转录抑制因子TBX18：主动脉发育与动脉瘤形成的关键守门员

《Cardiovascular Research》：TBX18 is a repressive transcriptional gatekeeper in aortic development and aneurysm

本刊推荐：针对主动脉瘤缺乏有效药物治疗的临床困境，Mukherjee团队开展TBX18在血管平滑肌细胞中转录调控作用的研究。研究发现TBX18通过抑制EGR1和AP-1等早期反应基因，维持主动脉壁完整性，其表达下调与动脉瘤严重程度相关。该研究为动脉瘤治疗提供了新的潜在靶点。

　　

主动脉瘤作为心血管疾病中的"沉默杀手"，每年导致全球约20万人死亡，其最危险的特征是在破裂前往往没有任何症状。当前临床治疗面临的最大瓶颈是缺乏能够有效延缓动脉瘤生长、预防破裂的药物治疗方案。这种治疗空白凸显了深入探索动脉瘤发病分子机制、寻找新治疗靶点的紧迫性。虽然动脉瘤形成的结构和遗传因素已被广泛研究，但维持主动脉完整性的转录调控机制仍知之甚少。

在此背景下，T-box转录因子18(TBX18)——一种在心血管和泌尿生殖系统发育中已知的转录抑制因子——在主动脉健康和疾病中的作用尚不明确。近期发表在《Cardiovascular Research》上的研究由Mukherjee等人完成，为我们揭示了TBX18作为主动脉发育和维护过程中关键转录"守门员"的重要功能。

研究人员发现TBX18在胚胎和成年主动脉的血管平滑肌细胞(VSMC)中均有强表达，但在内皮细胞、成纤维细胞以及其他组织（如肠、肺、肝）的平滑肌细胞中却不表达。这种组织特异性表达模式提示TBX18对正常主动脉发育和稳态维持至关重要。

更为重要的是，研究显示在人类胸主动脉瘤和腹主动脉瘤样本中，TBX18的mRNA水平显著降低，且在破裂的腹主动脉瘤中表达水平比未破裂的更低。TBX18下调与疾病严重程度之间的这种相关性，凸显了其在动脉瘤进展中的潜在作用。

研究人员通过条件性基因敲除技术，在胚胎期血管平滑肌细胞中特异性删除Tbx18基因的小鼠模型中，观察到早期致死率、主动脉迂曲以及动脉瘤的特征性表现，包括主动脉根部扩张、弹性蛋白降解、外膜胶原破坏，以及由胸腹腔内出血证实的主动脉破裂。相比之下，在成年小鼠中特异性删除血管平滑肌细胞的Tbx18基因则导致较轻的表型，如偶发的主动脉结构紊乱，但不引起致死或根部扩张。

然而，当Tbx18缺失与原纤维蛋白1(Fbn1)突变——一种以胸主动脉瘤为特征的马凡综合征遗传模型——相结合时，病理表型显著加剧。这包括明显的主动脉根部扩张、弹性板层结构紊乱、平滑肌细胞层数减少以及死亡率增加。这些发现共同凸显了TBX18在主动脉发育中不可或缺的作用及其在预防动脉瘤形成中的保护功能。

研究团队进一步探索了TBX18发挥保护作用的具体信号通路。他们发现，在早期血管重塑阶段——即明显的组织学变化出现前——马凡小鼠的血管平滑肌细胞中EGR1和AP-1表达上调，而在血管平滑肌细胞特异性Tbx18缺陷的马凡小鼠中，这些基因的表达进一步升高。类似地，人类腹主动脉瘤样本也显示出TBX18下调与EGR1和AP-1表达增加并存。

通过染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)分析，研究人员在人类主动脉血管平滑肌细胞中证实TBX18直接结合并抑制这些基因。已知AP-1在胸主动脉瘤中表达升高，并通过上调基质金属蛋白酶和炎症介质（如单核细胞趋化蛋白1、白细胞介素1和白细胞介素6）来促进弹性蛋白降解。沉默AP-1已被证明能抑制弹性蛋白降解。EGR1作为一种机械敏感转录因子，通过上调血小板反应蛋白1(THBS1)来驱动动脉瘤形成，而血小板反应蛋白1会破坏弹性蛋白-收缩单元。删除血小板反应蛋白1可恢复这些单元并抑制胸主动脉瘤发展。在Tbx18缺失的小鼠中，血小板反应蛋白1表达升高，而在Tbx18/Fbn1双突变模型中进一步增加。

