動脈粥樣硬化中血管平滑肌細(xì)胞轉(zhuǎn)變與疾病風(fēng)險密切相關(guān)

   在冠狀動脈疾?。?span>coronary artery disease, CAD）中，最嚴(yán)重的后果包括動脈粥樣硬化破裂產(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，但越來越多的動物模型實驗證實了它在動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)育為冠狀動脈SMCs后，其表達(dá)是下調(diào)的。在動脈粥樣硬化損傷處，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如何影響這一疾病？在最近的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 小鼠實驗設(shè)計模式圖
  首先來介紹一下作者設(shè)計的動物實驗?zāi)Ｐ汀?span>tamoxifen誘導(dǎo)的基于SMCs特異性的Myh11啟動子調(diào)節(jié)Cre重組酶的特異性表達(dá)，同時該小鼠轉(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)下降與冠狀動脈疾病風(fēng)險上升相關(guān)聯(lián)。

                                          圖4 TCF21表達(dá)的減少與冠狀動脈疾病風(fēng)險的增加有關(guān)