《Nature Aging》：Uncovering the transcriptional hallmarks of endothelial cell aging via integrated single-cell analysis
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内皮细胞（ECs）是血管功能的关键调节者并具有组织特化作用。衰老过程中这些细胞发生功能障碍，导致心血管疾病易感性增加。尽管单细胞转录组学已揭示广泛的内皮异质性，但贯穿成年人类寿命的人类EC转录全景图谱仍属空白。研究人员在此呈现人类衰老内皮细胞图谱（HAECA）
内皮细胞（ECs）是血管功能的关键调节者并具有组织特化作用。衰老过程中这些细胞发生功能障碍，导致心血管疾病易感性增加。尽管单细胞转录组学已揭示广泛的内皮异质性，但贯穿成年人类寿命的人类EC转录全景图谱仍属空白。研究人员在此呈现人类衰老内皮细胞图谱（HAECA），一个来自12个人体组织、覆盖成年全龄期的超过375,000个EC的协同整合单细胞转录组数据库。研究人员鉴定出年龄相关转录偏移，包括静脉EC中血管生成基因表达下降，以及细胞外基质（ECM）与机械转导相关特征的广泛改变。此外，研究人员发现EC中一条p21连锁的转录程序，并在体外与体内模型中将其与细胞衰老相关联。综上，该研究为跨组织与跨年龄的人类内皮系统提供了高分辨率转录组参考。
研究背景与立项依据
血管内皮细胞（endothelial cells，ECs）衬贴于所有血管内壁，主导血管张力、血管生成、通透性与止血，是心血管稳态的核心调节器。内皮细胞具有高度器官特异性，可适应脑、肾、淋巴等组织的差异化功能需求。衰老会带来氧化应激、血管生成能力受损与血管壁重构，使内皮修复再生能力下降，进而参与心血管疾病、代谢综合征与神经退行性疾病的发生。已有研究提示内皮功能障碍可早于显性年龄相关疾病出现，但此前缺少贯穿成人全寿命、跨多组织的单细胞层面健康内皮参考图谱，既有独立数据集受研究特异性偏倚影响，限制了对外周与组织内保守衰老程序的系统解析。为弥补这一空白，研究人员在《Nature Aging》报道了人类衰老内皮细胞图谱（Human Aging Endothelial Cell Atlas，HAECA）的构建与分析。
研究人员整合34项公开单细胞与单核RNA测序（scRNA-seq与snRNA-seq）健康人组织数据，提取并质控375,829个EC，覆盖290个样本、12种组织与成年全龄段，建立跨研究协同注释框架，系统刻画血管床分层、年龄相关转录重编程、细胞外基质（extracellular matrix，ECM）重塑、机械信号改变与内皮细胞衰老程序，并辅以空间转录组与体外诱导衰老模型验证。
主要关键技术方法
研究人员采用公开健康组织scRNA-seq与snRNA-seq队列，经经典标记基因筛选EC并剔除低质量与非EC簇；按组织逐一整合、亚聚类与注释，校正细胞与单核测序技术效应。年龄分析以组织内中位供体年龄分层，并将细胞聚合为样本水平伪批量（pseudobulk）做差异基因表达分析（DGEA）与基因集富集分析（GSEA）。机制验证使用MERFISH空间转录组学定位皮肤EC，免疫荧光检测YAP核质分布；体外以HUVEC传代与多柔比星诱导衰老，iPSC分化为诱导脑样EC（iBEC），并结合小鼠加速血管衰老模型交叉验证p21相关程序。
研究结果
An integrated atlas of ECs throughout the human body
研究人员整合多组织EC后，UMAP显示清晰组织来源分区；注释出动脉、毛细血管、微血管、静脉、淋巴及尖细胞样亚群。保守标记方面，动脉富集SULF1、FBLN5，毛细血管富集RGCC、CA4，静脉富集SELP、ACKR1，淋巴富集PROX1、MMRN1。沿动脉-毛细血管-静脉轴存在跨组织保守的分区转录梯度，证明血管树层级由保守程序组织。
Diversity of blood vascular and lymphatic ECs across tissues