在马凡综合征中，升高的转化生长因子β(TGFβ)信号通过激活细胞外调节激酶(ERK)通路促进动脉瘤形成。ERK激活刺激EGR1，进而上调血小板反应蛋白1。血小板反应蛋白1随后激活潜在的TGFβ配体，建立了一个致病的正反馈循环。

主要技术方法

本研究整合了多种关键技术：利用条件性基因敲除小鼠模型研究TBX18在发育期和成年期的功能；分析人类主动脉瘤样本（包括胸主动脉瘤和腹主动脉瘤）的基因表达；采用转录组学和翻译组学分析基因表达谱；通过染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)鉴定TBX18的直接靶基因；使用马凡综合征小鼠模型(Fbn1突变)研究TBX18在疾病背景下的作用。

研究结果

TBX18在血管平滑肌细胞中的特异性表达

研究发现TBX18在胚胎和成年主动脉的血管平滑肌细胞中特异性高表达，而在内皮细胞、成纤维细胞及其他组织平滑肌细胞中不表达，表明其对主动脉的特异性功能。

TBX18下调与人类动脉瘤严重程度相关

在人类胸主动脉瘤和腹主动脉瘤样本中，TBX18 mRNA水平显著降低，且在破裂动脉瘤中表达更低，表明TBX18下调与疾病严重程度正相关。

TBX18缺失导致主动脉发育异常

胚胎期血管平滑肌细胞特异性删除Tbx18导致早期致死、主动脉迂曲、动脉瘤特征性改变（主动脉根部扩张、弹性蛋白降解等）及主动脉破裂。

成年期TBX18缺失表型较轻但加重马凡综合征表型

成年小鼠血管平滑肌细胞Tbx18缺失仅引起轻度主动脉结构紊乱，但与Fbn1突变结合时显著加重马凡综合征表型，包括明显根部扩张、弹性板层紊乱和死亡率增加。

TBX18通过抑制EGR1和AP-1发挥保护作用

TBX18直接结合并抑制EGR1和AP-1表达。这些基因的上调促进基质降解和炎症，导致动脉瘤形成。

TBX18缺失破坏TGFβ-ERK-EGR1-THBS1信号轴

TBX18缺失导致ERK激活、EGR1上调、THBS1增加，进而激活TGFβ，形成致病正反馈循环，加速动脉瘤进展。

研究结论与意义

本研究确立了TBX18作为主动脉完整性的关键转录守门员，通过抑制EGR1和AP-1等早期反应基因维持主动脉稳态。TBX18表达下调与人类动脉瘤严重程度相关，其缺失在动物模型中导致主动脉发育异常并加重马凡综合征表型。研究揭示了TBX18-EGR1/AP-1-THBS1-TGFβ信号轴在动脉瘤形成中的核心作用。

该研究的优势在于结合了临床前模型和患者样本，采用转录组学、翻译组学和ChIP-seq等整合方法。主要限制是缺乏TBX18特异性抗体，部分通过FLAG标记的TBX18进行ChIP-seq实验来弥补。此外，主要依赖小鼠模型可能因种属差异而限制向人类生物学的直接转化，但动物模型与人类样本结果的一致性为结论提供了有力支持。

这些发现为理解动脉瘤发病机制提供了新视角，提示增强TBX18活性或抑制其下游靶点可能成为潜在治疗策略。未来研究应探索TBX18在其他动脉疾病中的作用、其药理调控的 therapeutic potential (治疗潜力)，以及TBX18突变或调控变异与人类动脉瘤进展和破裂的关联，这可能有助于风险分层和个性化医疗。鉴于当前主动脉瘤有效药物疗法的缺乏，本研究为治疗开发提供了有希望的新途径。