TarikHadi,etal.Macrophage-derivednetrin-1promotesabdominalaorticaneurysmformationbyactivatingMMP3invascularsmoothmusclecells.NATURECOMMUNICATIONS
摘要
腹主动脉瘤(AAA)以广泛的细胞外基质(ECM)碎裂和炎症为特征。然而，这些事件组合从而共同促进局灶性血管损伤的机制尚不清楚。在这里，我们通过病变主动脉的单细胞RNA测序发现神经元引导信号Netrin-1可以作用于巨噬细胞驱动的损伤和细胞外基质降解。Netrin-1在人和小鼠动脉瘤样巨噬细胞中的表达高峰。巨噬细胞中Netrin-1的靶向缺失保护小鼠发展为AAA。通过其受体negenin-1，netrin-1诱导强大的细胞内钙流量，这是血管平滑肌细胞转录调控和持续催化激活基质金属蛋白酶-3(MMP3)所必需的。MMP3的缺失降低了ECM的损伤和小鼠患AAA的易感性。在这里，我们确定netrin-1是AAA中介导炎症和慢性ECM侵蚀之间的动态串扰的主要信号。
讨论
我们的结果揭示了连接AAA持续炎症和局灶性ECM侵蚀的动态机制，并确认netrin-1是延续这种破坏性反应的重要信号，如补充示意图所示(补充图4)。
Netrin-1调节VSMC的细胞内钙流量。这一发现尚未被描述，而且很重要，因为钙是维持血管壁细胞内平衡所必需的关键辅助因素。这与最初的揭示Netrin-1在神经系统中的作用研究一致。值得注意的是，netrin-1可以通过动员细胞内存储来诱导钙，这是轴突分支所需的机制。尽管一些报道已经在AAA中诱发了异常的钙信号，但钙在MMP3局部激活中的直接作用到目前为止还没有描述。我们的数据提供了证据，Netrin-1可以引导细胞外钙内流到VSMC，因为在无钙介质中进行的钙测量完全钝化了Netrin-1诱导的信号。有趣的是，导致钙库的钙调节异常被认为是动脉粥样硬化和马凡氏综合症等血管疾病的病因。在后者中，广泛的弹性蛋白碎裂显示在微钙化丰富的区域。未来的研究需要揭示Netrin-1在细胞内钙输入中发挥这种作用的确切分子信号通路。值得注意的是，netrin-1可能会同步细胞内的钙池，这可能会协调VSMC的功能。有趣的是，新出现的报告描述了损伤的主动脉组织中血管平滑肌细胞的可塑性。VSMCs可以偏离其原有的收缩表型，并采用巨噬细胞样的分泌混合作用。这与微环境密切相关。VSMC也可以遗传增强的收缩潜能，例如从马凡综合征小鼠分离的VSMC。我们的结果表明，VSMCs暴露于netrin-1，有力地驱动钙信号对MMP3的蛋白分解活性至关重要。
与其他研究一致，AAA患者MMP3表达增加。MMP3水平升高可部分归因于动脉瘤组织内包括单核/巨噬细胞在内的活化炎症细胞的涌入。这些吞噬细胞的耗尽抑制了主动脉病变部分的酶活性。我们的结果表明，netrin-1能特异性地诱导VSMCs中MMP3的活性，但不能诱导内皮细胞和成纤维细胞中的MMP3活性。这可能是由于网织蛋白-1受体、新生素-1在血管细胞中分布不均匀所致。因此，我们的数据表明，VSMCs表达的新生素-1的激活导致细胞内钙/NFATc3动员，负责调节MMP3的催化活性。此外，除了MMP3在AAA中的催化活性不受控制外，独立研究发现，编码MMP3的基因在启动子区具有以腺苷(5A/6A)为特征的功能多态性，是AAA的独立危险因素，进一步强调该酶在AAA发病机制中的作用。然而，到目前为止，在金标准血管紧张素Ⅱ注射的小鼠模型中，MMP3在AAA中的直接作用还没有得到解决。在对基质金属蛋白3在动脉粥样硬化中的作用的研究中，Lijnen等人发现，在高胆固醇饮食暴露的/小鼠中，基质金属蛋白3的缺失减少了主动脉损伤的特征，但不能防止病变的发展这些发现与我们的结果一致，表明在易患AAA的小鼠中，MMP3的缺失减少了与AAA发展相关的动脉损伤。
目前的学说普遍支持炎症细胞可能通过促进MMPs的夸大活性而参与AAA的说法，MMPs是导致主动脉扩张和破裂的重大血管损伤的原因。然而，这些酶的作用是在操纵免疫亚群以掩盖AAA囊内其他基质细胞的贡献之后进行的。值得注意的是，最近出现的描述MMPs在引导炎症信号中的作用的概念表明，产生MMPs的血管细胞也可能影响局部炎症。我们的数据推测，巨噬细胞与VSMCs协同作用，不受限制地形成ECM破裂，很可能是通过阻止负责ECM修复的机制。值得注意的是，对MMPs的药物抑制，如多西环素治疗，不仅导致主动脉MMP3表达减少，而且在临床队列中也抑制了炎症反应，提出了这样的问题：炎症对AAA的贡献是否继发于血管损伤，或者它是否是AAA中损伤的序列的起源。有趣的是，在AAA的实验模型中，给予多西环素未能阻止已建立的AAA的进展，这表明其他因素有助于疾病的开始。我们的数据提供了关于入侵AAA的巨噬细胞如何在动脉疤痕中留下它们的印记的见解，这是导致MMP3及时和持续激活的原因。我们的结果有力地支持了这一点，即巨噬细胞中缺少MMP3不足以预防AAA，而巨噬细胞中Netrin-1缺乏的影响则相反。然而，我们的体外数据支持netrin-1可以直接在巨噬细胞中激活MMP3。虽然这些不同发现的原因尚不清楚，但它们可能是因为在MMP3/→WT骨髓嵌合体中，VSMC可能补偿了巨噬细胞中MMP3的丢失，从而掩盖了MMP3/→WT骨髓嵌合体中巨噬细胞来源的MMP3的保护作用。此外，MMP3还可以作为包括MMP9在内的其他基质金属蛋白酶亚型的上游激活剂。有趣的是，研究强调了巨噬细胞来源的MMP9在AAA中的有害作用。因此，VSMCs产生的MMP3可能有助于促进巨噬细胞诱导的ECM降解，尽管后者对MMP3的表达是无效的。因此，我们可以推测，募集到主动脉损伤部位的巨噬细胞可能是最初的损伤触发因素，最终在Netrin-1激活VSMCs后永久保留为慢性MMP3催化信号。
综上所述，我们的研究为巨噬细胞衍生的netrin-1如何影响局部MMP3激活提供了重要的机制证据。我们预计，干扰这种串扰的措施可能成为AAA未来药物开发的治疗策略的基石。
译者：刘杰
编辑：黄琰