胶原纤维排列与钙化在动脉粥样硬化中的演化模式研究

本研究针对动脉粥样硬化(AS)中胶原纤维排列(CFA)紊乱与钙化(Cal)的关联机制展开探索。通过高脂喂养ApoE?/?小鼠模型，结合组织染色和扫描电镜等技术，首次系统揭示了CFA随机化与平滑肌细胞(SMCs)表型转化、炎症浸润及钙化的时空共定位关系，为AS早期诊断和斑块稳定性评估提供了新型生物标志物。

　　

动脉粥样硬化作为全球头号心血管杀手，其斑块破裂引发的急性事件是临床防治难点。传统研究多聚焦晚期斑块成分分析，却忽视了胶原纤维这一"骨架材料"在疾病早期的动态演变规律。更棘手的是，血管钙化这一"骨化"现象与胶原网络的关联机制始终成谜。北京航空航天大学的研究团队独辟蹊径，从材料科学视角切入，通过高脂饮食诱导的ApoE^?/?小鼠模型，首次绘制出胶原纤维排列(CFA)在动脉粥样硬化全周期的演化图谱，相关成果发表于《Research》。

研究采用5周间隔的动态采样策略，综合运用Masson染色、α-SMA免疫组化、扫描电镜(SEM)等技术，系统分析了主动脉弓胶原纤维的拓扑演变。通过Alizarin Red染色和Annexin蛋白检测，同步追踪了钙化灶与基质囊泡相关蛋白的时空分布。

CFA与多病理现象共定位
SEM定量显示：健康区98%胶原纤维偏离主方向<30°，而病变区仅36%。这种随机化CFA区域特异性富集圆形平滑肌细胞、Anx A2蛋白(较健康区升高8.3倍)和钙化灶，与定向区域形成鲜明边界。

CFA随机化是AS重要标志
时序分析揭示：第10周血管中膜各层胶原呈规则排列；第20周斑块形成时，内层胶原取向度降至47%；第30周完全随机化(取向度34%)。值得注意的是，这种紊乱仅发生于斑块对应区域，提示CFA可作为定位病变的"分子标尺"。

SMCs表型转化驱动CFA紊乱
α-SMA免疫组化显示：随着CFA随机化，平滑肌细胞逐渐丧失梭形形态，Runx2(成骨关键转录因子)表达上调3.2倍。体外实验证实，表型转化后的SMCs会重塑周围基质拓扑结构。

钙化严格限定于随机CFA区域
第25周首次检测到直径45μm的钙化灶，至第30周迅速扩张至163μm。Von Kossa染色显示所有钙化灶均位于Col I富集的随机CFA区域，而定向区域始终无钙化沉积。

Annexin蛋白梯度预示病变进程
Anx A2/A5/A6在随机CFA区的浓度较定向区分别升高12倍、9倍和4倍。但第25周后随着巨噬细胞(CD68⁺细胞减少62%)浸润减弱，这种差异逐渐缩小。

该研究首次建立CFA动态演变与AS多病理进程的关联框架：炎症微环境驱动SMCs表型转化→MMPs(基质金属蛋白酶)降解胶原→CFA随机化→Annexin蛋白募集钙离子→Col I模板引导钙化。这一发现不仅为AS早期诊断提供了可量化的影像学生物标志物，更启示了通过调控胶原拓扑结构干预钙化的治疗新策略。研究提出的"局部支架植入+定向纤维设计"联合方案，为开发靶向斑块稳定的器械提供了理论基石。