内皮细胞可溶性环氧化物水解酶通过多不饱和脂肪酸代谢调控氧化应激和动脉粥样硬化进程的机制研究

为解决动脉粥样硬化（atherosclerosis）的局部易感性机制问题，研究人员聚焦内皮细胞可溶性环氧化物水解酶（sEH）调控的多不饱和脂肪酸（PUFA）代谢，发现sEH通过生成DHA二醇（19,20-DHDP）破坏线粒体蛋白-胆固醇相互作用，抑制丙酮酸和苹果酸代谢，导致线粒体活性氧（ROS）过度生成和TGFβ激活，从而驱动促炎内皮表型。该研究为靶向sEH-PUFA代谢轴治疗动脉粥样硬化提供了新策略。

　　

动脉粥样硬化是一种慢性血管疾病，其特征是脂质沉积和炎症反应在动脉壁特定区域形成斑块。有趣的是，这种病变并非随机分布，而是倾向于出现在血管分支点、分叉处外壁和弯曲内壁等血流动力学扰动区域。长期以来，科学家们试图解释这种空间特异性现象，认为局部血流模式和内皮细胞异质性可能是关键因素。然而，关于内皮细胞如何感知和响应这些局部信号，特别是代谢重编程如何参与这一过程的机制仍不清楚。

来自华中科技大学同济医学院等机构的研究人员通过整合单细胞测序、基因编辑小鼠模型和代谢组学技术，揭示了内皮细胞可溶性环氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase, sEH）在动脉粥样硬化局部易感性中的核心作用。研究发现，sEH通过调控多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids, PUFAs）代谢产物19,20-二羟基二十二碳五烯酸（19,20-DHDP）破坏线粒体功能，导致氧化应激和促炎表型，从而加速动脉粥样硬化进程。这一重要发现发表在《Redox Biology》杂志上。

研究团队运用了多项关键技术：单细胞RNA测序分析小鼠主动脉内皮细胞亚群；构建内皮特异性sEH报告基因小鼠（Ephx2^LSL-tdTomato
）和过表达模型（Rosa26^{CAG-LSL-Ephx2-3xFlag}
）；通过颈动脉部分结扎术建立局部血流扰动模型；使用Seahorse能量代谢分析仪检测线粒体耗氧率（OCR）；结合光活化胆固醇探针技术进行蛋白质组学分析；采用PCSK9-高脂饮食诱导的动脉粥样硬化模型评估斑块形成。

3.1 具有动脉粥样硬化易感特征的内皮细胞上调PUFA代谢基因
通过分析已发表的单细胞RNA测序数据，研究人员发现小鼠主动脉内皮细胞可分为三个亚群。其中Cluster 1内皮细胞表现出动脉粥样硬化易感特征，并特异性高表达PUFA代谢相关基因，尤其是sEH编码基因Ephx2。这一发现首次将内皮细胞亚群的代谢特征与动脉粥样硬化空间易感性联系起来。

3.2 可溶性环氧化物水解酶在动脉粥样硬化易感区域上调并加速疾病进展
利用内皮特异性sEH报告基因小鼠，研究团队证实sEH在主动脉易损区域（如主动脉弓内弯）的内皮细胞中表达更高。通过颈动脉部分结扎模型，他们进一步发现血流扰动可诱导sEH表达上调。代谢组学分析显示，振荡剪切应力（OSS）促进sEH将ω-3 DHA衍生的环氧化物19,20-EDP转化为二醇19,20-DHDP。更重要的是，内皮特异性sEH过表达显著加重动脉粥样硬化斑块形成，而sEH敲除则具有保护作用。

3.3 sEH衍生的脂质介质改变线粒体呼吸并刺激ROS生成
机制研究发现，19,20-DHDP能特异性干扰线粒体蛋白-胆固醇相互作用，降低丙酮酸和苹果酸的线粒体摄取，抑制复合物I（Complex I）依赖性呼吸，导致NADH/NAD⁺
比例失衡和线粒体ROS爆发。这种作用具有高度特异性，其他sEH底物或产物均无此效应。

3.4 氧化应激激活TGFβ介导的促炎转录程序
RNA测序分析显示，sEH过表达内皮细胞的转录谱呈现TGFβ信号通路显著激活。实验证实19,20-DHDP通过增加线粒体ROS促进SMAD2/3磷酸化，上调VCAM-1、胶原蛋白等促动脉粥样硬化基因表达。值得注意的是，抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）处理可逆转这些效应，并在体内减轻sEH过表达导致的动脉粥样硬化。

这项研究首次阐明了内皮细胞sEH-PUFA代谢轴通过调控线粒体功能和氧化应激决定动脉粥样硬化空间易感性的分子机制。sEH在血流扰动区域的特异性上调导致19,20-DHDP生成，后者通过"代谢-氧化应激-炎症"级联反应驱动内皮功能障碍。该发现不仅深化了对动脉粥样硬化局部发病机制的理解，还为开发靶向sEH的局部干预策略提供了理论依据。鉴于sEH抑制剂已在其他疾病模型中显示出良好安全性，本研究为其在心血管疾病中的应用转化奠定了重要基础。