孔炜/丛馨课题组与合作者基于内皮紧密连接，研发新型胸主动脉瘤/夹层的核磁共振预警探针

　　

        2023年1月14日，北京大学基础医学院生理学与病理生理学系孔炜教授和丛馨副教授团队，在心血管领域权威期刊《European Heart Journal》在线发表了题为“Targeting endothelial tight junctions to predict and protect thoracic aortic aneurysm and dissection”的研究论文，揭示了内皮紧密连接在胸主动脉瘤/夹层发生发展中的关键作用，并研发了基于检测内皮紧密连接屏障功能的新型胸主动脉瘤/夹层预警探针。

胸主动脉瘤/夹层是高度致死的心血管疾病。早期发病隐匿，患者无明显症状，一旦瘤/夹层发生破裂则死亡率高达80%，在心血管危重症中排名首位。目前关于胸主动脉瘤/夹层发病机制的认识主要集中在基质重塑、平滑肌细胞收缩及机械传导异常等，而作为血管第一道防线的内皮在其中的作用却鲜有报道。已知由相邻内皮细胞间的紧密连接所构成的屏障在决定血管稳态中发挥重要作用，内皮屏障功能改变是否可导致胸主动脉瘤/夹层呢？该研究首先利用胸主动脉瘤/夹层患者标本进行单细胞测序，发现内皮细胞中连接评分较对照组呈下降趋势，多种紧密连接分子的表达降低，提示内皮紧密连接异常可能参与胸主动脉瘤/夹层的发生。接着，利用β-氨基丙腈（BAPN）诱导小鼠胸主动脉瘤/夹层模型，发现在早期紧密连接分子即在胸主动脉中表达降低；通过伊文斯蓝及右旋糖酐两种旁细胞途径示踪分子通透性实验，发现升主动脉及降主动脉的内皮细胞通透性显著增大；透射电镜显示升主动脉紧密连接间距较对照组显著增大；en face染色发现紧密连接分子ZO-1和claudin-5在升主动脉及降主动脉的膜定位减少，以上提示在胸主动脉瘤/夹层早期内皮屏障功能受损。

现有对胸主动脉瘤/夹层的早期预测方法主要是通过影像学对患者主动脉直径进行监测，然而在主动脉夹层中仅有8%患者在主动脉撕裂前血管会出现扩张，因此仍缺乏早期有效的预警指标。基于上述发现，我们将两种不同分子量的屏障功能指示剂右旋糖苷（4和70 kDa）与核磁造影金属元素Gd连接，合成新型内皮屏障功能核磁检测探针，命名为FDD-Gd和RDD-Gd。通过对BAPN诱导小鼠不同时间进行核磁共振检测，发现两种探针在早期胸主动脉尚未发生直径改变时在血管壁造影强度即显著高于对照组，且该造影增强现象持续增加的小鼠在实验终点时发生胸主动脉瘤/夹层，而造影强度不持续增加的小鼠则未发病。这提示，该探针可对胸主动脉瘤/夹层进行早期预测。

为明确内皮紧密连接功能改变与胸主动脉瘤/夹层之间的作用机制，我们使用已在体内和体外实验中均得到证明可以增强紧密连接屏障功能的药物醋酸拉唑肽（亦称AT-1001，已进入美国FDA三期临床试验用于治疗乳糜泻），发现AT-1001可显著降低胸主动脉瘤/夹层的发生率，提高小鼠生存率。流式结果显示BAPN诱导小鼠早期血管组织中CD45+白细胞、CD11b+ Ly6G+中性粒细胞以及CD11b+ Ly6C+ Ly6G-中性粒细胞数量均显著增加，而AT-1001治疗可翻转这一现象。此外，血管称重法和糖胺聚糖染色发现BAPN诱导小鼠早期胸主动脉水肿程度增加，而AT-1001治疗可减轻血管水肿程度。以上提示，内皮紧密连接屏障功能破坏后可通过增加炎症细胞浸润和血管水肿进而导致胸主动脉瘤/夹层的发生发展。

本研究采用单细胞测序、血管通透性评价及核磁共振成像等技术阐明了血管内皮紧密连接表达和功能异常是胸主动脉瘤/夹层发生发展的早期事件，以检测内皮屏障功能为基础合成的新型探针可作为胸主动脉瘤/夹层早期预警指标，而使用紧密连接封闭剂可显著降低疾病发生率。这一发现为胸主动脉瘤/夹层这一凶险的心血管疾病的早期诊断与治疗提供新的思路及靶点。

北京大学基础医学院人体生理学专业杨雪媛博士和北京化工大学许晨博士为该论文的共同第一作者，北京大学基础医学院生理学与病理生理学系孔炜教授和丛馨副教授、北京化工大学徐福建教授为共同通讯作者。该工作还得到中国医学科学院阜外医院王利教授、北京大学第三医院马青变教授和北京安贞医院朱俊明教授等的支持与帮助。该项研究获得国家自然科学基金创新群体和国家重点研发计划等经费资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehac823。