鈣化性主動(dòng)脈瓣疾?。–AVD）是心血管疾病的第三大病因，約25%的65歲以上的老年人受到影響。雖然CAVD的病因尚不清楚，但據(jù)推測(cè)，疾病的病因是由環(huán)境和遺傳因素共同作用的。目前，治療CAVD的唯一選擇是通過(guò)心臟手術(shù)進(jìn)行人工瓣膜植入，包括經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣置換術(shù)和外科主動(dòng)脈瓣置換術(shù)。由于CAVD在多個(gè)病理階段都有表現(xiàn)，因此尋找治療方法和早期診斷具有挑戰(zhàn)性。此外，CAVD的發(fā)展涉及一個(gè)復(fù)雜的多層組織結(jié)構(gòu)，具有豐富的細(xì)胞外基質(zhì)表型和獨(dú)特的高度可塑性的多潛能駐留細(xì)胞群。因此，定義病理組織中存在的細(xì)胞亞群可提供對(duì)疾病病因和治療方案的見(jiàn)解。
基于此，來(lái)自北京協(xié)和醫(yī)院心臟大血管外科主任、協(xié)和醫(yī)院器官移植中心主任董年國(guó)教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)使用無(wú)偏單細(xì)胞RNA測(cè)序法對(duì)從6個(gè)不同的人主動(dòng)脈瓣葉分離的34632個(gè)細(xì)胞進(jìn)行高通量的細(xì)胞異質(zhì)性評(píng)價(jià)。通過(guò)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、原位定位和批量測(cè)序來(lái)驗(yàn)證正常、健康瓣膜與CAVD患者之間的差異。相關(guān)研究成果以“Cell-Type Transcriptome Atlas of Human Aortic Valves Reveal Cell Heterogeneity and Endothelial to Mesenchymal Transition Involved in Calcific Aortic Valve Disease”為題，在線(xiàn)發(fā)表在《Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology》 （《ATVB》）雜志上。
研究人員從樣本1到6的估計(jì)細(xì)胞數(shù)量為1293、2296、6802、10126、10763和3352，使用信息主成分（n=10）的基于圖的聚類(lèi)將細(xì)胞分類(lèi)為細(xì)胞類(lèi)型組，基于圖的聚類(lèi)顯示6個(gè)樣本中有14個(gè)簇；每個(gè)簇中的細(xì)胞相對(duì)于總細(xì)胞數(shù)的比例從簇1到簇14依次減少，個(gè)體間鈣化瓣膜細(xì)胞的異質(zhì)性并不表明個(gè)體內(nèi)存在明顯的細(xì)胞簇，只有細(xì)胞數(shù)量的差異是明顯的。最后選擇每個(gè)簇表達(dá)量排名前100的基因定義該簇的亞型，可將14個(gè)簇歸為：3個(gè)VIC，6個(gè)VDSC，1個(gè)單核細(xì)胞，1個(gè)巨噬細(xì)胞，1個(gè)淋巴細(xì)胞和2個(gè)VEC亞群。以上研究表明主動(dòng)脈瓣存在細(xì)胞異質(zhì)性。
研究人員基于對(duì)健康和CAVD樣本的基于圖的聚類(lèi)比較，CAVD聚類(lèi)1、2、3、4、6、8和12是顯著的細(xì)胞群體。發(fā)現(xiàn)簇1、2、3、4、6和8是新的細(xì)胞類(lèi)型，與先前確定的VEC或VIC不完全匹配。在7個(gè)群體在CAVD組中明顯更多表達(dá)量排名前5的基因未能表現(xiàn)出顯著的特異性。選擇每個(gè)簇中表達(dá)量最高的基因作為識(shí)別這些顯著細(xì)胞群的潛在標(biāo)記（簇1為L(zhǎng)UM，簇2為SOX4，簇3為CCL20，簇4為MT1A，簇6為RPL17，簇8為CMSS1，簇12的PI3）。且發(fā)現(xiàn)LUM、SOX4、CCL20、MT1A、RPL17、CMSS1在新鑒定的細(xì)胞簇中均有表達(dá)。表明新生的VDSCs參與主動(dòng)脈瓣鈣化。
