胸部血管周脂肪通過褐變分泌組抑制小鼠平滑肌細胞凋亡及主動脈瘤形成

腹主動脈瘤作為腹主動脈的yongjiu性擴張病變，因可能引發(fā)破裂猝死而導致全球每年超 17.5 萬人死亡，且目前缺乏有效藥物治療，亟需探索新機制與策略。血管周圍脂肪組織（PVAT）作為環(huán)繞血管的特殊脂肪組織，不僅能調(diào)節(jié)血管收縮功能、參與高血壓發(fā)展，還通過影響血管平滑肌細胞的增殖遷移、分泌脂肪因子和細胞因子等，參與新內(nèi)膜增生及動脈粥樣硬化進程。近年來研究進一步發(fā)現(xiàn)，PVAT 可能通過炎癥基因表達和脂肪因子分泌，與腹主動脈瘤的病理生理過程相關。

研究發(fā)現(xiàn)主動脈不同區(qū)域的 PVAT 存在表型差異，且這與血管疾病相關。有研究表明腹主動脈比胸主動脈更易發(fā)生動脈粥樣硬化，胸主動脈瘤（TAA）的發(fā)病率和生長速度也遠低于腹主動脈瘤（AAA），這提示胸部血管周圍脂肪組織可能對主動脈瘤形成具有保護作用。

基于此，廣東省惡性腫瘤表觀遺傳 與基因調(diào)控重點實驗室的醫(yī)學研究中心，聚焦于 T-PVAT 移植對主動脈瘤形成的影響及其對血管平滑肌細胞的作用展開研究。研究成果發(fā)表在Acta pharmacologica Sinica期刊，題為“Thoracic perivascular adipose tissue inhibits VSMC apoptosis and aortic aneurysm formation in mice via the secretome of browning adipocytes”。

首先，研究人員對比小鼠胸部（T-PVAT）與腹部（A-PVAT）血管周圍脂肪組織的表型差異，發(fā)現(xiàn)二者存在顯著區(qū)別。組織學上，T-PVAT 由多泡脂肪細胞構成，細胞平均尺寸更小，而 A-PVAT 以單泡脂肪細胞為主（圖 1a、b）。分子層面，T-PVAT 中經(jīng)典褐變標志物 Ucp1 的蛋白表達量高（圖 1c、d），且 Ucp1、Ppar-α 等棕色脂肪細胞標志物的 mRNA 表達水平均顯著高于 A-PVAT（圖 1e）。這些結果表明，T-PVAT 比 A-PVAT 更具棕色脂肪樣表型。

圖1    T-PVAT 比 A-PVAT 更具棕色脂肪樣表型

接著，為了研究腹主動脈周圍 PVAT 變化對 AAA 形成的影響，研究人員將 T-PVAT 或 A-PVAT 移植到經(jīng)磷酸鈣處理的小鼠腹主動脈上（磷酸鈣可誘導 AAA）（圖 2a）。結果顯示，磷酸鈣處理 14 天后小鼠主動脈顯著擴張，而移植 T-PVAT 能顯著抑制這種擴張（圖 2b–d）。HE 染色也證實，T-PVAT 移植可有效抑制主動脈管腔擴張和外膜增厚（圖 2e）。這些結果表明，T-PVAT 移植具有減輕腹主動脈瘤形成的作用。

圖2    T-PVAT 移植可減輕 AAA 的形成

研究人員進一步探究了 T-PVAT 移植對腹主動脈壁結構的影響。EVG 染色顯示，假手術組和 A-PVAT 移植組中，磷酸鈣會強烈誘導致彈性蛋白斷裂，而 T-PVAT 移植能顯著減輕這種斷裂（圖 3a、c）。天狼星紅染色則表明，T-PVAT 移植可顯著增加腹主動脈壁中膠原的沉積面積（圖 3b、d）。這些結果表明 ，T-PVAT 移植可顯著減輕主動脈中膜彈性蛋白斷裂，并增加主動脈壁的膠原沉積。

圖3    T-PVAT 移植可減輕腹主動脈壁彈性蛋白斷裂并增加膠原沉積

平滑肌細胞是動脈壁的重要組成部分，其缺失會導致主動脈基質退化及擴張破裂。研究人員通過相關染色分析發(fā)現(xiàn)，假手術組和 A-PVAT 移植組經(jīng)磷酸鈣處理后，主動脈中膜平滑肌細胞因凋亡大量缺失（圖 4a、d）。而 T-PVAT 移植不僅顯著增加了主動脈壁中平滑肌細胞的含量，還降低了凋亡標志物 cleaved-caspase3 的表達（圖 4b、e），減少了 TUNEL 陽性凋亡細胞。（圖 4c、f）。這表明 T-PVAT 移植可通過抑制平滑肌細胞凋亡，維持主動脈壁中平滑肌細胞的含量。

