Cell子刊：上海生科院周斌等发现血管平滑肌干细胞参与血管修复再生

上海生科院周斌等研究发现Sca1+PDGFRa+血管平滑肌干细胞在血管严重损伤时转分化为平滑肌细胞，参与血管修复再生，为血管疾病研究提供新方向。研究背景与意义心血管疾病中，以动脉粥样硬化为代表的血管性疾病严重威胁人类健康，血管平滑肌细胞的结构和功能改变是多种心血管疾病的病理学基础。深入研究血管平滑肌细胞可为血管疾病的预防和靶向治疗提供理论基础。成体血管平滑肌有多种来源，但成体哺乳动物体内是否存在Sca1+血管平滑肌干细胞及其在血管损伤重塑中的作用有待进一步研究验证。研究过程单细胞转录组测序：研究人员将小鼠股动脉细胞利用10x genomic进行单细胞转录组测序，发现Sca1主要表达在血管的内皮细胞、血管外基质细胞、脂肪细胞等。谱系示踪系统研究利用Sca1 - CreER谱系示踪系统，通过免疫荧光染色和流式分析发现，在股动脉中，Sca1主要标记血管中的部分内皮细胞、血管外侧的PDGFRa和PDGFRb基质细胞以及少量的脂肪细胞，不标记血管平滑肌细胞。正常成体稳态情况下，Sca1+细胞不会转分化为平滑肌细胞。构建股动脉导丝拉伤模型，利用Sca1 - CreER谱系示踪系统发现，这种损伤情况下Sca1+细胞也不能转分化为平滑肌细胞。构建血管损伤再吻合模型，引起血管平滑肌大面积死亡，导致股动脉严重损伤。在该模型中，利用Sca1 - CreER谱系示踪系统在损伤后5周可检测到Sca1+细胞转分化为成熟的（SMA+SM22+SM - MHC+CNN1+）平滑肌细胞。确定转分化细胞亚型：由于血管中的Sca1标记了多种细胞，科研人员利用Cdh5 - CreER、Fabp4 - Cre以及CD45 - Dre示踪小鼠，发现在股动脉严重损伤情况下，内皮细胞、脂肪细胞以及炎症细胞并不能转分化为平滑肌细胞。双同源重组系统研究：因为Sca1+的基质细胞主要包括PDGFRa+和PDGFRb+两群，所以构建了Sca1 - CreER;PDGFRa - DreER;R26 - RSR - LSL - tdTomato和Sca1 - CreER;PDGFRb - LSL - Dre;R26 - RSR - tdTomato双同源重组系统分别谱系示踪这两群细胞。实验发现，在严重血管损伤模型中是Sca1+PDGFRa+细胞可以转分化为平滑肌细胞。进一步研究：收集12 - 24周的严重血管损伤样本，发现Sca1+血管干细胞转分化而来的平滑肌干细胞具有更强的增殖能力。最后，利用DTR系统去除Sca1+细胞或者敲除Sca1+细胞内的YAP都会减少分化的平滑肌细胞。研究结果位于血管外膜的Sca1+PDGFRa+细胞在动脉严重损伤后分化为平滑肌细胞，并大量增殖，参与血管修复与再生。研究价值该研究揭示了Sca1+血管干细胞在血管稳态和疾病状态下转分化为平滑肌的潜能，明确了Sca1+血管平滑肌在血管损伤重塑中的作用，为相关血管疾病的病理药理学研究与潜在临床治疗靶点提供了重要的理论基础。