血浆纤连蛋白升高反映烟雾病血管平滑肌细胞内膜表型转换：多组学空间蛋白组学新视角

《Scientific Reports》：Increased plasma fibronectin mirrors intimal phenotypic switching of vascular smooth muscle cells in moyamoya arteriopathy

本研究针对烟雾病(MMD)病因不明、缺乏生物标志物的难题，通过多组学方法（全外显子测序、血浆蛋白质组学）结合空间单细胞蛋白质组学分析，发现患者血浆中细胞型纤连蛋白(cFN1)显著升高，且与闭塞动脉内膜中合成型血管平滑肌细胞(VSMCs)表型转换和抗原呈递细胞浸润相关。该研究首次在单细胞水平揭示了MMD动脉闭塞病变的蛋白表达图谱，为MMD的免疫发病机制提供了新证据，并提出cFN1作为潜在诊断生物标志物。

　　

在大脑深处，有一类罕见的脑血管疾病正悄然侵蚀着患者的健康——烟雾病(Moyamoya disease, MMD)。这种疾病以颅内大动脉进行性狭窄和异常脆弱侧支血管形成为特征，脑血管造影时这些侧支血管宛如“烟雾”（日语“moyamoya”），故得此名。患者常面临脑缺血或出血性卒中的严重威胁，但其发病机制至今仍是未解之谜。目前认为，遗传易感性和免疫因素共同作用导致血管平滑肌细胞(VSMC)在动脉内膜异常增生和表型转换，最终引起血管闭塞。然而，驱动这一过程的关键分子事件和潜在生物标志物仍有待阐明。

为此，Caroline Asselman等研究人员在《Scientific Reports》上发表了题为“Increased plasma fibronectin mirrors intimal phenotypic switching of vascular smooth muscle cells in moyamoya arteriopathy”的研究论文。该研究整合了遗传学、血浆蛋白质组学和空间蛋白质组学分析，首次在单细胞分辨率下描绘了烟雾病闭塞动脉的蛋白质表达图谱，揭示了VSMC表型转换与免疫细胞浸润的关键作用，并提出了细胞型纤连蛋白(cellular fibronectin, cFN1)作为潜在血浆生物标志物的重要价值。

关键技术方法概述

研究纳入12例烟雾病患者（含1例尸检病例），采用全外显子测序(WES)进行遗传分析；通过液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)对比患者与健康对照的血浆蛋白质组；利用激光捕获显微切割(LCM)结合质谱技术分析尸检病例动脉内膜与中层的蛋白表达差异；并采用MACSima成像系统对闭塞动脉切片进行空间单细胞蛋白质组学分析（152种抗体），结合免疫组织化学(IHC)验证关键发现。

患者队列的临床与遗传特征

研究队列包括10例散发病例和2例相关患者，其中9例为双侧烟雾病。全外显子测序显示，67%的患者（8/12）存在遗传易感因素：3例携带RNF213基因变异（含东亚创始人变异p.R4810K及新变异p.A3927V），5例伴有其他遗传疾病（唐氏综合征、ACTA2、SAMHD1、NFIA致病性变异）。这一结果凸显了烟雾病遗传背景的异质性，支持“遗传易感性+免疫触发”的双重打击假说。

FN1作为潜在烟雾病生物标志物的识别

血浆蛋白质组学分析发现，与健康对照相比，患者血浆中6种蛋白显著上调，包括炎症标志物（CRP、C4A）和细胞增殖相关蛋白（OIT3、FBLN5、FN1）。其中，纤连蛋白(FN1)的上调尤为引人注目。进一步分析显示，上调的FN1肽段中包含细胞型纤连蛋白特有结构域EDA的肽段（GLAFTDVDVDSIK），提示血浆FN1升高可能部分源于病变组织中的cFN1泄漏。

烟雾病闭塞动脉的空间单细胞蛋白质组学分析

通过对尸检病例的闭塞动脉进行空间单细胞蛋白质组学成像，研究团队获取了2,362个细胞的138种蛋白表达数据。UMAP聚类分析识别出对应于动脉不同层次的5个细胞群体：内膜、中膜、外膜、内皮和管腔。在烟雾病血管中，内膜显著增厚，几乎完全闭塞管腔。

内膜VSMC的表型转换

对比内膜与中膜的细胞表达谱发现，内膜中的VSMC表现为收缩标志物（如Desmin）下调，而合成标志物（如FN1、KRT19、GFAP）上调，符合VSMC从收缩表型向合成表型转换的特征。免疫组化验证了Desmin在内膜中的显著下调，而ACTA2、CNN1（Calponin-1）和CALD1（Caldesmon）在两层中均呈阳性。

闭塞动脉中的免疫细胞浸润

空间分析识别出223个免疫细胞，主要分布在外膜、内膜和管腔。外膜中的免疫细胞分为T淋巴细胞群和M2样巨噬细胞群，而内膜中浸润的细胞高表达HLA-DR和CD162，提示为活化抗原呈递细胞（如M1巨噬细胞）。管腔内则为表达CD66/CD15的粒细胞。免疫组化证实CD68+巨噬细胞散在分布于内膜VSMC之间，而淋巴细胞（CD3+ T细胞、CD20+ B细胞）主要位于外膜。

烟雾病动脉的激光捕获显微切割蛋白质组学

激光捕获显微切割结合质谱分析进一步验证了内膜与中膜的蛋白表达差异。内膜中DES、HSPB6等平滑肌标志物下调，而ECM蛋白（FN1、POSTN、TSP1）和TAGLN2上调，再次证实VSMC向合成表型转换。值得注意的是，cFN1-EDA特异性肽段在内膜中同样高表达，与血浆发现一致。

结论与讨论

本研究通过多组学整合分析，揭示了烟雾病发病机制中的关键分子事件：遗传易感个体在免疫因素触发下，血管平滑肌细胞发生表型转换，向内膜浸润并转化为合成表型，同时伴有抗原呈递细胞浸润和细胞外基质重塑。空间蛋白质组学首次在单细胞水平描绘了闭塞烟雾病动脉的蛋白表达图谱，为理解疾病病理提供了前所未有的分辨率。

最重要的发现是，内膜中上调的细胞型纤连蛋白(cFN1)与患者血浆中cFN1-特异性肽段的升高相呼应，表明cFN1可能从病变血管壁泄漏入血，有望成为烟雾病的特异性生物标志物。相较于以往提出的缺血相关标志物（如MMPs、VEGF），cFN1更能直接反映血管壁的病理增生过程，对于早期诊断、风险分层和治疗监测具有重要潜力。

该研究也存在一定局限性，如样本量较小、空间分析仅基于单一病例等，这反映了非亚洲人群烟雾病罕见性带来的研究挑战。未来需要在更大队列中验证cFN1的 biomarker 价值，并进一步探索免疫细胞与VSMC的相互作用机制。总之，这项研究为烟雾病的分子诊断和治疗靶点开发提供了新的方向，深化了对这种罕见脑血管疾病病理生理机制的理解。