雄激素受体通过抑制男性患者血管平滑肌细胞的铁死亡（ferroptosis）来预防胸主动脉夹层

《Chinese Medical Journal》：Androgen receptors protect against thoracic aortic dissection via inhibiting ferroptosis of vascular smooth muscle cells in male patients

本研究探讨雄激素受体（AR）在胸主动脉夹层（TAD）发病中的作用，发现AR抑制导致血管平滑肌细胞（VSMC）铁死亡，通过反向调控ACSL3和ACSL4的表达，破坏脂质氧化平衡，最终促进TAD形成。动物模型和体外实验证实AR激活可缓解铁死亡，恢复脂质代谢，提示AR靶向治疗可能为TAD提供新疗法。

　　急性胸主动脉夹层（TAD）是一种严重的血管急症，其特点是主动脉壁的分层分离，常导致器官灌注不足，并具有较高的死亡率。尽管TAD在临床上具有重要影响，但其发病机制仍不完全清楚。目前尚无有效的治疗手段可以预防或减缓主动脉退化和夹层的发展。因此，深入理解与TAD发生和进展相关的分子因素，对于改进治疗策略至关重要。

TAD的主要病理特征是主动脉壁的逐渐退化，包括内膜的破坏和主动脉壁分层的分离。近年来，关于雄激素剥夺治疗（ADT）与心血管风险之间的联系日益受到关注。多项病例报告指出，接受ADT的男性患者中，TAD的发生率显著升高，即使在没有传统风险因素如高血压的情况下。此外，研究显示，雄激素剥夺会加剧动脉硬化，而动脉硬化是TAD的另一个已知风险因素。这些发现提示，雄激素受体（AR）信号可能在主动脉完整性调控和TAD发病机制中起着关键作用。具体而言，雄激素和AR信号在血管平滑肌细胞（VSMC）的存活和增殖中发挥重要作用，这些过程对于维持健康的主动脉壁至关重要。同时，VSMC的减少已被认为是TAD病理进展的一个关键因素。此外，男性TAD患者中较低的血清雄激素水平已被独立证实与TAD风险增加相关，而ADT也被认为可能促进动脉粥样硬化，从而进一步增加TAD的发生概率。

在这一背景下，研究者发现了一种新的细胞死亡机制——铁死亡（ferroptosis），其由脂质过氧化和铁积累驱动，被认为是血管退化的重要机制之一。铁死亡的特征包括线粒体功能障碍和多不饱和脂肪酸（PUFA）的氧化损伤。已有研究表明，在TAD组织中，与铁死亡抑制相关的基因表达下调，而脂质过氧化水平显著升高，这表明过量的氧化应激可能在主动脉壁中层退化中发挥作用。这些观察结果提示，铁死亡可能在VSMC的损失和TAD的进展中起到一定作用。然而，尽管铁死亡在TAD中的作用已被提出，但直接证据仍较为有限。

脂质过氧化是铁死亡的关键过程，其中PUFA的优先氧化尤为显著。长链脂肪酰辅酶A合成酶（ACSL）家族成员在脂质代谢中起着重要作用，通过催化脂肪酸的氧化生成脂肪酰辅酶A。其中，ACSL3和ACSL4对脂肪酰辅酶A的合成和脂质过氧化具有特别重要的作用。最近的研究表明，ACSL3和ACSL4在脂质过氧化和铁死亡中存在一种阴阳调控机制，即ACSL4是铁死亡的正向调控因子，而ACSL3则在癌细胞中具有铁死亡抵抗的作用。此外，已有报道指出，在前列腺癌细胞中，ACSL3和ACSL4的表达受到AR信号的调控。因此，深入理解ACSL3和ACSL4的功能及其与AR信号之间的关系，对于TAD的研究具有重要意义。

在本研究中，我们旨在通过分析人类TAD样本和小鼠模型中的AR表达模式，探讨AR如何调控与铁死亡相关的通路，并揭示AR对ACSL3和ACSL4的差异性调控机制。我们首先收集了TAD患者和非TAD供体的主动脉组织样本，并进行了转录组分析，以识别可能与TAD发病机制相关的基因。分析结果显示，TAD组织中存在255个显著上调的基因和55个显著下调的基因。通过使用IPA软件进行通路分析，我们发现AR及其相关的上游转录因子如SIRT1和Foxo1在TAD中显著富集。进一步通过GSEA分析，我们发现雄激素反应通路在TAD组织中也显著富集。这表明AR可能在TAD的发病和进展中发挥关键作用。

为了进一步验证这些发现，我们评估了男性TAD样本和正常主动脉样本中的AR表达水平。结果表明，无论是通过Western blot还是RT-qPCR检测，TAD组织中AR的蛋白和mRNA水平均显著下降。考虑到VSMC是主动脉的主要细胞类型，我们还通过免疫荧光（IF）共染色方法分析了TAD组织中α-SMA和AR的表达情况。结果显示，TAD组织中AR在VSMC中的表达显著减少，而女性TAD患者的AR蛋白水平并未显著变化。这提示在男性TAD中，AR的抑制可能与疾病的发生密切相关。