為了證實(shí)Endo-MT是否參與了CAVD的發(fā)生，研究人員選擇了IL1RL1和SELE標(biāo)記定位VECs，SPARC定位VICs，IL1RL1+/SPARC+和SELE+/SPARC+細(xì)胞在CAVD標(biāo)本的瓣膜內(nèi)皮層邊緣顯著，SELE+/SPARC+細(xì)胞傾向于從內(nèi)皮區(qū)遷移到間質(zhì)區(qū)。內(nèi)皮細(xì)胞相關(guān)的內(nèi)皮標(biāo)志物VE鈣粘蛋白的表達(dá)水平被Endo-MT誘導(dǎo)顯著抑制，而間充質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物COL1A和骨膜炎素的表達(dá)則被顯著誘導(dǎo)。分離的VEC表現(xiàn)出鵝卵石狀的形態(tài)和最小的成管能力。研究人員在使用VEC特異培養(yǎng)基進(jìn)行原代培養(yǎng)的第1天，VEC顯示出大量的克隆形成單位。6天后出現(xiàn)較大的克隆。7天后，這些細(xì)胞呈現(xiàn)成纖維細(xì)胞樣的形態(tài)。CDH5和SELE的雙重染色顯示標(biāo)記共定位，但僅檢測(cè)到少數(shù)SELE+/CDH5?細(xì)胞。以上結(jié)果表明Endo-MT參與CAVD過(guò)程的驗(yàn)證及機(jī)制。
綜上所述，該研究團(tuán)隊(duì)用無(wú)偏單細(xì)胞RNA測(cè)序法對(duì)從6個(gè)不同的人主動(dòng)脈瓣葉分離的34632個(gè)細(xì)胞進(jìn)行高通量的細(xì)胞異質(zhì)性評(píng)價(jià)。通過(guò)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、原位定位和批量測(cè)序來(lái)驗(yàn)證正常、健康瓣膜與CAVD患者之間的差異。通過(guò)比較健康和CAVD標(biāo)本，確定了14種細(xì)胞亞型，包括3種不均一的瓣膜間質(zhì)細(xì)胞亞群，3種免疫源性細(xì)胞，2種類(lèi)型的瓣膜內(nèi)皮細(xì)胞，以及6種特別在CAVD小葉中發(fā)現(xiàn)的新的瓣膜源性間質(zhì)細(xì)胞。結(jié)合主動(dòng)脈瓣增厚的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄本驗(yàn)證主動(dòng)脈瓣病變。
研究人員發(fā)現(xiàn)解構(gòu)了主動(dòng)脈瓣細(xì)胞圖譜，并提示了常駐細(xì)胞亞群之間的新功能相互作用。該研究團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果可能為未來(lái)預(yù)防CAVD的靶向治療提供了思路。
參考文獻(xiàn)
1、Xu K, Xie S, Huang Y, et al. Cell-Type Transcriptome Atlas of Human Aortic Valves Reveal Cell Heterogeneity and Endothelial to Mesenchymal Transition Involved in Calcific Aortic Valve Disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2020 Dec;40(12):2910-2921. doi: 10.1161/ATVBAHA.120.314789. Epub 2020 Oct 22. PMID: 33086873.
2、Gee T, Farrar E, Wang Y, et al. NFκB (Nuclear Factor κ-Light-Chain Enhancer of Activated B Cells) Activity Regulates Cell-Type-Specific and Context-Specific Susceptibility to Calcification in the Aortic Valve. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2020 Mar;40(3):638-655. doi: 10.1161/ATVBAHA.119.313248. Epub 2020 Jan 2. PMID: 31893948; PMCID: PMC7388286.
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