遗传性出血性毛细血管扩张症（Hereditary Hemorrhagic Telangiectasia, HHT） 是一种由基因突变引起的遗传性疾病，主要表现为动静脉畸形（Arteriovenous Malformations, AVMs），即动脉和静脉之间的异常高流量连接。HHT的发病机制与Activin Receptor-Like Kinase 1 (ACVRL1) 和Endoglin (ENG) 基因的功能丧失有关，这两个基因分别作为骨形态发生蛋白（Bone Morphogenetic Proteins, BMPs）9和10的受体和共受体。AVMs不仅会导致反复出血和贫血，还会引起局部组织缺氧，甚至影响心脏功能。尽管已有研究表明，PI3K/AKT/mTORC1 信号通路在HHT的病理过程中发挥重要作用，但mTORC1在AVM形成中的具体作用机制尚不明确。

本研究旨在探讨mTORC1信号通路在HHT相关AVM形成中的细胞自主性和非细胞自主性作用，并通过基因和药物干预手段，揭示mTORC1在AVM生物学中的具体贡献。

论文来源

本论文由Antonio Queiro-Palou、Yi Jin 和 Lars Jakobsson 共同完成，三位作者均来自瑞典Karolinska Institutet的血管生物学部门。论文于2025年发表在Angiogenesis期刊上，题为《Genetic and pharmacological targeting of mTORC1 in mouse models of arteriovenous malformation expose non-cell autonomous signalling in HHT》。

研究流程与实验设计

1. 实验动物模型

研究使用了多种基因修饰小鼠模型，包括：

• Engflox/flox 小鼠：用于诱导内皮细胞（Endothelial Cells, ECs）特异性删除Endoglin (Eng) 基因。
• Tsc1flox/flox 小鼠：用于诱导内皮细胞特异性删除Tsc1 基因，从而激活mTORC1信号通路。
• Rptorflox/flox 小鼠：用于诱导内皮细胞特异性删除Rptor 基因，从而抑制mTORC1信号通路。

这些小鼠与Cdh5(pac)-CreERT2 小鼠杂交，生成内皮细胞特异性、他莫昔芬（Tamoxifen）诱导的基因敲除小鼠模型。

2. 实验流程

a) 他莫昔芬诱导基因删除

在小鼠出生后第1天或第3天，通过腹腔注射他莫昔芬（100 µg）诱导基因删除。实验分为不同时间点进行，包括出生后第4天、第5天和第6天。

b) 雷帕霉素（Rapamycin）处理

在出生后第3天诱导基因删除后，第4天和第5天分别注射雷帕霉素（1 mg/kg/day）或对照溶剂，第6天采集组织样本。

c) BMP9/10抗体诱导AVM

在出生后第1天诱导基因删除后，第3天、第4天和第5天分别注射BMP9和BMP10抗体（15 mg/kg）或对照抗体，第6天采集组织样本。

d) 视网膜血管全片染色

采集出生后小鼠眼球，固定后分离视网膜，进行免疫染色。使用多种抗体标记内皮细胞、mTORC1信号通路相关蛋白等，并通过共聚焦显微镜成像。

3. 数据分析

使用ImageJ软件对图像进行分析，量化血管面积、AVM数量、AVM厚度以及mTORC1信号通路的激活水平（通过磷酸化RPS6的免疫反应性评估）。

主要研究结果

1. Endoglin缺失导致视网膜AVM并伴随mTORC1激活

研究发现，内皮细胞特异性删除Endoglin 基因后，小鼠视网膜中出现了AVM，并且mTORC1信号通路在AVM区域的内皮细胞和非内皮细胞中均被激活。这表明mTORC1的激活不仅是内皮细胞自主性的，还受到非内皮细胞的影响。

2. 雷帕霉素抑制mTORC1信号通路减少AVM形成

雷帕霉素处理显著减少了AVM的数量和厚度，并且几乎完全抑制了mTORC1信号通路的激活。这表明mTORC1在AVM的形成和扩展中发挥重要作用。

3. mTORC1激活发生在AVM形成之后

研究发现，mTORC1的激活发生在AVM形成之后，而不是之前。这表明mTORC1的激活可能是AVM形成的结果，而非原因。

4. 内皮细胞特异性抑制mTORC1对AVM的影响有限

内皮细胞特异性删除Rptor 基因（抑制mTORC1）仅显示出轻微的AVM表型减轻，表明内皮细胞中的mTORC1信号通路在AVM形成中的作用有限。

5. 内皮细胞特异性激活mTORC1减少AVM严重性

内皮细胞特异性删除Tsc1 基因（激活mTORC1）反而减少了BMP9/10抗体诱导的AVM的严重性，表明mTORC1的过度激活可能对AVM形成具有抑制作用。

结论与意义

本研究揭示了mTORC1信号通路在HHT相关AVM形成中的复杂作用。尽管内皮细胞中的mTORC1信号通路在AVM形成中的作用有限，但非内皮细胞中的mTORC1激活在AVM的进展中发挥重要作用。雷帕霉素的系统性抑制显著减少了AVM的形成，表明mTORC1的全身性抑制可能是治疗HHT相关AVM的有效策略。

研究亮点

1. mTORC1信号通路的双重作用：研究发现mTORC1在内皮细胞和非内皮细胞中的激活对AVM的形成和扩展具有不同的影响。
2. 雷帕霉素的治疗潜力：雷帕霉素通过系统性抑制mTORC1信号通路，显著减少了AVM的形成，为HHT的治疗提供了新的思路。
3. 非细胞自主性信号的重要性：研究强调了非内皮细胞中的mTORC1激活在AVM病理中的关键作用，提示未来治疗策略应考虑多细胞类型的相互作用。

研究价值

本研究不仅深化了对HHT相关AVM发病机制的理解，还为开发新的治疗策略提供了实验依据。通过揭示mTORC1信号通路在AVM形成中的具体作用，研究为未来的药物开发和临床治疗提供了重要的理论支持。