我们还构建了BAPN诱导的TAD小鼠模型，以进一步研究AR在TAD中的作用。通过Western blot和RT-qPCR分析，我们同样发现TAD小鼠组织中AR的表达显著下降。IF染色结果也支持这一发现，表明TAD组织中VSMC的AR表达明显低于非TAD组织。此外，我们还通过分离培养的VSMC分析了AR的表达情况，发现TAD组织来源的VSMC中AR的mRNA和蛋白水平显著降低，而在内皮细胞和巨噬细胞中，AR的表达则未见明显变化。这些结果共同表明，在TAD组织中，AR在VSMC中的表达受到抑制，这可能与男性TAD的发病机制相关。

为了进一步探究AR在TAD进展中的作用，我们构建了VSMC特异性AR敲除小鼠模型，并通过BAPN诱导TAD。结果显示，与野生型（WT）小鼠相比，AR敲除小鼠的TAD发生率和死亡率均显著增加。通过血管超声和最大主动脉直径测量，我们还发现AR敲除小鼠的主动脉扩张程度明显高于WT小鼠。H&E和EVG染色进一步显示，AR敲除小鼠中形成了更多的撕裂性动脉瘤，并且弹性蛋白排列紊乱。而女性AR敲除小鼠的TAD发生率和破裂率则未见显著变化，这可能与雌激素对TAD的保护作用有关。

为了验证AR信号在VSMC中的作用，我们进一步研究了其对脂质过氧化和细胞铁死亡的影响。结果显示，AR信号的抑制显著增加了脂质过氧化标志物如MDA、ROS和Fe2?的水平，而雄激素（如二氢睾酮，DHT）的补充则能有效抑制这些指标的升高。此外，我们还发现，AR信号的抑制会促进VSMC的铁死亡，而DHT的补充则能够逆转这一效应。通过进一步的实验，我们发现AR信号的抑制不仅导致了脂质过氧化的增加，还影响了PUFA的β-氧化过程，导致脂质代谢的紊乱和线粒体功能的损害。这些结果表明，AR信号在VSMC中对于防止铁死亡具有重要作用。

在研究AR对ACSL3和ACSL4的调控机制时，我们发现AR信号的抑制会显著降低ACSL3的表达，同时增加ACSL4的表达。通过ChIP和Luciferase报告基因实验，我们验证了AR能够结合到ACSL3和ACSL4的启动子区域，并且对它们的转录起着相反的调控作用。进一步的RNA run-on实验显示，AR的抑制增加了ACSL4的转录起始率，而降低了ACSL3的转录起始率。这些结果表明，AR信号在VSMC中对ACSL3和ACSL4的表达具有相反的调控作用，从而影响脂质代谢和铁死亡的进程。

为了进一步验证ACSL3和ACSL4在AR信号抑制诱导的铁死亡中的作用，我们通过过表达ACSL3或敲除ACSL4，研究其对TAD的影响。结果显示，ACSL3的过表达或ACSL4的敲除能够显著逆转AR信号抑制导致的脂质过氧化和铁死亡。这表明ACSL3和ACSL4在铁死亡中具有相反的作用。此外，我们还发现，ACSL3和ACSL4的表达变化能够影响PUFA的代谢过程和线粒体功能，从而影响TAD的发生和进展。

为了进一步探讨AR信号的激活是否能够逆转TAD的进展，我们使用DHT进行体外和体内实验。体外实验中，DHT的补充显著降低了VSMC的铁死亡标志物，如MDA、ROS和Fe2?的水平。而在体内实验中，DHT的补充能够有效减少TAD的发生率和死亡率，并降低主动脉扩张的程度。H&E和EVG染色结果也显示，DHT的补充能够显著改善由AR信号抑制引起的弹性蛋白紊乱和血管壁撕裂。这些结果表明，AR信号的激活可能成为治疗TAD的一种潜在策略。

本研究揭示了AR信号在TAD发病机制中的重要作用。通过调控ACSL3和ACSL4的表达，AR信号能够影响脂质代谢和铁死亡，从而维持主动脉壁的完整性。同时，我们发现AR信号的激活对男性TAD具有显著的保护作用，而这一作用在女性中则不明显，这可能与雌激素的保护效应有关。因此，未来在TAD的治疗策略中，需要考虑性别差异，并开发针对不同性别的特异性治疗方案。

综上所述，本研究揭示了AR信号在TAD发病机制中的关键作用，并提出了通过调控AR信号来预防和治疗TAD的可能策略。这一发现不仅为理解TAD的分子机制提供了新的视角，也为未来开发更有效的治疗手段奠定了基础。然而，进一步的研究仍需进行，以评估AR信号调控在不同性别和疾病类型中的具体作用，并探索更安全的治疗策略。