2019年7月29日

身份转变细胞可防止动脉粥样硬化破裂

改变自己的身份以保护他人可能听起来像是漫画书中的守卫者所保留的东西,但是由斯坦福大学医学院的研究人员领导的一项研究发现,动脉壁中的一组精选细胞可以做到这一点。

对于这些细胞,身份改变发生在称为动脉粥样硬化的疾病中, 被阻塞 ,脂肪,胆固醇和分子颗粒的堆积。

斯坦福大学心血管医学教授医学博士托马斯·奎特穆斯(Thomas Quertermous)说:“我们知道,饮食不佳和缺乏运动会导致动脉粥样硬化。” “但是从分子上讲,研究人员仍然不知道这种疾病是如何发展的,或者相反地是被阻碍的。”他说,这项新工作朝着解决这个问题迈出了一大步。

与在管本身内部相反,斑块在形成动脉的组织层内生长,从而导致血管狭窄。过多的牙菌斑撕开了组织,使堆积的堆积物充斥管的内部。这会导致血凝块,可能导致动脉阻塞,并经常引起心脏病发作。

在患有动脉粥样硬化的人中,组成动脉壁的细胞会转变并侵入包含斑块或病变的区域,并形成一种称为纤维帽的东西,其作用类似于盖子,可防止斑块突入动脉。现在,Quertermous和他的同事们对这些转化细胞的特征进行了表征,从而对所谓的“斑块稳定性”提供了重要见解,而斑块稳定性决定了斑块破裂的可能性。纤维帽越坚固,菌斑越稳定,破裂的可能性就越小。

研究小组还确定了一个似乎在细胞转化背后的基因。此外,当他们查看整个人群的基因组数据时,发现在该特定基因中具有更多活性的个体患心脏病的风险降低。

“从逻辑上讲,这是有道理的-帮助形成纤维帽的细胞越多,对斑块破裂的保护作用越强,因此发生斑块的风险就越小 ” Quertermous说,他是William G. Irwin心血管医学教授。

描述研究细节的论文将于7月29日发表在 自然医学。 Quertermous和医学指导医师Juyong Kim是高级作者。主要作者是心血管医学讲师Robert Wirka,医学博士。

平滑肌细胞可拯救

在健康条件下, 组成动脉壁的血管可控制血管的扩张,扩张和收缩,从而调节血液流量和血压。但是当动脉中的斑块开始堆积时, 细胞开始转移。

维尔卡说,这些细胞实际上朝着斑块病变移动。的 使平滑肌细胞开始关闭,并在其位置上打开新基因。然后,就像克拉克·肯特(Clark Kent)或《超人》(Superman)一样,平滑肌细胞放弃了自己的日常身份,成为自己的英勇版本–纤维细胞,类似于成纤维细胞,这种细胞类型因其在结缔组织和胶原蛋白生产中的作用而闻名。纤维细胞然后在构成动脉斑块的胆固醇,脂肪和分子碎片上形成保护帽。

Quertermous说:“这就像在伤口上结a一样。” “只有在这种情况下,sc才可以保持菌斑稳定。”

研究人员已经知道,平滑肌细胞会在动脉粥样硬化中重塑自己,但目前尚不清楚它们的新身份是什么。科学家认为这些细胞可能具有有益作用,但也怀疑它们可能转化为功能异常的免疫细胞,从而促进炎症并使病情恶化。

为了弄清平滑肌细胞的意图,Wirka,Quertermous和他们的同事在小鼠中使用了一种称为谱系追踪的实验技术,该技术使科学家能够追踪特定细胞和源自这些细胞的细胞的下落。该小组用一种特殊的化学物质标记了小鼠的动脉平滑肌细胞,这种特殊化学物质在显微镜下使细胞变红。然后,在诱发出小鼠的动脉粥样硬化后,他们检查了动脉是否有平滑肌细胞运动的迹象。他们观察到一些红色标记的平滑肌细胞已经从动脉的原始位置移入斑块。

新地方,新名字

然后,Wirka和Quertermous对动脉中的所有细胞进行了分析,分析了细胞的集合(免疫细胞,平滑肌,纤维母细胞等),并进行了基因表达分析,以查看每个细胞中哪些基因“存在”。根据基因表达分析,迁移到斑块的红色标记的平滑肌细胞呈现出新的面貌。

Quertermous说:“这些细胞表现出某种交换:顺着平滑肌细胞追踪的基因活性模式减少了,而引起纤维肌细胞的基因活性增加了。” “毫无疑问,这些数据使我们能够将斑块中的这些特定细胞表征为平滑肌细胞,这些细胞已经变成了纤维细胞。” Wirka说,值得注意的是,研究人员没有发现任何证据表明平滑肌细胞会转化为破坏斑块的免疫细胞,从而解决了该领域长期存在的问题。

接下来,Quertermous和Wirka使用一种计算机建模形式将小鼠生物学与人类联系起来。他们从接受心脏移植手术的人类动脉粥样硬化患者中抽取组织样本。科学家使用与小鼠组织中相同的单细胞基因表达方法分析了人类动脉中的细胞。

利用来自人和小鼠动脉粥样硬化组织的数据,计算机模型可以准确识别细胞类型,而与物种无关。重要的是,研究人员发现在人类动脉中也发生了同样的现象:在人类疾病期间,平滑肌细胞也正在转化为纤维肌细胞。

转型背后的基因

Quertermous和Wirka进一步走了一步,确定了似乎在动脉粥样硬化过程中从平滑肌细胞向纤维肌细胞过渡的基因。在Quertermous的早期工作中,他确定了一个特定的基因TCF21,该基因与人患冠心病的风险有关。

Quertermous说:“一直以来,我的理论都是TCF21在血管壁中重新激活,并且是这种细胞类型转变的关键因素。”

因此,他在动脉粥样硬化小鼠模型中测试了该理论,使TCF21基因失活,以查看它是否加剧了该疾病。他和维尔卡(Wirka)发现,没有TCF21的小鼠总体上形成的纤维细胞减少,斑块中的纤维细胞减少,而纤维帽则不那么坚固。

Quertermous和Wirka说,TCF21可能会帮助引导他们朝着治疗冠心病的新方向发展。他们说,但是在朝着这个方向采取措施之前,还有更多的关于TCF21及其在分子水平上如何介导这种转化的知识。 “现在我们有充分的证据证明平滑肌的能力 进行这种转化为纤维细胞的过程对于预防具有临床意义的冠状动脉疾病很重要,但是这种转化的时机和程度也很重要,” Wirka说。



更多信息: 单细胞分析揭示了平滑肌细胞表型调节和TCF21疾病基因的抗动脉粥样硬化作用, 自然医学 (2019)。 DOI:10.1038 / s41591-019-0512-5
期刊信息: 自然医学

引文: 身份转换细胞可防止动脉粥样硬化破裂(2019年7月29日) 2020年10月24日检索 from //xasqxhb.com/news/2019-07-identity-shifting-cells-rupture-atherosclerosis.html
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