细分为精细EC亚群后，研究人员定义出跨组织通用的血管层级标记集。尖细胞样毛细血管高表达CXCR4、APLN、ESM1及F2RL3、PGF等血管生成相关基因，印证静脉起源芽生现象。淋巴与血行EC在转录上明显分离，说明组织特异性与血管床保守程序共同塑造人类内皮异质性。
Inflammaging, cellular senescence and reduced angiogenesis are conserved hallmarks of the aged endothelium
伪批量分析显示，衰老EC跨组织一致上调炎症、免疫调节与衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）基因，下调血管生成（如APLNR、COL4A1、ID3、PLVAP）与毛细血管特异标记。基因集富集证实衰老、TNF-α信号增强，氧化磷酸化（OXPHOS）、EC增殖与MYC靶标减弱。分层到血管床后，动脉偏凝血相关，静脉显著丢失血管生成能力并伴ECM与细胞骨架重排，说明保守衰老程序叠加血管床特异改变。
ECM-rewiring and altered mechanosensing in the aging endothelium
年龄相关ECM与糖基化重塑在肝、肺、皮肤、脂肪EC最突出，静脉与毛细血管上调O-糖基化、唾液酸转移酶及ECM装配基因。转录因子活性推断显示YAP1、WWTR1（TAZ）、TEAD1/2/4在衰老EC中活化。MERFISH确认皮肤大血管EC表达机械信号基因；免疫荧光显示老年皮肤EC中YAP核定位比例显著升高，证明衰老内皮伴随ECM重构与机械转导增强。
A transcriptome signature of endothelial senescence
研究人员发现CDKN1A（p21）在Atlas中广泛表达而CDKN2A近缺失。体外HUVEC衰老模型显示p21渐进升高，并共享炎症、应激、ECM与黏附重编程。交叉Atlas与体外数据，研究人员定义保守内皮衰老签名：MAFF、ADAMTS1、ADAMTS4、JUN、SRGN、KLF2、TNFRSF10D/B、UGCG。该签名与CoreScence、SenMayo、GenAge、CellAge高度相关；在iBEC、小鼠主动脉及加速衰老模型中心重复验证，MAFF过表达可诱发p21与SA-β-gal升高，确立p21-MAFF为核心的EC衰老转录程序。
讨论与结论翻译
研究人员讨论指出，该研究构建了覆盖人体多组织与成人寿命的内皮转录参考资源。衰老EC呈现炎症、SASP与功能退化保守程序；静脉血管生成信号减弱可能损害血管再生与毛细血管稀疏。ECM与糖萼重塑、YAP/TAZ机械信号活化进一步改变屏障与力学响应。研究人员定义出跨模型稳定的p21-MAFF内皮衰老签名，为早期血管老化检测与干预提供基线。
研究结论部分译文：
在该研究中，研究人员构建了覆盖人体全身与成人寿命的内皮细胞异质性的综合参考转录组资源。通过整合来自34个数据集、跨越多种组织与年龄的超过375,000个高质量EC谱，研究人员捕获了沿组织特异与血管床特异轴的血管内分泌结构。通过将分析限定于非疾病组织，该图谱提供了健康内皮衰老的参考地图，可作为疾病相关内皮功能障碍比对基线。分析揭示EC同时呈现强器官特异转录特征与跨组织不同血管床的保守程序，即动脉、静脉、淋巴与血管生成区室。尤其毛细血管EC转录组呈现高度组织特异性，与其介导器官交换和适应微环境的核心作用一致。跨组织中，衰老EC上调炎症介质与衰老相关标记，支持以免疫激活与内皮功能障碍为特征的保守衰老程序。血管亚型中，静脉EC呈现显著的年龄相关血管生成信号减退，因其为血管生成芽生起源，其功能损伤可能促成衰老中血管再生障碍与毛细血管稀疏。下调基因含ANGPT2、ID3、EDN1、LAMA4与PLVAP，多参与尖细胞与血管形成稳定。除血管生成外，静脉特异变化还反映更广ECM与糖萼重塑，可调制屏障完整。伴随ECM关联转录改变，老年皮肤EC中YAP核定位增加提示衰老组织环境里内皮对机械 cue 响应增强。综上，研究人员通过跨组织、数据集、物种与模型系统整合转录组，定义了由体外、原代组织与体内证据支撑的稳健内皮衰老相关基因程序，对年龄与病理相关血管衰老具意义。
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