腹主动脉瘤(AAA)是一种危及生命的心血管疾病，缺乏临床预测指标和有效的药物治疗。尽管单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术揭示了人和小鼠主动脉AAA过程中不同细胞类型的细胞异质性和分子变化，但对于内皮细胞在AAA中的异质性及其可塑性的深入研究和实验验证仍然不足。近期，中国医学科学院医学实验动物研究所研究员杨志伟团队在Theranostics（IF 13.3）上发表了题为“Single-cell RNA sequencing reveals endothelial cell heterogeneity and Sox18-mediated EndMT in abdominal aortic aneurysm”的研究论文，研究揭示了AAA中内皮细胞在单细胞水平上的异质性和转录特征，并证明了Sox18介导的内皮-间充质细胞转化（EndMT）在AAA中的作用，为AAA干预提供了新的见解和一个有前景的治疗靶点。

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基因信息：Sox18，性别决定区Y框蛋白18
实验动物：5月龄雄性小鼠
病毒产品：AAV9-ICAM2-Sox18-p2A（9.10×10^13 vg/mL）、AAV9-ICAM2-Control（7.08×10^13 vg/mL）
注射方式：单侧尾静脉注射
病毒用量：2×10^12particles，200μL

研究结果分享
1、单细胞RNA测序揭示AAA中ECs的细胞异质性
研究人员利用AngII联合盐(AngII+HS)成功诱导C57BL/6J小鼠形成AAA， 并对AngII+HS诱导组和对照组小鼠的腹主动脉进行scRNA-seq分析，共鉴定出11种主要细胞类型，包括成纤维细胞、血管平滑肌细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等，每种细胞类型都有不同的基因特征。进一步的细胞成分定量分析显示，与对照组相比，AngII+HS组VSMCs比例减少，巨噬细胞和中性粒细胞比例增加，这与AAA的血管变性和炎症进展特征一致。为深入了解AAA中ECs的异质性，研究人员对scRNA-seq 数据中的ECs进行细分，识别出4个EC亚群（c11、c12、c13、c17），其中c17为淋巴管内皮细胞（LECs），c11、c12、c13 为血管内皮细胞（VECs）。内皮细胞系进一步分为4个功能各异的亚群，分别命名为Cd36+脂质代谢型ECs ( c12 )、Fn1+间质样ECs ( c11 )、Lrg1+活化的ECs ( c13 )和Mmrn1+淋巴样ECs ( c17 )，它们通过各自不同的分子和功能特征对AAA的发病机制做出了独特的贡献。

2、AAA 中内皮细胞发生转录重编程，呈现EndMT特征
为了阐明血管内皮细胞在腹主动脉瘤发生发展过程中的分子变化，进行了差异基因表达分析。结果显示，与对照组相比，AngII+HS组ECs中有401个显著上调基因和488个显著下调基因。GO富集分析表明，上调基因主要富集于细胞外基质组织、细胞迁移正调控和炎症相关通路；下调基因主要与细胞-细胞黏附、细胞-基质黏附以及细胞骨架组织调控相关。GSEA显示，AngII+HS处理的小鼠内皮细胞上皮-间充质转化、细胞外基质组织和免疫反应显著激活，表明ECs激活。以上表明AAA进展涉及内皮细胞深刻的转录重新编程，其特征是典型的内皮功能(如细胞-细胞连接维持和黏附特性)的进行性丧失和间质效应功能(如迁移、ECM重塑、胶原沉积)的同时获得。这种表型转换概括了内皮-间充质转化(EndMT)的核心特征，提示它可能参与AAA的病理生物学，并强调在AAA进展中进一步研究这一过程的必要性。接下来，研究人员验证了在腹主动脉中EndMT的发生，并可能是疾病早期事件。

3、Sox18过表达对AngII+HS诱导的内源性MT和AAA的保护作用
研究人员鉴定了在AAA中控制EC表型和EndMT的关键转录因子，发现Sox18的表达差异最为显著。生物信息学分析显示，在多种AAA模型中，Sox18均一致下调，并通过实验证实了Sox18在AngII+HS诱导的AAA小鼠主动脉ECs以及人类AAA样本中的下调。基于这些发现，研究人员提出Sox18下调可能启动AAA中的EndMT。通过Sox18敲低实验证实了Sox18在维持正常EC表型中不可或缺的作用。机制研究表明Sox18沉默通过激活PI3K/Akt信号通路促进EndMT。为了进一步研究Sox18在EndMT和AAA发病机制中的作用，将内皮特异性AAV9-ICAM2-Sox18注射到小鼠体内，并成功在小鼠主动脉内膜过表达Sox18。伊文思蓝渗透性分析表明，与对照组相比，过表达Sox18显著改善了内皮屏障的完整性。Sox18过表达显著上调了主动脉内膜内皮细胞标志基因，下调了间充质标志基因。CD31+α-SMA+细胞百分率的下降进一步证实了Sox18对EndMT的抑制作用，Sox18过表达显著减少了AngII+HS诱导的AAA形成。以上结果证明了Sox18在体内对EndMT和AAA的形成具有保护作用。

结论

本研究揭示了四个不同的EC亚群在AAA发展过程中经历了不同的比例变化，强调了EC的可塑性，并强调了炎症、脂代谢和ECM重塑在主动脉瘤发病机制中的关键参与。更重要的是，本研究证明EndMT是AAA中的一种统一现象，Sox18是通过调节EndMT来缓解AAA的新的治疗靶点。这些发现不仅促进了对AAA发病机制的理解，也为开发基于EC的主动脉瘤疾病的创新治疗策略奠定了基础。