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? ? 動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種緩慢進(jìn)行性血管疾病，可累及全身多處動(dòng)脈，誘發(fā)心臟病、腦梗、主動(dòng)脈瘤及中風(fēng)等多種并發(fā)癥，嚴(yán)重時(shí)可造成死亡。目前，關(guān)于動(dòng)脈粥樣硬化的確切病因尚不清楚。內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙被認(rèn)為是引起動(dòng)脈粥樣硬化病理過(guò)程的始發(fā)因素，然而，在動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中，內(nèi)皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄譜、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子特征還未被全面了解。 ? 近期，香港中文大學(xué)黃聿老師和田小雨老師團(tuán)隊(duì)在Journal of Advanced Research（IF=10.479）發(fā)表了題為“SOX4 is a novel phenotypic regulator of endothelial cells in atherosclerosis revealed by single-cell analysis”的文章。 ? ? ? ? 圖1. 內(nèi)皮細(xì)胞表型調(diào)節(jié)因子SOX4促進(jìn)EndoMT和AS發(fā)生 圖注：高脂血癥相關(guān)的細(xì)胞因子和血流紊亂上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞中SOX4的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)EndoMT和動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生。二甲雙胍在藥理學(xué)上可抑制內(nèi)皮細(xì)胞中SOX4的表達(dá)水平。 ? ? ? 文章所用AAV和Ad載體由維真生物提供！ ? 病毒產(chǎn)品 AAV1-ICAM2-SOX4 AAV1-Vector Ad-CMV-SOX4 Ad-Vector 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物/細(xì)胞 雄性ApoE-/-小鼠 人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs） 人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞（HAECs） 感染方法 尾靜脈注射 體外感染48h
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研究思路 首先，研究人員對(duì)西方飲食喂養(yǎng)的ApoE -/-小鼠的主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）進(jìn)行單細(xì)胞RNA測(cè)序(scRNA-seq)，證實(shí)了ECs間充質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào)，并將ECs分為兩個(gè)亞群，即EC1和EC2（內(nèi)皮樣細(xì)胞和間充質(zhì)樣細(xì)胞），在動(dòng)脈粥樣硬化小鼠中，EC2數(shù)量增多。此外，研究人員在ECs中檢測(cè)到轉(zhuǎn)錄因子SOX4水平升高，基因相互作用及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析顯示SOX4的上調(diào)促進(jìn)EndoMT。通過(guò)體內(nèi)外驗(yàn)證SOX4的過(guò)表達(dá)影響，進(jìn)一步證明了SOX4的促EndoMT和促動(dòng)脈粥樣硬化作用，二甲基雙胍給藥可逆轉(zhuǎn)細(xì)胞因子誘導(dǎo)的SOX4上調(diào)。最后，研究人員確定了除了細(xì)胞因子介導(dǎo)的生化刺激外，血流震蕩剪切力（OSS）誘導(dǎo)的機(jī)械刺激對(duì)SOX4水平同樣具有促進(jìn)作用。
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部分結(jié)果分享 ? 1. 動(dòng)脈粥樣硬化主動(dòng)脈中SOX4表達(dá)上調(diào) 通過(guò)對(duì)ApoE -/-小鼠的主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞RNA測(cè)序及分析，研究人員確定了動(dòng)脈粥樣硬化內(nèi)皮細(xì)胞存在EndoMT過(guò)程，根據(jù)轉(zhuǎn)錄組譜分離出兩個(gè)EC亞群(EC1和EC2)，并發(fā)現(xiàn)在西方飲食（WD）誘導(dǎo)的動(dòng)脈粥樣硬化中EC2細(xì)胞數(shù)量居多。 接下來(lái)，研究人員對(duì)介導(dǎo)動(dòng)脈粥樣硬化的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在WD喂養(yǎng)的ApoE -/-小鼠內(nèi)皮細(xì)胞亞群中，SOX4表達(dá)上調(diào)，并伴有間充質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)基因的富集。