颈动脉斑块不稳定相关的炎症新生血管形成与血管重塑

《CNS Neuroscience & Therapeutics》：Inflammatory Neovascularization and Vascular Remodeling Associated With Carotid Plaque Destabilization

　　

目的：炎症反应促进颈动脉斑块病理性新生血管形成（pathological neovascularization）与血管重塑（vascular remodeling），促成斑块不稳定。本研究旨在明确介导不同斑块区域病理性新生血管形成与血管重塑的特定细胞亚群。方法：研究人员采用单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）系统分析了颈动脉斑块粥样硬化核心（atherosclerotic core, AC）与近端邻近（proximal adjacent, PA）区域的细胞组成及功能分布。结果：研究人员观察到介导病理性新生血管形成的内皮细胞（endothelial cell, EC）亚群在AC区显著富集；而PA区收缩型血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）减少、成骨型VSMC增多，共同参与血管重塑。此外，成纤维细胞介导的炎症调节主要富集于PA区，AC区则含有更多参与脂质代谢与免疫应答的巨噬细胞亚群。结论：AC区内皮细胞亚群介导的病理性新生血管形成，联合PA区收缩型VSMC减少与成骨型VSMC增加，是促进斑块不稳定的因素。

《颈动脉斑块不稳定相关的炎症新生血管形成与血管重塑》论文解读

该研究背景基于动脉粥样硬化斑块破裂是急性心脑血管事件的主要诱因。斑块内脂质蓄积引发炎症，导致内皮细胞（endothelial cell, EC）损伤及血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）功能障碍，进而发生病理性新生血管形成（intraplaque neovascularization）与VSMC表型转换，参与血管重塑（vascular remodeling）。然而斑块内新生血管结构缺陷、周细胞覆盖不足，易发生斑块内出血（intraplaque hemorrhage, IPH）并促使炎性细胞浸润，降解纤维帽胶原，使斑块趋于不稳定甚至破裂。VSMC在慢性炎症刺激下亦可发生表型转换（phenotypic switching），从收缩型向合成型、成骨样或软骨样分化，参与斑块钙化与重塑。既往抗VEGF（vascular endothelial growth factor）治疗对成熟斑块效果有限，且缺乏针对特定EC或VSMC亚群的精准干预策略。因此，研究人员利用单细胞RNA测序技术解析人颈动脉斑块不同区域细胞异质性，以识别驱动病理性新生血管形成与血管重塑的关键细胞亚群，为斑块不稳定的机制研究与治疗靶点提供新依据。本文发表于《CNS Neuroscience & Therapeutics》。

研究人员获取3例无症状Ⅶ型钙化颈动脉斑块患者的粥样硬化核心（atherosclerotic core, AC）及距AC约1 cm的近端邻近（proximal adjacent, PA）动脉段各3个生物学重复，共6个样本，进行单细胞RNA测序（GSE159677数据集）。使用Seurat与Harmony进行数据整合、质控、降维（UMAP/tSNE）及细胞聚类；对不同细胞亚群进行差异表达基因（DEG）分析（Wilcoxon秩和检验，校正p<0.05，|log₂FC|>0.25）及GO（Gene Ontology）/KEGG富集分析；计算功能基因集模块评分（AddModuleScore）；应用Monocle2/3进行拟时（pseudotime）轨迹分析推断EC与VSMC亚群分化方向；对冰冻斑块组织切片行免疫荧光染色验证关键分子（CD31、CXCL12、COL8A1）蛋白表达。

2.1 颈动脉斑块PA与AC区域血管及免疫细胞亚群的单细胞图谱

研究人员对AC与PA区单细胞数据鉴定出T细胞、巨噬细胞、VSMC、EC、成纤维细胞（fibroblast, FB）、B细胞、浆细胞及肥大细胞共8大类群。AC区T细胞（40.89% vs 30.27%）与巨噬细胞（25.03% vs 10.48%）比例高于PA区，EC（8.69% vs 25.77%）与FB（0.45% vs 10.95%）则较少分布于AC区。功能模块评分显示各细胞类型具高MHC蛋白复合物相关评分（抗原提呈激活）；EC、巨噬细胞、T细胞高表达白细胞趋化基因；巨噬细胞上调脂质代谢功能；EC增强组织再生功能；VSMC上调细胞外基质（extracellular matrix, ECM）组装及出芽型血管生成功能。表明EC与VSMC可能是血管重塑主要介导者，免疫细胞兼具促炎与促修复双重作用。