圖4    T -PVAT 移植可維持主動脈壁中膜平滑肌細胞的含量

然后，為了探究 T-PVAT 對平滑肌細胞的直接作用，研究人員將血管平滑肌細胞（VSMCs）與分離的 PVAT 進行共培養(yǎng)。結果發(fā)現(xiàn)，用 H₂O₂或 TNFα 聯(lián)合 CHX 誘導 VSMCs 凋亡時，與對照組或 A-PVAT 相比，T-PVAT 可顯著降低凋亡相關蛋白（cleaved-Caspase 3、cleaved-Parp）的表達（圖 5a–c、f–h）。流式細胞術也證實，T-PVAT 能顯著減少上述誘導條件下 VSMCs 的凋亡（圖 5d、e、i、j）。綜上，T-PVAT 對 VSMC 凋亡具有直接的抑制作用。

圖5    T-PVAT 共培養(yǎng)可抑制 VSMC 凋亡

為了明確 T-PVAT 的作用機制，研究人員通過 RNA 測序分析發(fā)現(xiàn)其與 A-PVAT 存在顯著基因表達差異（圖 6a），其中 1609 個基因上調(diào)、3225 個基因下調(diào)（圖 6b）。對上調(diào)基因的 GO 富集分析顯示，其主要集中于線粒體代謝和棕色脂肪細胞分化等褐變脂肪細胞的典型特征（圖 6c）。進一步分析上調(diào)的分泌蛋白編碼基因發(fā)現(xiàn)，“凋亡過程的負調(diào)控” 是顯著富集的條目之一（圖 6d）。這些結果表明，T-PVAT 富含褐變脂肪細胞及具有抗凋亡功能的分泌蛋白。

圖6    T-PVAT 富含褐變脂肪細胞及抗凋亡分泌蛋白

為了明確 T-PVAT 中發(fā)揮抗凋亡作用的組分，研究人員將其分離為脂肪細胞和基質血管組分（SVF），并收集各自的培養(yǎng)液處理 VSMCs 。如圖7所示，來自 T-PVAT 脂肪細胞的培養(yǎng)液能顯著抑制 H₂O₂或 TNFα 聯(lián)合 CHX 誘導的 VSMC 凋亡（表現(xiàn)為 cleaved-Parp、cleaved-Caspase-3 表達降低，膜聯(lián)蛋白 V 陽性凋亡細胞減少），且效果優(yōu)于 A-PVAT 脂肪細胞的培養(yǎng)液，而 T-PVAT 與 A-PVAT 的 SVF 培養(yǎng)液在抗凋亡作用上無差異。這表明，T-PVAT 的抗凋亡作用主要通過其脂肪細胞分泌的物質實現(xiàn)。

圖7   從 T-PVAT 中分離的脂肪細胞分泌組可抑制 VSMC 凋亡

最后，為了找出介導 T-PVAT 抗凋亡作用的關鍵因子，研究通過整合 RNA 測序與質譜數(shù)據(jù)，篩選出軟骨寡聚基質蛋白（COMP），認為其是 T-PVAT 中富集的分泌型抗凋亡蛋白（圖 8a）。蛋白質印跡分析顯示，T-PVAT 脂肪細胞的裂解物及培養(yǎng)液中 COMP 表達量顯著高于 A-PVAT 脂肪細胞（圖 8b ）。免疫組織化學染色也證實 T-PVAT 中 COMP 表達顯著高于 A-PVAT（圖 8c），這些結果支持 COMP 可能是 T-PVAT 發(fā)揮抗凋亡作用的關鍵分泌蛋白。對 COMP 對VSMCs 的抗凋亡作用進行驗證，結果發(fā)現(xiàn)，重組 COMP 蛋白處理能顯著抑制 TNFα 聯(lián)合 CHX 誘導的 VSMC 凋亡（圖 8d、e ），降低 cleaved-Parp、cleaved-Caspase-3 的表達（圖 8f–h）。進一步檢測抗凋亡蛋白發(fā)現(xiàn)，COMP 可顯著提高 VSMCs 中 survivin 的蛋白水平，但對 Bcl-2 無影響（圖8f、i、j ），這表明 COMP 的抗凋亡作用可能通過 survivin 介導。

圖8    T-PVAT分泌的 COMP 可抑制 VSMC 凋亡

總之，該研究表明，T-PVAT 較 A-PVAT 更接近棕色脂肪表型，其移植可通過旁分泌或內(nèi)分泌作用抑制血管平滑肌細胞凋亡，進而抑制腹主動脈瘤的形成。該發(fā)現(xiàn)為腹主動脈瘤的治療提供了新的潛在治療方向。

參考文獻：Huang CL, Huang YN, Yao L, Li JP, Zhang ZH, Huang ZQ, Chen SX, Zhang YL, Wang JF, Chen YX, Liu ZY. Thoracic perivascular adipose tissue inhibits VSMC apoptosis and aortic aneurysm formation in mice via the secretome of browning adipocytes. Acta Pharmacol Sin. 2023 Feb;44(2):345-355. doi: 10.1038/s41401-022-00959-7. Epub 2022 Aug 9. PMID: 35945313; PMCID: PMC9889802.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35945313/

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