進(jìn)一步分析顯示SOX4是間充質(zhì)標(biāo)記物(VIM和FN1)的上游調(diào)控因子，SOX4與間充質(zhì)基因的直接靶向調(diào)控關(guān)系在WD喂養(yǎng)的ApoE -/-小鼠主動(dòng)脈根部以及人類(lèi)動(dòng)脈粥樣硬化冠狀動(dòng)脈和腎動(dòng)脈中得到驗(yàn)證。 ? ? ? 2. SOX4的過(guò)表達(dá)促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展和EndoMT 為進(jìn)一步了解SOX4在動(dòng)脈粥樣硬化中的具體作用，研究人員在WD喂養(yǎng)之前將AAV1-SOX4經(jīng)尾靜脈注射到ApoE-/-小鼠體內(nèi)，經(jīng)檢測(cè)，SOX4在ApoE-/-小鼠主動(dòng)脈中成功過(guò)表達(dá)。SOX4的過(guò)表達(dá)不僅增加了ApoE -/-鼠面主動(dòng)脈和主動(dòng)脈根部的病變區(qū)域，還導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物(eNOS和PECAM-1)的表達(dá)降低和間充質(zhì)標(biāo)志物(VIM)的表達(dá)增加。此外，體外腺病毒介導(dǎo)的SOX4過(guò)表達(dá)在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)和人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(HAECs)中產(chǎn)生了相似的結(jié)果。另一方面，SOX4的過(guò)表達(dá)造成了內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)改變以及功能損傷。上述結(jié)果提示，SOX4具有促動(dòng)脈粥樣硬化的作用，且與SOX4介導(dǎo)的EndoMT有關(guān)。 ? ? 3. 二甲雙胍抑制細(xì)胞因子介導(dǎo)的SOX4上調(diào) 隨后，研究人員對(duì)SOX4的潛在誘導(dǎo)劑和抑制劑進(jìn)行了探索。據(jù)報(bào)道，細(xì)胞因子IL-1β和TGF-β1可在動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中誘導(dǎo)EndoMT，在免疫細(xì)胞(如T細(xì)胞)中SOX4已被證明是這兩種細(xì)胞因子的下游靶點(diǎn)。然而，IL-1β和TGF-β1是否作為SOX4介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞EndoMT的上游誘導(dǎo)因子有待進(jìn)一步探究。研究者通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)IL-1β可誘導(dǎo)人腎動(dòng)脈和ApoE-/-鼠主動(dòng)脈SOX4的表達(dá)以及EndoMT。同時(shí)，IL-1b和TGF-b1兩種細(xì)胞因子共同作用可顯著增加HUVECs中SOX4的蛋白表達(dá)和EndoMT。值得注意的是，使用降糖藥物二甲雙胍（先前報(bào)道在腫瘤中作為SOX4的抑制因子）治療可逆轉(zhuǎn)HUVECs中細(xì)胞因子誘導(dǎo)的SOX4表達(dá)升高和EndoMT。此外，siRNA介導(dǎo)的SOX4敲除也逆轉(zhuǎn)了HUVECs中細(xì)胞因子誘導(dǎo)的EndoMT。 ? ? ? 4. 震蕩剪切力（OSS）誘導(dǎo)的SOX4上調(diào) 由于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊和動(dòng)脈瘤往往發(fā)生于血流紊亂的血管區(qū)域，并且SOX4在OSS區(qū)高表達(dá)，研究人員推測(cè)SOX4除了對(duì)細(xì)胞因子介導(dǎo)的生化刺激敏感外，還可能對(duì)血流誘導(dǎo)的機(jī)械刺激敏感。相對(duì)平直的TA（胸主動(dòng)脈）和彎曲的AA（主動(dòng)脈弓）分別對(duì)應(yīng)LSS（層流切應(yīng)力）和OSS，研究者分別檢測(cè)了TA區(qū)和AA區(qū)的SOX4水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)位于AA區(qū)域的ECs中SOX4的表達(dá)量增加，同時(shí)AA中SOX4的整體表達(dá)量也更高。此外，研究者進(jìn)一步驗(yàn)證了體外受OSS刺激的HUVEC中的SOX4水平，發(fā)現(xiàn)暴露于OSS 24小時(shí)后，HUVECs細(xì)胞中SOX4在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上均增加，與體內(nèi)結(jié)果相一致。 圖5. 震蕩剪切力（OSS）誘導(dǎo)的SOX4上調(diào)
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總結(jié) 綜上，本研究利用單細(xì)胞RNA測(cè)序揭示了小鼠動(dòng)脈粥樣硬化主動(dòng)脈的細(xì)胞組成和轉(zhuǎn)錄圖譜，SOX4被鑒定為人類(lèi)和小鼠動(dòng)脈粥樣硬化的新型標(biāo)記物，并明確了高脂血癥相關(guān)細(xì)胞因子和震蕩剪切力是介導(dǎo)SOX4上調(diào)的誘導(dǎo)劑，同時(shí)二甲雙胍可以抑制細(xì)胞因子誘導(dǎo)的SOX4上調(diào)。本研究為探究動(dòng)脈粥樣硬化疾病的進(jìn)展和治療提供了新的見(jiàn)解。
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