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RGS1通过改变趋化因子信号传导调节动脉粥样硬化和主动脉瘤破裂中的髓系细胞积累

期刊:Nature CommunicationsDOI:10.1038/ncomms7614

这篇文档属于类型a,是一篇关于RGS1蛋白在动脉粥样硬化和主动脉瘤破裂中作用机制的原创研究。以下是详细的学术报告:


作者及发表信息

本研究由Jyoti PatelEileen McNeillGillian Douglas等来自英国牛津大学(University of Oxford)心血管医学系、Wellcome Trust人类遗传学中心、Sir William Dunn病理学院和Jenner研究所的研究团队合作完成,于2015年3月18日发表在Nature Communications(DOI: 10.1038/ncomms7614)。


学术背景

研究领域:心血管疾病(动脉粥样硬化和主动脉瘤)的炎症机制。
研究动机
- 趋化因子信号通路在单核细胞募集至血管壁的过程中起关键作用,但其如何导致巨噬细胞在血管壁中滞留和积累的机制尚不明确。
- RGS1(Regulator of G-protein signalling-1,G蛋白信号调节因子1)是一种G蛋白信号负调控蛋白,可通过加速Gαi亚基的GTP酶活性抑制持续趋化因子刺激下的信号传导。此前研究发现RGS1与多种慢性炎症疾病(如乳糜泻、多发性硬化症)的遗传风险相关,但其在巨噬细胞和血管炎症中的作用尚未被探索。
研究目标
1. 验证RGS1在动脉粥样硬化斑块和主动脉瘤中的表达特征;
2. 阐明RGS1如何通过调控趋化因子信号影响巨噬细胞迁移和滞留;
3. 探究RGS1缺失对动脉粥样硬化早期病变和主动脉瘤破裂的影响。


研究流程与实验方法

1. RGS1表达分析

  • 研究对象
    • 小鼠模型:8周和16周龄的ApoE⁻/⁻小鼠(高脂饮食诱导动脉粥样硬化)及野生型对照。
    • 人类样本:颈动脉斑块巨噬细胞、腹主动脉瘤(AAA)组织、非病变血管(如隐静脉、乳内动脉)。
  • 方法
    • 基因芯片筛选:对比年轻与老年ApoE⁻/⁻小鼠胸主动脉的基因表达谱,发现RGS1在动脉粥样硬化组织中显著上调。
    • qRT-PCR验证:确认RGS1 mRNA在ApoE⁻/⁻小鼠主动脉和人类AAA组织中高表达,且与巨噬细胞标志物CD68呈正相关。
    • 细胞特异性分析:分离小鼠原代细胞(巨噬细胞、B细胞、血管平滑肌细胞等),发现RGS1主要在巨噬细胞中高表达,且在炎症刺激(如IFN-γ和LPS)下进一步上调。

2. RGS1功能机制研究

  • 体外实验
    • 趋化实验:比较ApoE⁻/⁻和RGS1⁻/⁻ApoE⁻/⁻小鼠腹腔巨噬细胞对CCL2、CCL3、CCL5的迁移能力。结果显示RGS1缺失显著增强巨噬细胞趋化性。
    • 受体脱敏实验:预刺激巨噬细胞后,RGS1⁻/⁻细胞对CCL5的持续迁移能力更强,表明RGS1通过抑制趋化因子受体信号脱敏调控细胞滞留。
  • 体内模型
    • 腹膜炎模型:注射酵母聚糖(zymosan)诱导炎症,发现RGS1缺失小鼠早期(4小时)单核细胞募集增加,但后期(16小时)减少,提示RGS1影响细胞滞留而非初始招募。

3. 动脉粥样硬化与主动脉瘤模型

  • 动脉粥样硬化
    • 病变分析:9周龄ApoE⁻/⁻小鼠主动脉根部斑块面积和巨噬细胞(galectin-3⁺)含量在RGS1缺失后显著减少。
    • 机制排除:血清胆固醇、循环单核细胞数量、泡沫细胞形成等无差异,排除代谢因素干扰。
  • 主动脉瘤
    • 血管紧张素II(Ang II)灌注模型:RGS1⁻/⁻ApoE⁻/⁻小鼠主动脉破裂率显著降低(56% vs. 94%存活率),且动脉瘤形成减少。
    • 骨髓移植实验:将RGS1⁻/⁻骨髓移植至ApoE⁻/⁻小鼠后,受体小鼠主动脉瘤破裂风险降低,证实RGS1在骨髓源性细胞(如巨噬细胞)中的关键作用。
    • 单核细胞追踪:荧光微球标记炎症性单核细胞(Ly6C⁺7/4⁺),发现RGS1促进其在主动脉壁的积累而非初始招募。

主要结果

  1. RGS1表达特征
    • 在动脉粥样硬化和AAA中,RGS1由激活的巨噬细胞高表达,且与炎症程度正相关。
  2. 功能机制
    • RGS1通过抑制趋化因子受体(如CCR2、CCR5)信号脱敏,减少巨噬细胞迁移并促进其在血管壁滞留。
  3. 表型影响
    • RGS1缺失减少早期动脉粥样硬化斑块面积和巨噬细胞浸润。
    • RGS1缺失显著降低Ang II诱导的主动脉瘤破裂风险,且这一保护作用独立于血压变化。

结论与意义

科学价值
- 首次揭示RGS1通过调控趋化因子信号脱敏影响巨噬细胞滞留,是血管炎症的新调控靶点。
- 提出“RGS1-趋化因子受体”轴可作为干预动脉粥样硬化和AAA的治疗策略。
应用潜力
- 靶向RGS1的小分子抑制剂或可减少巨噬细胞介导的血管炎症,延缓疾病进展。


研究亮点

  1. 创新性发现
    • 阐明RGS1在巨噬细胞滞留中的非冗余作用,填补了趋化因子信号调控的空白。
  2. 方法学优势
    • 结合基因芯片、骨髓嵌合体模型和单核细胞动态追踪技术,多维度验证机制。
  3. 临床关联性
    • 人类AAA组织中RGS1表达显著升高,提示其病理相关性。

其他有价值内容

  • 交叉验证:在淋巴细胞中,RGS1已知调控CXCL12介的迁移,但本研究证实其在髓系细胞中的独特功能。
  • 争议点:RGS1对血压的调控作用(RGS1⁻/⁻小鼠Ang II灌注后血压升高更显著)与动脉瘤保护效应的分离现象值得进一步研究。

此研究为理解血管炎症的细胞动力学提供了新视角,并为开发靶向RGS1的疗法奠定了理论基础。

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