血管平滑肌细胞与成纤维细胞在血管紧张素II诱导的升主动脉转录组学改变中呈现胚胎起源依赖性差异

本研究针对胸主动脉病变（TAAD）的区域异质性难题，通过单细胞RNA测序技术揭示了血管紧张素II（AngII）作用下第二心区（SHF）与非第二心区（nSHF）来源的平滑肌细胞（SMCs）和成纤维细胞的转录组差异。研究发现，尽管两类细胞在AngII早期作用阶段的整体转录变化相似，但SHF来源的成纤维细胞亚群中弹性纤维相关基因（如Eln、Col3a1）显著下调，提示胚胎起源可能通过影响细胞外基质（ECM）重塑参与主动脉病变的起始。该研究为理解胸主动脉病变的细胞特异性机制提供了新视角，发表于《Scientific Reports》。

　　

胸主动脉病变的致命谜题与细胞起源之谜
胸主动脉瘤和夹层（TAAD）如同潜伏的"血管炸弹"，其发病具有显著的区域偏好性——升主动脉尤为脆弱。这种异质性的背后，隐藏着两个关键科学问题：为何升主动脉易受损？不同胚胎来源的血管细胞是否"各怀异心"参与病变过程？现有研究已发现，升主动脉的平滑肌细胞（SMCs）分别源自第二心区（SHF）和心脏神经嵴（CNC），且SHF来源细胞在AngII诱导的主动脉病变中起主导作用。然而，CNC来源细胞的贡献仍如雾里看花，两类细胞在病变早期的分子应答差异更是未知领域。

来自美国肯塔基大学等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表重要成果，通过精妙的谱系追踪与单细胞测序技术，首次系统比较了SHF与CNC来源细胞在AngII刺激早期的转录组差异。研究发现，虽然两类细胞整体响应相似，但SHF来源的成纤维细胞中存在独特的ECM基因表达模式，这为解释胸主动脉病变的区域特异性提供了新线索。

关键技术方法
研究采用Mef2c-Cre R26R^mT/mG小鼠模型进行SHF谱系追踪，通过血管紧张素II（1,000 ng/kg/min）皮下泵灌注3天建立早期病变模型。运用流式细胞术分选荧光标记的SHF（mGFP⁺）与nSHF（mTomato⁺）细胞，进行单细胞RNA测序（10x Genomics平台）。数据分析采用Seurat包整合四个数据集，通过双向ANOVA分析细胞起源与AngII处理的交互效应，阈值设定为FDR<0.05。

研究结果

胚胎致死揭示CNC细胞的关键发育作用
尝试构建CNC特异性LRP1或TGFBR2基因敲除小鼠时，研究者遭遇意外障碍：Wnt1-Cre驱动的LRP1缺失导致胚胎期死亡（E12.5），而TGFBR2缺失则引发新生儿颅骨缺陷和动脉干永存。这与SHF细胞中靶基因敲除的表型形成鲜明对比，暗示CNC来源细胞通过独特机制维持主动脉发育稳态。

单细胞图谱揭示细胞起源的微妙差异
通过整合超过15,000个细胞的转录组数据，研究团队绘制出升主动脉细胞的精细图谱。有趣的是，虽然巨噬细胞完全来自nSHF谱系，但SMCs和成纤维细胞呈现SHF/nSHF混合来源。AngII处理后，两类SMCs中3,381个差异表达基因（DEGs）有97.2%呈现同向变化，仅18个基因（如Dcn、Des）显示起源依赖性差异（|log2FC|≥0.5）。同样，成纤维细胞的2,900个DEGs中98.8%变化方向一致，TGF-β通路关键分子也无显著起源差异。

成纤维细胞亚群暗藏玄机
深入分析发现一个表达Pi16^high/Dcn^low特征的成纤维细胞新亚群在AngII处理后涌现。这个"神秘小组"在SHF来源细胞中表现出独特的ECM基因下调模式：与nSHF来源相比，弹性纤维核心成分Eln和Fn1表达降低50%，胶原纤维相关Col3a1和Col8a1也显著减少。这种"分子泄密"现象可能削弱主动脉壁的机械强度，为后续病变埋下伏笔。

讨论与展望
这项研究如同在细胞起源与主动脉病变间架起一座分子桥梁。其核心发现在于：虽然SHF与CNC来源细胞在AngII早期应答中"大方向"一致，但特定成纤维细胞亚群的ECM基因"方言"差异，可能解释为何SHF主导区域更易发生病变。这种微妙的转录差异如同"蝴蝶振翅"，在疾病进展中可能演变为"风暴级"的病理改变。

研究同时提出三个关键科学问题：第一，为何ECM差异仅见于特定成纤维细胞亚群？第二，这些变化在长期AngII刺激中如何发展？第三，不同动物模型（如马凡综合征小鼠）中观察到的起源依赖性差异是否与AngII模型存在机制分歧？这些问题的解答将推动精准干预策略的发展——例如针对SHF来源成纤维细胞的定向调控，或将成为预防胸主动脉病变的新突破口。

该研究的创新性在于将胚胎发育生物学与血管病理学巧妙结合，其技术路线也为探索其他器官的区域特异性疾病提供了范式。正如作者所言："理解细胞起源留下的分子指纹，或许是解锁复杂血管疾病治疗之门的密钥。"