深圳子科生物報道：12月26日，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）周斌研究組、高棟研究組以及浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院張力研究組合作在國際學(xué)術(shù)期刊Cell Stem Cell 在線發(fā)表題為 “Arterial Sca1+ vascular stem cells generate de novo smooth muscle for artery repair and regeneration”的研究成果。該研究利用譜系示蹤系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)血管外側(cè)基質(zhì)層中的Sca1+細(xì)胞在血管嚴(yán)重?fù)p傷的情況下，可以轉(zhuǎn)分化血管平滑肌細(xì)胞。進(jìn)一步利用雙同源重組譜系示蹤系統(tǒng)，證明是Sca1+PDGFRa+ 亞群細(xì)胞具有轉(zhuǎn)分化潛能，并闡明YAP基因在轉(zhuǎn)分化中起到了重要的作用，為血管損傷重塑研究提供了新的研究方向及理論基礎(chǔ)。
 
目前心血管疾病的患病率和死亡率一直為各類疾病之首，以動脈粥樣硬化為基礎(chǔ)的心血管疾病已經(jīng)嚴(yán)重危害人類生命健康。血管結(jié)構(gòu)和功能的改變會引起血管壁彈性下降、管腔狹窄等病理改變，引發(fā)冠心病、高血壓等心血管疾病。血管平滑肌細(xì)胞是構(gòu)成血管壁組織及維持血管張力的主要細(xì)胞成分，其結(jié)構(gòu)和功能的改變會影響血管的正常功能。因此，對血管平滑肌細(xì)胞的深入研究將為心血管疾病的預(yù)防和靶向治療提供重要的理論基礎(chǔ)。
 
正常情況下，血管平滑肌細(xì)胞保持著一定的增殖和更新速率，從而能夠維持血管的生理功能。根據(jù)以往的報道，成體情況下，血管平滑肌細(xì)胞有多種來源，主要包括定居的平滑肌細(xì)胞自身增殖，循環(huán)中造血干細(xì)胞和血管外側(cè)基質(zhì)層干細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化。相關(guān)報道中，Sca1+細(xì)胞在特定的血管疾病模型如動脈粥樣硬化斑塊中可以轉(zhuǎn)分化成平滑肌細(xì)胞，但缺乏體內(nèi)直接實(shí)驗證據(jù)。同時，相關(guān)報道闡明在股動脈損傷中，增殖的平滑肌細(xì)胞主要來源于血管定居的平滑肌細(xì)胞。因此，是否存在Sca1+血管平滑肌干細(xì)胞以及它在血管損傷重塑中的作用有待進(jìn)一步研究。
 
在本項研究中，研究人員將獲得的小鼠股動脈細(xì)胞利用10x genomics進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，分析發(fā)現(xiàn)Sca1主要表達(dá)在血管的內(nèi)皮細(xì)胞，血管外基質(zhì)細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等。利用Sca1 CreER譜系示蹤系統(tǒng)，通過免疫熒光染色和流式分析同樣發(fā)現(xiàn)在股動脈中，Sca1主要標(biāo)記血管中的部分內(nèi)皮細(xì)胞，血管外側(cè)的PDGFRa和PDGFRb基質(zhì)細(xì)胞以及少量的脂肪細(xì)胞，不標(biāo)記血管平滑肌細(xì)胞。正常的穩(wěn)態(tài)情況下，Sca1+細(xì)胞不會轉(zhuǎn)分化為平滑肌細(xì)胞。為了研究血管疾病模型下Sca1+細(xì)胞分化為平滑肌細(xì)胞的潛能，研究人員構(gòu)建了股動脈導(dǎo)絲拉傷模型，發(fā)現(xiàn)在這種損傷情況下Sca1+細(xì)胞也不能轉(zhuǎn)分化為平滑肌細(xì)胞。
 
研究人員隨后構(gòu)建了血管損傷再吻合模型，該種模型會引起血管平滑肌細(xì)胞的大面積死亡，使股動脈發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷。在股動脈發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷模型中，損傷后5周檢測到Sca1+細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為成熟的（SMA+SM22+SM-MHC+CNN1+）平滑肌細(xì)胞。由于血管中的Sca1標(biāo)記了多種細(xì)胞，為進(jìn)一步確認(rèn)哪一亞型的Sca1+細(xì)胞可以轉(zhuǎn)分化為平滑肌細(xì)胞，研究人員利用Cdh5-CreER, Fabp4-Cre以及CD45-Dre示蹤小鼠，發(fā)現(xiàn)在嚴(yán)重?fù)p傷情況下內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞以及炎癥細(xì)胞并不能轉(zhuǎn)分化為平滑肌細(xì)胞。而Sca1+的基質(zhì)細(xì)胞主要包括PDGFRa+和PDGFRb+兩群，因此構(gòu)建了Sca1 CreER;PDGFRa DreER;R26-RSR-LSL-tdTomato 和Sca1 CreER;PDGFRb-LSL-Dre;R26-RSR-tdTomato雙同源重組系統(tǒng)分別譜系示蹤這兩群細(xì)胞，實(shí)驗發(fā)現(xiàn)在嚴(yán)重血管損傷模型中，Sca1+PDGFRa+細(xì)胞可以轉(zhuǎn)分化為平滑肌細(xì)胞。研究人員收集12-24周的嚴(yán)重血管損傷樣本，發(fā)現(xiàn)Sca1+血管干細(xì)胞轉(zhuǎn)分化而來的平滑肌細(xì)胞具有更強(qiáng)的增殖能力；同時利用DTR系統(tǒng)去除Sca1+細(xì)胞或者敲除Sca1+細(xì)胞內(nèi)的YAP都會減少分化的平滑肌細(xì)胞。

該研究揭示了Sca1+血管干細(xì)胞在血管穩(wěn)態(tài)和疾病狀態(tài)下轉(zhuǎn)分化為平滑肌細(xì)胞的潛能，明確了Sca1+轉(zhuǎn)分化的血管平滑肌在血管損傷重塑中的作用，為臨床應(yīng)用提供了重要的理論基礎(chǔ)。
 
該項工作在周斌研究員、高棟研究員以及浙江大學(xué)張力教授共同指導(dǎo)下，由周斌組副研究員唐娟、博士生王海瀟、研究助理黃秀珍和高棟組李飛博士等共同完成，并得到暨南大學(xué)田雪瑩教授、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院聶宇教授、南京醫(yī)科大學(xué)季勇教授、天津醫(yī)科大學(xué)余鷹教授、西班牙馬德里卡洛斯三世國家研究中心Jacob Fog Bentzon教授以及上?？萍即髮W(xué)張輝研究員等的大力支持。該工作得到中國科學(xué)院、基金委、科技部、上海市科委等經(jīng)費(fèi)支持。
 

原文標(biāo)題：

Arterial Sca1+ vascular stem cells generate de novo smooth muscle for artery repair and regeneration