-小鼠中静脉移植物损伤的发生
同基因供体小鼠的下腔静脉与颈动脉端对端吻合，形成静脉移植(图1A)。与正喂养常(NC)的C57BL/6野生型(WT)小鼠相比，脂肪喂养的LDL受体缺陷(Ldlr-/-)小鼠中植入后四周的静脉移植物壁较厚(图1B)。喂食脂肪的Ldlr-/-小鼠显示病变发展加速(图1C)，中静脉横截面组织学与3D超声容积相关。静脉移植病变含有巨噬细胞和平滑肌细胞(SMC)(图1D)。脂肪喂养的Ldlr-/-小鼠中的循环CD45+细胞多于NC喂养的WT小鼠，Ly6C++单核细胞比例较高，而CD19+B细胞和CD3+T细胞部分保持均匀。
图1.静脉移植靶点的发现
网络分析、通路富集和目标优先化表明PPARα为候选目标
我们从第4周终点VG组织层静态蛋白质组(图1F)和全静脉移植物病变发展的动力学蛋白质组概况(图1G)中筛选出的蛋白质构建了我们的通路网络(图2)。对于第一个组织层网络(图2A)，我们输入了阳性病变Ldlr-/-NEO和ADV层或野生型全静脉移植中升高的蛋白(图1F中的簇2)。阳性病变静态蛋白质组(如Ldlr-/-NEO和ADV层)显示出与炎症和细胞外基质重塑相关的丰富生物过程(图2A)。
图2.静态蛋白质组学的通路网络
巨噬细胞PPARαsiRNA沉默加速静脉移植物病变发展
通过体内递送PPARαsiRNA或包封在巨噬细胞靶向脂质纳米颗粒C12-中的对照siRNA，检测静脉移植物损伤处巨噬细胞中PPARα功能的丧失。我们在Ldlr-/-小鼠的腹腔巨噬细胞和脾单核细胞中证实了PPARα沉默。整个研究为盲法进行，直至所有分析都完成(图3A，上图)。超声3D测量显示，接受siPPARα治疗的小鼠的静脉移植物的壁体积和厚度高于对照组(图3B；图3C)。葡萄糖摄取增强是炎症组织的一个特征，与对照组相比，PPARαsiRNA中的葡萄糖摄取似乎也增加了(图3D)。
图3.体内PPARα功能丧失和功能增益的研究
葡萄糖在细胞内摄取和糖酵解涉及几个受PPARα调控的蛋白：GLUT1、HXK和TPI1(图6B)。全细胞代谢组学显示，经LPS刺激后1小时和4小时的人类原代巨噬细胞内葡萄糖水平均升高，但PPARα激活后下降，而二磷酸己糖和二羟基丙酮(DHAP)升高(图6C)。柠檬酸在M(LPS)中升高，类似于LPS启动的小鼠巨噬细胞，而在PPARα激活时降低。随着三羧酸(TCA)循环中间产物异柠檬酸的增加(图6D)，表明在LPS激活过程中，从糖酵解到三羧酸(TCA)是一种优先的前驱机制，而不是LPS激活期间预期的过量线粒体柠檬酸的胞质逸出(图6E)。
图6.PBMC来源的巨噬细胞的全细胞代谢组学和代谢功能
线粒体脂质组学显示PPARα活化降低了人M(LPS)中的神经酰胺等鞘脂类降解分子(图6K)。这可能表明线粒体膜来源的鞘脂的降解减少，从而保持膜的完整性和流动性。由此产生的“渗漏”膜保持高线粒体膜电位和“适应性”。M(-)巨噬细胞中包含的TMRM高细胞多于TMRM低细胞(图7A)，这与M(LPS)经pemafibrate处理后，无PPARα沉默的情况类似(图7A)。相反，当PPARα被沉默或pemafibrate被抑制时，M(LPS)中TMRM高细胞的频率低于TMRM低细胞(图7A)。
图7.PPARα对线粒体的影响
结论及展望
在实验性静脉移植疾病模型中，利用蛋白质组学、网络分析和高分辨率超声，我们建立了一个发现平台来识别新的治疗靶点。PPARα激活可抑制静脉移植和动静脉瘘(AVF)病变的发展。PPARα通过影响巨噬细胞异质性、线粒体完整性和代谢组学来降低巨噬细胞活化。外周动脉疾病和慢性肾脏疾病的发病率正在增加，因此需要进行静脉移植和AVF手术。静脉移植和AVF衰竭缺乏有效的治疗方案。本研究的目标旨在发现适用于此类疾病的平台。本研究探索了静脉移植炎症的潜在驱动因素，并确定PPARα作为一种新的潜在药物治疗这种未满足的医疗需求。
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