2.2 AC区存在促病理性血管生成型EC，PA组织免疫反应型EC显著上调

UMAP将EC分为EC0–EC6亚群。EC0低表达免疫应答、血管发育及ECM重塑基因，高静息标记基因为静息态EC。EC4在AC区显著富集，除血管生成功能外还上调ECM重塑与钙化相关基因（COL8A1、OGN、MMP2、BMP4、BMP6），具病理性血管生成特征。EC1、EC2、EC5、EC6富集免疫相关功能（白细胞活化、抗原提呈、细胞因子响应），其中EC1/EC2/EC5主要位于PA区，EC5高表达趋化因子CXCL2。拟时分析揭示三条分化轨迹：EC0→EC1→EC2→EC5（炎症方向），EC0→EC4→EC6（新生血管方向），EC0→EC3（生理性血管生成）。AC区EC偏向再生/新生血管终点，PA区EC偏向免疫应答终点。免疫荧光证实COL8A1与CXCL12在AC区CD31⁺EC中高表达。结论：EC4驱动斑块核心区病理性新生血管形成，加剧斑块不稳定。

2.3 收缩型VSMC主要定位于AC区，成骨型VSMC富集于PA区

VSMC分10个亚群。VSMC2为基底态（高表达ACTA2、MYH11、NR4A1、KLF2，低ECM基因）。VSMC4在AC区富集，高表达收缩标志物MYH11、MYL9，为典型收缩型VSMC。VSMC1与VSMC7富集于PA区；VSMC1下调收缩相关基因、上调骨发育/ECM基因（DLX5、FRZB、SOST），为成骨型VSMC，参与斑块钙化；VSMC7为VSMC4向成骨样过渡态，上调ECM重塑、钙离子结合及骨形态发生相关基因，部分表达KRT7（间质转化标志）。拟时分析示VSMC起源于VSMC2，分支至VSMC8（另一收缩亚型）、VSMC6、VSMC1（成骨）及VSMC3-VSMC4-VSMC7（收缩→合成/成骨过渡）。结论：PA区收缩型VSMC减少、成骨型VSMC增多，驱动血管重塑与异位钙化。

2.4 成纤维细胞主要定位于PA区，部分亚群呈现炎症相关表型

FB分三簇：Cluster 0（FB0）高表达纤维化基因（MFAP5、FBN1、IGFBP5），上调ECM/胶原功能，为基础态FB；Cluster 1（FB1）高表达抗原提呈（HLA-DRB1、CD74）、炎症（JUNB、CXCL2/CXCL14）及MHC相关基因，下调纤维化基因，富集Th17/TNF/IL-7信号通路，具促炎表型；Cluster 2部分表达ACTA2提示肌成纤维细胞（myofibroblast）潜能。FB主要分布于PA区。结论：PA区FB通过炎症调节参与斑块进展与不稳定。

2.5 AC区巨噬细胞吞噬功能增强，T细胞亚群区域分布差异小

巨噬细胞分3簇：Cluster 2（M?2）主要位于AC区，下调免疫应答/MHC基因，上调脂质代谢（FABP4/FABP5、CD36、APOE）及ECM降解基因（CTSL、CTSD），具泡沫细胞特征；Cluster 0偏炎性。T细胞分8亚群（CD4⁺Tcm、CD8⁺Tem、Treg等），各亚群在AC与PA区分布差异微小，仅TEMRA稍多富集于PA区。结论：AC区泡沫细胞大量聚集可致坏死核心形成。

讨论

研究人员讨论指出AC区缺氧微环境伴富含脂质的巨噬细胞（泡沫细胞）及EC4介导的脆弱病理性新生血管，易致斑块内出血与炎症浸润，降低稳定性；AC区同时保留较多收缩型VSMC4。PA区EC1/2/5/6高免疫活性（CXCL2招募白细胞）、VSMC1成骨表型驱动钙化、FB1促炎表型放大炎症级联，共同参与血管重塑。研究局限性在于结论主要基于scRNA-seq转录水平推断，未行独立蛋白组验证及功能缺失/获得实验，且测序深度有限；需后续多组学整合与功能实验确证因果关系。

结论（翻译）

AC区内皮细胞亚群介导的病理性新生血管形成，以及PA区收缩型血管平滑肌细胞减少伴成骨型血管平滑肌细胞增加，是促进斑块不稳定的因素。所鉴定的这些细胞亚群为病理性血管重塑机制提供了新的分子与细胞层面见解，并为治疗干预提供了潜在靶点。