TRPC1通过诱导血管平滑肌细胞促炎表型促进胸主动脉夹层形成

《Journal of the American Heart Association》：TRPC1 Promotes Thoracic Aortic Dissection Through Inducing Proinflammatory Phenotype of Vascular Smooth Muscle Cells

　　

背景：胸主动脉夹层（thoracic aortic dissection, TAD）是一种危及生命的血管疾病，目前缺乏有效的药物治疗。经典瞬时受体电位（canonical transient receptor potential, TRPC）通道参与调节多种心血管功能，但它们在TAD中的作用尚未被阐明。

方法：研究人员给3周龄雄性小鼠饮水中加入β-氨基丙腈（β-aminopropionitrile, BAPN）连续28天以诱导TAD形成。在体外和体内探讨TRPCs对TAD的影响。对胸主动脉进行RNA测序，以研究TRPCs调控TAD进展的机制。

结果：在TRPC家族成员中，TRPC1在BAPN诱导的TAD小鼠主动脉中表达显著增加，同时血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）收缩标志物平滑肌α-肌动蛋白（smooth muscle α-actin, SMA）和平滑肌22（smooth muscle 22, SM22）表达下降。与对照组同窝小鼠相比，平滑肌细胞特异性TRPC1缺失减轻了BAPN诱导的TAD形成，表现为主动脉破裂减少、最大胸主动脉直径减小以及弹性蛋白降解减轻。相反，平滑肌细胞特异性TRPC1敲入则加重了小鼠TAD的发展。无偏RNA测序显示，在BAPN给药早期，血管平滑肌细胞中TRPC1敲除抑制了胸主动脉中炎症因子和趋化因子的表达。机制上，TRPC1通过激活钙调磷酸酶/核因子-κB（nuclear factor-κB, NF-κB）通路诱导血管平滑肌细胞发生促炎表型转变，从而促进血管炎症和TAD发展。

结论：研究确定了TRPC1是血管平滑肌细胞炎症表型转变和TAD形成的新型内源性致病因子，并为全面理解TAD的发病机制提供了新见解。阻断TRPC1/钙调磷酸酶/NF-κB信号可抑制TAD进展，这可能是应对TAD的一种有前景的策略。

胸主动脉夹层（thoracic aortic dissection, TAD）是一种高致死性血管疾病，以主动脉扩张、内膜撕裂形成假腔为特征，最终可导致主动脉破裂和猝死。既往研究表明，血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）去分化、血管炎症、细胞外基质降解及遗传突变均参与TAD的发生，但其发病机制仍不清楚。目前外科修复技术虽有进展，但死亡率仍高，且缺乏有效延缓TAD进展的药物。VSMC是主动脉中膜的主要成分，正常状态下保持收缩表型以维持主动脉壁的结构与功能稳定。在应激或外界刺激下，VSMC由收缩表型向合成或促炎表型转变，被认为是TAD形成的初始关键事件。然而，驱动VSMC去分化并破坏血管稳态的关键内源性调控因子仍未完全阐明。经典瞬时受体电位（canonical transient receptor potential, TRPC）通道是一类Ca²⁺通透的非选择性阳离子通道，广泛表达于血管系统，参与多种心血管疾病。已有研究报道TRPC1在血管损伤后上调，并促进VSMC增殖、迁移及新生内膜增生等异常表型转变，但TRPC家族是否参与TAD进展尚不清楚。基于此，研究人员探讨了TRPC在TAD发病中的作用及机制。

研究人员利用3周龄雄性小鼠，通过饮水中给予0.25%β-氨基丙腈（β-aminopropionitrile, BAPN）连续28天诱导TAD模型，并制备平滑肌细胞特异性TRPC1敲除（Trpc1SMKO）和敲入（Trpc1SMKI）小鼠。结果显示：在TRPC家族成员中，仅TRPC1在TAD小鼠主动脉中显著上调，同时伴随VSMC收缩标志物SMA和SM22下调；人TAD主动脉标本中同样观察到TRPC1上调及SMA下调。体内功能实验表明，VSMC特异性TRPC1缺乏可降低BAPN诱导的TAD发生率、缩小最大胸主动脉直径、减轻弹性蛋白降解并改善生存趋势；而VSMC特异性TRPC1敲入则加重TAD进展。无偏RNA测序发现，TRPC1敲除在BAPN给药早期显著抑制了胸主动脉中多种促炎细胞因子和趋化因子（如白细胞介素-6、CCL2、CXCL1、CXCL2、CXCL3）的表达。机制研究表明，TRPC1通过Ca²⁺/钙调磷酸酶信号激活核因子-κB（nuclear factor-κB, NF-κB）通路，诱导VSMC向促炎表型转变，促进血管炎症，进而驱动TAD发展。使用NF-κB抑制剂PDTC或钙调磷酸酶抑制剂环孢素A可阻断TRPC1介导的炎症反应，并减轻小鼠TAD形成。

