11月5日，中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心(生物化學與細胞生物學研究所)周斌研究組在國際學術期刊Circulation Research在線發(fā)表題為“Sca1+ cells minimally contribute to smooth muscle cells in Atherosclerosis”的研究成果。該研究基于譜系示蹤技術，在體內發(fā)現(xiàn)Sca1+血管干細胞(VSCs)在動脈粥樣硬化的條件下幾乎不貢獻形成新的血管平滑肌細胞和泡沫細胞，同時也發(fā)現(xiàn)在該條件下Sca1+ VSCs標記一群動脈血管內皮細胞，并且在動脈粥樣硬化損傷條件下具有顯著的增殖能力。
揭示血管干細胞在平滑肌細胞再生中的作用對于了解細胞命運可塑性和尋找新的血管平滑肌再生靶點具有重要的意義。然而，貢獻形成血管平滑肌的細胞來源仍然存在爭議。值得注意的是，表達Sca1的血管外基質干細胞被認為是動脈粥樣硬化形成過程中血管平滑肌形成的的重要來源。最近的一項基于遺傳譜系示蹤的研究表明，Sca1+ VSCs在嚴重血管損傷后可以形成新的的平滑肌細胞，顯著促進組織修復和再生，但是在體內Sca1+ VSCs是否能在動脈粥樣硬化病變中形成新的平滑肌細胞尚不明確。
研究人員將Sca1 CreER;R26-LSL-tdTomato;LDLR-/-(LDLR是低密度脂蛋白基因，敲除后會導致血漿脂質水平升高)三個基因配在一起，經(jīng)過tamoxifen誘導之后，Sca1 CreER會將R26-LSL-tdTomato中的Loxp-stop-Loxp序列同源重組，tdTomato(紅色熒光蛋白)會作為報告基因得以表達，Sca1+細胞會被tdTomato標記。之后對三基因小鼠進行高脂飼料喂養(yǎng)，以誘導動脈粥樣硬化血管損傷模型，上述策略可以實現(xiàn)譜系示蹤Sca1+ VSCs在動脈粥樣硬化中的細胞命運。
實驗結果顯示，在穩(wěn)態(tài)條件下(沒有高脂喂養(yǎng)處理和LDLR未全敲)，Sca1 CreER;R26-LSL-tdTomato的譜系示蹤系統(tǒng)分別可以部分標記主動脈血管外膜中的成纖維細胞，周細胞，血管內膜中的內皮細胞以及血管周圍的脂肪細胞，這與先前研究的結論一致，之后將三基因小鼠進行短期(3個月)和長期(6個月)高脂飼料喂養(yǎng)處理。油紅染色結果顯示出實驗組小鼠成功誘導產生了動脈粥樣硬化斑塊。冰凍切片和免疫熒光染色結果顯示，在動脈粥樣硬化誘導3個月和6個月的組織樣本中均沒有發(fā)現(xiàn)tdTomato和αSMA，Calponin，SM22(均為血管平滑肌分子標記)的共定位信號，說明Sca1+ VSCs在動脈粥樣硬化過程中不參與形成新的血管平滑肌。考慮到在動脈粥樣硬化形成的過程中部分巨噬細胞會由于動脈粥樣硬化的炎癥效應浸潤于斑塊，斑塊中的巨噬細胞和新形成的平滑肌細胞會特化形成泡沫細胞，流式和免疫熒光染色結果顯示Sca1+ VSCs在動脈粥樣硬化過程中不參與形成泡沫細胞。與此同時，研究人員發(fā)現(xiàn)相比于穩(wěn)態(tài)條件下的小鼠，在發(fā)生動脈粥樣硬化的小鼠中Sca1標記上的內皮細胞數(shù)量水平上升，這說明Sca1+ VSCs可以標記上一群內皮細胞并且在動脈粥樣硬化過程中被標記的內皮細胞發(fā)生了顯著的增殖，提示Sca1+細胞可能是一種內皮干細胞。
該研究工作由博士研究生王海瀟，博士后趙歡，博士研究生朱歡等在周斌研究員的指導下完成，項目獲得科技部、國家自然科學基金委員會、中科院的經(jīng)費支持。
動脈粥樣硬化中Sca1+ VSCs譜系示蹤策略和分化潛能卡通示意圖
