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Cardiovascular Research
SMC表型转换与纤维样细胞在冠状动脉粥样硬化坏死核心形成中的作用

2026-04-15
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Cardiovascular Research | SMC表型转换与纤维样细胞在冠状动脉粥样硬化坏死核心形成中的作用

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该研究揭示了平滑肌细胞表型转换产生的纤维样细胞在坏死核心形成中的关键作用,为动脉粥样硬化斑块不稳定性机制研究提供了新的实验设计思路,提示靶向LUM+细胞命运调控可能成为干预斑块进展的新策略。

 

文献概述

本文《Fibroblast-like cells accumulate late in human coronary atherosclerosis contributing to necrotic core formation》,发表于《Cardiovascular Research》杂志,系统探讨了人类冠状动脉粥样硬化进程中平滑肌细胞(SMC)衍生的间充质细胞亚群的时空分布规律及其在坏死核心形成中的功能贡献。通过结合单细胞RNA测序验证的多重免疫荧光标记与机器学习辅助的全切片细胞表型分析,研究揭示了晚期斑块中非收缩性纤维样细胞的显著扩增及其与凋亡过程的密切关联。

背景知识

动脉粥样硬化是心血管疾病的主要病理基础,其斑块稳定性与临床预后密切相关。目前研究普遍认为巨噬细胞主导的炎症反应和SMC来源的纤维帽形成是斑块稳定性的核心矛盾。然而,近年研究发现SMC可经历表型转换,分化为多种间充质样细胞,如成纤维样或骨软骨样细胞,这一过程由PDGFRβ、KLF4等通路调控,但其在人类病变中的动态演变仍不清晰。现有瓶颈在于缺乏对不同阶段斑块中SMC谱系细胞命运的系统性图谱,尤其在坏死核心形成这一关键事件中,TNFRSF11B和LUM等标记的细胞是否参与、何时出现、如何定位尚无明确答案。本研究正是基于scRNA-seq数据挖掘,选择LUM和TNFRSF11B作为纤维样与成骨样间充质细胞的特异性标记,系统描绘了这些细胞在人类冠状动脉病变进程中的积累规律,填补了从动物模型到人类病理进程转化的空白。

 

针对动脉粥样硬化等心血管疾病,我们提供ApoE敲除、PCSK9人源化等多种基因编辑小鼠模型,支持高脂饮食诱导斑块形成,可用于研究斑块稳定性、炎症反应及药物疗效评价。结合表型分析与病理检测,助力从机制研究到临床前验证的全流程探索。

 

研究方法与核心实验

研究团队采用了一套基于尸检来源的左前降支冠状动脉样本库,覆盖从正常内膜到纤维粥样斑块的全病程。通过多重免疫荧光染色结合机器学习驱动的细胞分类工具(QuPath),实现了对整个斑块中SMC、巨噬细胞及非收缩性间充质细胞的高通量、单细胞分辨率表型鉴定。同时,利用颈动脉内膜剥脱术获取的新鲜斑块样本,进一步验证了LUM+和TNFRSF11B+细胞在纤维化、钙化及凋亡区域的分布特征。关键实验包括TUNEL与LUM、TNFRSF11B共染色,以明确凋亡细胞的起源,从而直接揭示纤维样细胞对坏死核心形成的贡献。

关键结论与观点

  • 非收缩性间充质细胞(LUM+或TNFRSF11B+但ACTA2−)在纤维粥样斑块阶段显著扩增,提示SMC表型转换在晚期斑块重塑中起核心作用,为后续疾病建模中模拟晚期斑块微环境提供了关键细胞状态靶标
  • LUM+纤维样细胞优先定位于坏死核心周围区域,且在颈动脉斑块中贡献了38–54%可识别来源的凋亡细胞,表明LUM+细胞不仅参与结构支持,更直接介导坏死核心的扩展,提示LUM可作为斑块不稳定性评估的潜在生物标志物
  • 尽管TNFRSF11B+细胞分泌的蛋白结合至钙沉积区域,但这些细胞本身并不富集于钙化灶,说明其可能以旁分泌方式调控钙化而非直接转分化为成骨细胞,这对理解血管钙化机制具有重要指导意义

研究意义与展望

该研究为药物开发提供了新靶点——即调控SMC向LUM+纤维样细胞的转换过程,可能有助于减少坏死核心形成,从而稳定斑块。在临床监测方面,LUM或TNFRSF11B的循环片段或影像探针有望成为评估斑块易损性的新型工具。此外,建立能模拟人类SMC谱系异质性的疾病建模体系(如人源化动物模型或类器官)将是未来研究的重点方向,以进一步解析这些细胞命运决定的分子机制。

 

利用HUGO-GT®全基因组人源化小鼠模型,可精准模拟人类基因调控环境,适用于研究LUM、TNFRSF11B等基因在人类疾病背景下的功能。该模型保留完整基因组结构,支持突变定制,是研究基因表达调控与药物开发的理想平台。

 

结语

本研究系统揭示了人类冠状动脉粥样硬化进程中,SMC来源的纤维样细胞在晚期斑块中显著扩增并富集于坏死核心周围,且大量参与凋亡过程,直接推动坏死核心的形成。这一发现挑战了传统认为坏死核心主要由巨噬细胞凋亡驱动的观点,强调了SMC谱系细胞命运重编程在斑块不稳定性中的核心作用。从实验室到临床转化的视角看,LUM+细胞的识别为斑块风险分层提供了新的细胞标志物,也为开发靶向SMC表型转换的干预策略奠定了病理基础。未来针对SMC向纤维样细胞分化的调控通路(如TGF-β、Wnt等)进行干预,可能成为稳定易损斑块、预防急性心血管事件的新型治疗方向,对动脉粥样硬化照护体系具有潜在的基石性影响。

 

文献来源:
Daniel Morales-Cano, Diana Sharysh, Julián Albarrán-Juárez, Laura Carramolino, and Jacob F Bentzon. Fibroblast-like cells accumulate late in human coronary atherosclerosis contributing to necrotic core formation. Cardiovascular Research.