单细胞RNA测序鉴定驱动缺血性心肌病进展的关键平滑肌细胞亚群及其治疗靶点研究

本研究通过整合单细胞RNA测序技术，揭示了S100A4+平滑肌细胞亚群(C6 S100A4+ SMCs)在缺血性心肌病(ICM)进展中的核心作用。研究人员发现该亚群通过PTN-NCL通路与内皮细胞互作，并鉴定出KLF2、FOS等关键转录因子。体外实验证实S100A4基因敲除可抑制细胞增殖并促进凋亡，为ICM治疗提供了新靶点。该成果发表于《Scientific Reports》，为心肌病机制研究和临床干预提供了重要理论依据。

　　

心血管疾病一直是威胁人类健康的头号杀手，其中缺血性心肌病(Ischemic Cardiomyopathy, ICM)作为最常见的类型，其发病机制却仍有诸多未解之谜。传统观点认为心肌细胞损伤是ICM的主要病理特征，但越来越多的证据表明，血管平滑肌细胞(Vascular Smooth Muscle Cells, VSMCs)的异常活化在疾病进程中扮演着关键角色。特别是在冠状动脉粥样硬化背景下，VSMCs的铁死亡(Ferroptosis)和氧化应激反应如何影响心肌损伤？是否存在特定的VSMCs亚群驱动疾病进展？这些问题成为当前心血管研究领域的热点难点。

山东中医药大学第一临床医学院的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项突破性研究。他们运用单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术，从公开数据库GSE145154中分析了4,184个平滑肌细胞，首次鉴定出一个独特的S100A4+平滑肌细胞亚群(C6 S100A4+ SMCs)，并证实该亚群通过PTN-NCL信号通路与内皮细胞相互作用，在ICM发展中起关键作用。研究不仅揭示了KLF2、FOS等核心转录因子的调控网络，还通过体外实验验证了S100A4作为治疗靶点的潜力，为ICM的精准干预提供了新思路。

研究团队采用了多项关键技术：从GEO数据库获取的31例样本(scRNA-seq数据GSE145154)经过Seurat软件质控和Harmony算法批次校正；使用DoubletFinder去除双细胞；通过CellChat分析细胞间通讯；应用SCENIC构建基因调控网络；体外实验采用HA-VSMC细胞系，通过siRNA转染、CCK-8、Transwell等技术验证S100A4功能。

研究结果部分，首先在"Identification and characterization of distinct smooth muscle cell subpopulations in cardiomyopathy"中，研究者将平滑肌细胞分为9个亚群，发现C6 S100A4+ SMCs高表达ID4、SERPINF1等基因，且主要来源于ICM组，其细胞周期特征和nFeature_RNA/nCount_RNA值均显示该亚群具有独特活性。

"Differences in stemness and oxidative phosphorylation among SMC subpopulations"部分揭示，C6亚群干性评分最高，EPAS1、CTNNB1等干性基因表达显著，且氧化磷酸化代谢最为活跃。随后的"Differences in ferroptosis and oxidative stress"分析显示，该亚群在铁死亡和氧化应激相关通路中得分突出，提示其可能通过这些过程参与ICM进展。

"Slingshot analysis"和"Pseudotime analysis"通过发育轨迹分析证实C6亚群分化程度最低，处于早期发育阶段。关键的"Cell-cell communication"研究发现C6亚群通过PTN-NCL通路与内皮细胞密切互作，这可能是影响ICM进程的重要机制。

在"Gene regulatory network analysis"中，KLF2、FOS等转录因子被鉴定为C6亚群的核心调控元件。最后的体外实验证实，敲低S100A4可显著抑制HA-VSMC增殖、迁移并促进凋亡，为靶向干预提供了实验依据。

这项研究的结论和讨论部分指出，C6 S100A4+ SMCs亚群的发现填补了ICM机制研究的重要空白。该亚群具有独特的干性特征、代谢活性和转录调控网络，通过PTN-NCL通路与内皮细胞互作，并可能通过铁死亡和氧化应激加剧心肌损伤。研究不仅提供了ICM的细胞亚群图谱，还鉴定出S100A4这一潜在治疗靶点。特别值得注意的是，该成果将单细胞组学技术与传统实验验证相结合，为心血管疾病的精准分型和靶向治疗开辟了新途径。未来针对PTN-NCL通路和S100A4的干预策略，可能成为延缓ICM进展、预防心力衰竭的新选择，具有重要的临床转化价值。