细胞通讯网络因子2（CCN2）在动脉粥样硬化中调节平滑肌细胞转分化和脂质积累的研究
背景介绍
动脉粥样硬化（atherosclerosis）是一种复杂的血管疾病，其特征是动脉壁内脂质斑块的逐渐积累，最终导致心肌梗死、中风和外周血管疾病等心血管事件。尽管目前的标准治疗方案包括他汀类药物和抗血小板药物，但这些治疗方法缺乏靶向特异性，尤其是在疾病晚期阶段，往往无法完全阻止或逆转动脉粥样硬化的进程。因此，寻找新的治疗靶点成为当前研究的重点。
血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells, VSMCs）是血管壁的主要细胞成分，在动脉粥样硬化中起着关键作用。在正常情况下，VSMCs表现出静息或收缩表型，但在损伤或某些刺激下，它们可以发生表型转化，转变为合成表型，表现出增殖和迁移能力。近年来，单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技术的发展使得研究人员能够更深入地追踪VSMCs在动脉粥样硬化过程中的命运变化，揭示其表型转化的机制。然而，VSMCs表型转化的分子调控机制尚未完全阐明。
细胞通讯网络因子2（cellular communication network factor 2, CCN2）是一种基质细胞蛋白，已知在多种细胞过程中发挥重要作用，包括细胞增殖、分化和凋亡等。然而，CCN2在血管病理，特别是动脉粥样硬化中的作用尚不明确。本研究旨在揭示CCN2在VSMCs表型转化和动脉粥样硬化进展中的功能及其机制。
论文来源
本论文由Qian Xu、Jisheng Sun、Claire M. Holden等作者共同完成，研究团队来自Emory University School of Medicine、Central South University、University of Saskatchewan等机构。论文于2024年10月4日在线发表在《Cardiovascular Research》期刊上，论文标题为“Cellular communication network factor 2 regulates smooth muscle cell transdifferentiation and lipid accumulation in atherosclerosis”。
研究流程与结果
1. 人类动脉粥样硬化组织中CCN2的表达分析
研究团队首先分析了人类动脉粥样硬化冠状动脉的单细胞RNA测序数据，发现CCN2在去分化的VSMCs中表达上调。通过免疫组化染色，研究人员进一步证实了在人类冠状动脉粥样硬化的不同阶段，CCN2蛋白水平在晚期病变中显著增加，尤其是在VSMCs中。此外，血浆中的CCN2蛋白水平在冠状动脉疾病患者中也显著升高。
2. 小鼠模型中CCN2的缺失对动脉粥样硬化的影响
为了验证CCN2在动脉粥样硬化中的作用，研究团队构建了可诱导的VSMCs特异性CCN2敲除小鼠模型。结果显示，CCN2敲除小鼠对动脉粥样硬化的发展表现出高度敏感性，表现为主动脉内脂质斑块的显著增加。通过超声分析和组织学染色，研究人员发现CCN2敲除小鼠的主动脉扩张明显，脂质沉积显著增加，且主动脉瓣功能受损。
3. 单细胞RNA测序揭示CCN2缺失对VSMCs表型转化的影响
通过对CCN2敲除小鼠主动脉的单细胞RNA测序分析，研究人员发现CCN2缺失导致VSMCs表型发生显著变化，表现为收缩表型标志物的表达降低，而巨噬细胞标志物的表达增加。此外，CCN2缺失还促进了VSMCs向巨噬细胞样细胞的转化，并增加了脂质积累和泡沫细胞的形成。
4. CCN2缺失对内质网应激和脂质代谢的影响
研究团队进一步探讨了CCN2缺失对VSMCs内质网应激（endoplasmic reticulum stress, ER stress）和脂质代谢的影响。电子显微镜观察显示，CCN2敲除小鼠的VSMCs内质网腔显著扩张，膜结构扭曲，表明内质网应激水平增加。此外，CCN2缺失还导致胆固醇合成相关基因的表达上调，进一步促进了脂质积累和泡沫细胞的形成。
5. 重组CCN2对VSMCs表型转化的抑制作用
为了验证CCN2的功能，研究人员在体外实验中使用了重组人CCN2（recombinant human CCN2, rbCCN2）。结果显示，rbCCN2能够显著抑制胆固醇诱导的VSMCs脂质积累和泡沫细胞转化，同时逆转了胆固醇对VSMCs收缩表型标志物的抑制作用。
结论与意义
本研究发现，CCN2在VSMCs表型转化和动脉粥样硬化进展中发挥着关键的保护作用。CCN2缺失导致VSMCs发生表型转化，获得巨噬细胞样特征，并促进了脂质积累和泡沫细胞的形成，从而加剧了动脉粥样硬化的发展。研究结果揭示了CCN2在维持血管稳态中的重要作用，并为动脉粥样硬化的治疗提供了新的潜在靶点。
研究亮点
- 首次揭示了CCN2在VSMCs表型转化中的关键作用：本研究首次证明CCN2缺失会导致VSMCs向巨噬细胞样细胞转化，并促进脂质积累和泡沫细胞的形成。
- 单细胞RNA测序技术的应用：通过单细胞RNA测序技术，研究人员深入分析了CCN2缺失对VSMCs表型的影响，揭示了其在动脉粥样硬化中的分子机制。
- 内质网应激的发现：研究首次发现CCN2缺失会显著增加VSMCs的内质网应激水平，揭示了其在脂质代谢和泡沫细胞形成中的重要作用。
- 重组CCN2的潜在治疗价值：研究结果表明，重组CCN2能够逆转胆固醇诱导的VSMCs表型转化，为动脉粥样硬化的治疗提供了新的思路。
其他有价值的信息
本研究的发现不仅为理解动脉粥样硬化的发病机制提供了新的视角，还为开发针对CCN2的靶向治疗策略奠定了基础。未来研究可以进一步探索CCN2在血管炎症、血管重塑等其他心血管疾病中的作用，以及其在临床应用中的潜力。