性别与区域特异性差异揭示严重马凡综合征小鼠模型中主动脉瘤倾向的微结构重塑与生物力学机制

本研究针对马凡综合征(MFS)患者主动脉瘤存在的性别与区域特异性差异机制不明的问题，通过严重MFS小鼠模型(Fbn1mgR/mgR)，系统分析了主动脉不同区段的微结构重塑与被动生物力学特性。研究发现未负载厚度、弹性纤维降解和离体材料刚度是预测动脉瘤扩张的关键生物标志物(调整R2=0.8818)，为MFS个性化诊疗提供了物理 biomarker 新思路。

　　

主动脉瘤在马凡综合征患者中呈现出明显的性别与区域特异性差异：男性更易发生升主动脉瘤且预后更差，但其深层机制尚未阐明。这种差异使得临床监测标准难以精准指导个体化治疗，亟需揭示生物力学与微结构重塑的关联机制。华盛顿大学的研究团队通过Fbn1^mgR/mgR严重MFS小鼠模型，首次系统比较了胸主动脉升段(ASC)、降段(DSC)、腹主动脉肾上段(SAB)和肾下段(IAB)在4月龄时的三维几何特征、细胞外基质(ECM)组分变化及被动力学特性，相关成果发表于《Acta Biomaterialia》。

研究采用血压测量、离体血管环力学测试、组织学染色(弹性纤维/胶原纤维定量)和图像分析技术，结合多变量混合模型进行数据整合。实验样本来自同窝野生型(WT)与突变型(MU)小鼠的性别匹配对照。

未负载尺寸与残余拉伸
通过切割血管环成像分析发现，MU小鼠所有主动脉区段的未负载内径与厚度均显著增加，其中ASC区变化最显著且存在性别差异：雄性ASC厚度增加幅度是雌性的2.3倍。

微结构重塑
弹性纤维(Verhoeff染色)在MU组ASC区丢失最严重(雄性减少62%，雌性减少41%)，伴随胶原纤维(Masson染色)代偿性沉积。细胞核密度仅在ASC区显著降低，提示平滑肌细胞(SMC)凋亡的区域特异性。

被动生物力学特性
离体双轴拉伸显示MU组ASC区周向材料刚度显著升高，与弹性纤维降解程度呈强相关(r=0.82)。生理压力下的有效刚度则在SAB区出现性别差异：雌性保留更好的顺应性。

多变量预测模型
整合分析发现未负载厚度、弹性纤维面积分数和离体材料刚度可解释88.2%的动脉瘤扩张变异，其中材料刚度贡献率达47%。该模型在DSC和IAB区的预测效能较低(R²<0.3)，印证了MFS病变的区域选择性。

这项研究首次建立了MFS主动脉病变的"几何-微结构-力学"多维评估体系，揭示弹性纤维断裂引发的级联重塑是升主动脉瘤的核心驱动因素。发现离体材料刚度可作为预测ASC区扩张的敏感指标，为临床无创弹性成像技术开发提供了理论依据。性别差异的力学基础(如雌激素对胶原交联的调控)和区域特异性(如胚胎起源不同的SMC抗凋亡能力)的发现，为精准化治疗靶点选择提供了新方向。研究同时证实，传统以直径变化为标准的监测方案可能遗漏早期力学性能恶化病例，强调多参数联合评估在MFS管理中的必要性。

（注：所有数据与结论均源自原文，未添加外部信息。作者Krashn Kumar Dwivedi等声明无利益冲突，研究受NIH R01HL133662等项目资助。）