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多组学分析揭示中性粒细胞胞外陷阱促进主动脉夹层进展

期刊:Nature CommunicationsDOI:10.1038/s41467-024-55038-8

1. 研究作者及机构

本研究的主要作者包括Yu-Fei Zhao、Zi-Ang Zuo、Zhe-Yun Li、Ye Yuan、Shi-Chai Hong、Wei-Guo Fu、Bin Zhou和Li-Xin Wang。研究由复旦大学附属中山医院血管外科、复旦大学血管外科研究所、复旦大学附属中山医院介入医学国家临床研究中心、复旦大学附属中山医院肝外科与移植科、复旦大学附属中山医院(厦门)血管外科、厦门市血管疾病精准诊疗实验室、中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所细胞生物学国家重点实验室等多个机构合作完成。该研究于2024年发表在《Nature Communications》期刊上。

2. 学术背景

主动脉夹层(Aortic Dissection, AD)是一种危及生命的疾病,通常由主动脉内膜撕裂引起,导致血液进入主动脉壁,形成真假腔。尽管近年来微创的胸主动脉腔内修复术(Thoracic Endovascular Aortic Repair, TEVAR)在AD的早期治疗中取得了显著进展,但术后主动脉重塑不良(Adverse Aortic Remodeling)增加了主动脉相关不良事件(Aorta-Related Adverse Events, AAEs)的风险,影响了患者的整体预后。因此,探索AD的预后指标和治疗靶点,以优化TEVAR的疗效,成为当前研究的重要方向。

3. 研究流程

本研究通过整合多组学分析,揭示了中性粒细胞胞外陷阱(Neutrophil Extracellular Traps, NETs)在AD进展中的关键作用。研究流程包括以下几个步骤:

3.1 样本收集与处理

研究收集了30名急性AD患者和30名健康对照者的外周血样本,进行了蛋白质组学分析。同时,收集了3名AD患者和3名健康对照者的主动脉病变组织,进行了单细胞转录组测序(Single-Cell RNA Sequencing, scRNA-seq)。

3.2 蛋白质组学分析

通过质谱技术对血浆样本进行蛋白质组学分析,发现AD患者外周血中的炎症标志物(如血清淀粉样蛋白A、C反应蛋白等)显著增加。基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis, GSEA)显示,AD患者的系统性炎症和免疫反应显著增强,尤其是中性粒细胞的活化和迁移。

3.3 单细胞转录组分析

通过单细胞转录组测序,研究人员对47,303个细胞进行了分析,发现AD患者的主动脉微环境中存在显著的表型相关巨噬细胞(Phenotype-Associated Macrophages),这些巨噬细胞通过CXCL3/CXCR2轴调控NETs的形成,进而促进AD的进展。

3.4 动物实验

为了验证NETs在AD中的作用,研究人员在小鼠模型中进行了实验。通过抑制NETs的形成(使用PAD4抑制剂Cl-amidine)或降解NETs(使用DNase I),发现NETs的抑制显著减缓了AD的进展和破裂。

4. 主要结果

研究的主要结果包括: - 系统性炎症和中性粒细胞活化:AD患者的外周血中表现出显著的炎症反应和中性粒细胞活化,NETs的形成在AD的发病机制中起关键作用。 - 表型相关巨噬细胞的作用:AD患者的主动脉微环境中存在显著的表型相关巨噬细胞,这些巨噬细胞通过CXCL3/CXCR2轴调控NETs的形成。 - NETs的抑制作用:在小鼠模型中,抑制NETs的形成显著减缓了AD的进展和破裂,表明NETs是AD治疗的重要靶点。 - 预后标志物:血浆中的瓜氨酸化组蛋白H3(Citrullinated Histone H3, CitH3)水平可以预测AD患者术后AAEs的发生,具有重要的预后评估价值。

5. 结论与意义

本研究通过整合多组学分析,揭示了NETs在AD进展中的关键作用,并提出了通过抑制NETs形成来治疗AD的新策略。研究不仅为AD的发病机制提供了新的见解,还为AD的预后评估和治疗提供了潜在的生物标志物和治疗靶点。

6. 研究亮点

  • 创新性方法:本研究首次通过整合蛋白质组学和单细胞转录组学,揭示了NETs在AD中的关键作用。
  • 新治疗靶点:研究发现通过抑制NETs的形成可以显著减缓AD的进展,为AD的治疗提供了新的方向。
  • 预后标志物:血浆中的CitH3水平可以作为AD患者术后AAEs的预测标志物,具有重要的临床应用价值。

7. 其他有价值的内容

本研究还通过动物实验验证了NETs在AD中的作用,并提出了通过抑制CXCL3/CXCR2轴来调控NETs形成的治疗策略。此外,研究还发现NETs的形成与主动脉微环境中的炎症反应密切相关,进一步揭示了AD的复杂发病机制。

总之,本研究通过多组学分析和动物实验,揭示了NETs在AD进展中的关键作用,为AD的预后评估和治疗提供了新的思路和靶点。

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