该研究采用的主要技术方法包括：利用超高频超声（15–70 MHz）测量小鼠胸主动脉腔内最大径；弹性Van Gieson染色评估弹性纤维降解程度；对胸主动脉进行RNA测序（MGI2000平台）及京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析；应用定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）、Western blot、免疫荧光和免疫组化检测蛋白及mRNA表达；体外培养小鼠主动脉VSMC（购自ATCC）和人原代主动脉VSMC（购自ScienCell），通过质粒转染或小干扰RNA干扰调控TRPC1表达；采用CCK-8法检测细胞活力，流式细胞术检测细胞凋亡。人类主动脉组织样本来自3例Stanford A型主动脉夹层患者和3例无TAD的扩张型心肌病对照者，样本收集经江南大学医学伦理委员会批准。

研究结果分为以下几个部分：第一，TRPC1表达在TAD患者和小鼠主动脉中上调。qRT-PCR和Western blot显示BAPN小鼠主动脉中TRPC1（而非TRPC3、TRPC4、TRPC5、TRPC6、TRPC7）显著升高，SMA和SM22下降；免疫荧光证实TRPC1在主动脉中膜特异性增强；人TAD标本免疫组化亦显示TRPC1上调、SMA下调。第二，VSMC源性TRPC1加重小鼠TAD。Trpc1SMKO小鼠中TRPC1缺失显著降低BAPN诱导的TAD发生率（57.1%对100%），减小主动脉最大直径，减轻弹性纤维断裂；Trpc1SMKI小鼠在0.2%BAPN处理下生存率下降，TAD发生率（100%对63.6%）和主动脉扩张加重，表明TRPC1在VSMC中发挥致病作用。第三，TRPC1促进VSMC炎性表型转变和血管炎症。RNA测序及KEGG分析显示TRPC1敲除下调炎症因子和趋化因子；体外TRPC1过表达上调CCL2、CXCL1、CXCL2、CXCL3、白细胞介素-6和白细胞介素-1β，同时下调SMA和SM22，并诱导VSMC由收缩表型变为多边形合成表型；siRNA沉默TRPC1则抑制TNF-α诱导的炎症反应；体内Trpc1SMKO小鼠主动脉中炎症因子表达下降、血清白细胞介素-6和白细胞介素-1β分泌减少，巨噬细胞浸润显著减少。第四，TRPC1通过激活NF-κB信号通路驱动VSMC炎症。Western blot显示TRPC1过表达增加p65和IκBα的磷酸化，TRPC1敲除则抑制BAPN诱导的磷酸化；NF-κB抑制剂PDTC可阻断TRPC1过表达引起的炎症因子上调，并在体内减轻BAPN诱导的TAD形成、主动脉扩张和弹性蛋白降解。第五，TRPC1通过Ca²⁺/钙调磷酸酶信号激活NF-κB通路和VSMC炎症。TRPC通道抑制剂SKF96365阻断Ca²⁺内流后显著抑制TNF-α诱导的炎症因子表达；钙调磷酸酶抑制剂环孢素A而非CaMKII抑制剂KN93可抑制TRPC1诱导的p65和IκBα磷酸化及炎症因子表达，表明钙调磷酸酶是TRPC1下游的关键效应分子。

在讨论部分，研究人员指出TRPC1是TAD进展中一个先前未被认识的关键致病因子。TRPC1在TAD小鼠及患者主动脉中特异性上调，而其他TRPC成员无显著变化，提示TRPC1可能参与TAD的起始和进展。VSMC表型转变是TAD和主动脉瘤的关键驱动事件，TRPC1促进VSMC促炎表型转变的作用与此前TRPC1促进VSMC增殖和迁移的报道一致。此外，缺氧诱导因子-1α可能参与TAD中TRPC1的上调，但需进一步验证。本研究还证实钙调磷酸酶/NF-κB通路介导了TRPC1诱导的VSMC促炎转变，与既往在心肌细胞和内皮细胞中的研究一致。研究局限性包括人类样本量小、TRPC1对巨噬细胞炎症的直接影响尚待阐明，以及药理学抑制剂可能存在脱靶效应。结论部分指出，本研究确定TRPC1是TAD主动脉中膜中上调的Ca²⁺通透性离子通道，其通过激活Ca²⁺/钙调磷酸酶/NF-κB通路驱动VSMC促炎表型转变、血管炎症和TAD进展。TRPC1将Ca²⁺/钙调磷酸酶信号与VSMC促炎表型及TAD发病机制联系起来，靶向TRPC1介导的钙调磷酸酶/NF-κB激活可能成为治疗TAD的有前景策略。