文獻：AAA中內(nèi)皮細胞在單細胞水平上的異質(zhì)性和轉錄特征

腹主動脈瘤(AAA)是一種危及生命的心血管疾病，缺乏臨床預測指標和有效的藥物治療。盡管單細胞RNA測序(scRNA-seq)技術揭示了人和小鼠主動脈AAA過程中不同細胞類型的細胞異質(zhì)性和分子變化，但對于內(nèi)皮細胞在AAA中的異質(zhì)性及其可塑性的深入研究和實驗驗證仍然不足。近期，中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所研究員楊志偉團隊在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)皮細胞在單細胞水平上的異質(zhì)性和轉錄特征，并證明了Sox18介導的內(nèi)皮-間充質(zhì)細胞轉化（EndMT）在AAA中的作用，為AAA干預提供了新的見解和一個有前景的治療靶點。

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基因信息：Sox18，性別決定區(qū)Y框蛋白18
實驗動物：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：單側尾靜脈注射
病毒用量：2×10^12particles，200μL

研究結果分享
1、單細胞RNA測序揭示AAA中ECs的細胞異質(zhì)性
研究人員利用AngII聯(lián)合鹽(AngII+HS)成功誘導C57BL/6J小鼠形成AAA， 并對AngII+HS誘導組和對照組小鼠的腹主動脈進行scRNA-seq分析，共鑒定出11種主要細胞類型，包括成纖維細胞、血管平滑肌細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等，每種細胞類型都有不同的基因特征。進一步的細胞成分定量分析顯示，與對照組相比，AngII+HS組VSMCs比例減少，巨噬細胞和中性粒細胞比例增加，這與AAA的血管變性和炎癥進展特征一致。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進行細分，識別出4個EC亞群（c11、c12、c13、c17），其中c17為淋巴管內(nèi)皮細胞（LECs），c11、c12、c13 為血管內(nèi)皮細胞（VECs）。內(nèi)皮細胞系進一步分為4個功能各異的亞群，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)病機制做出了獨特的貢獻。

2、AAA 中內(nèi)皮細胞發(fā)生轉錄重編程，呈現(xiàn)EndMT特征
為了闡明血管內(nèi)皮細胞在腹主動脈瘤發(fā)生發(fā)展過程中的分子變化，進行了差異基因表達分析。結果顯示，與對照組相比，AngII+HS組ECs中有401個顯著上調(diào)基因和488個顯著下調(diào)基因。GO富集分析表明，上調(diào)基因主要富集于細胞外基質(zhì)組織、細胞遷移正調(diào)控和炎癥相關通路；下調(diào)基因主要與細胞-細胞黏附、細胞-基質(zhì)黏附以及細胞骨架組織調(diào)控相關。GSEA顯示，AngII+HS處理的小鼠內(nèi)皮細胞上皮-間充質(zhì)轉化、細胞外基質(zhì)組織和免疫反應顯著激活，表明ECs激活。以上表明AAA進展涉及內(nèi)皮細胞深刻的轉錄重新編程，其特征是典型的內(nèi)皮功能(如細胞-細胞連接維持和黏附特性)的進行性喪失和間質(zhì)效應功能(如遷移、ECM重塑、膠原沉積)的同時獲得。這種表型轉換概括了內(nèi)皮-間充質(zhì)轉化(EndMT)的核心特征，提示它可能參與AAA的病理生物學，并強調(diào)在AAA進展中進一步研究這一過程的必要性。接下來，研究人員驗證了在腹主動脈中EndMT的發(fā)生，并可能是疾病早期事件。

3、Sox18過表達對AngII+HS誘導的內(nèi)源性MT和AAA的保護作用
研究人員鑒定了在AAA中控制EC表型和EndMT的關鍵轉錄因子，發(fā)現(xiàn)Sox18的表達差異最為顯著。生物信息學分析顯示，在多種AAA模型中，Sox18均一致下調(diào)，并通過實驗證實了Sox18在AngII+HS誘導的AAA小鼠主動脈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AAA中的EndMT。通過Sox18敲低實驗證實了Sox18在維持正常EC表型中不可或缺的作用。機制研究表明Sox18沉默通過激活PI3K/Akt信號通路促進EndMT。為了進一步研究Sox18在EndMT和AAA發(fā)病機制中的作用，將內(nèi)皮特異性AAV9-ICAM2-Sox18注射到小鼠體內(nèi)，并成功在小鼠主動脈內(nèi)膜過表達Sox18。伊文思藍滲透性分析表明，與對照組相比，過表達Sox18顯著改善了內(nèi)皮屏障的完整性。Sox18過表達顯著上調(diào)了主動脈內(nèi)膜內(nèi)皮細胞標志基因，下調(diào)了間充質(zhì)標志基因。CD31+α-SMA+細胞百分率的下降進一步證實了Sox18對EndMT的抑制作用，Sox18過表達顯著減少了AngII+HS誘導的AAA形成。以上結果證明了Sox18在體內(nèi)對EndMT和AAA的形成具有保護作用。

結論

本研究揭示了四個不同的EC亞群在AAA發(fā)展過程中經(jīng)歷了不同的比例變化，強調(diào)了EC的可塑性，并強調(diào)了炎癥、脂代謝和ECM重塑在主動脈瘤發(fā)病機制中的關鍵參與。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。這些發(fā)現(xiàn)不僅促進了對AAA發(fā)病機制的理解，也為開發(fā)基于EC的主動脈瘤疾病的創(chuàng)新治療策略奠定了基礎。