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摘要背景:心血管疾病（cardiovascular disease,CVD）具有很高的发病率和死亡率，是全球首要的死亡原因。据统计，世界范围内，每年CVD的患病人数极多，美国有超过2600万的成年人患有CVD，中国最新流行病学估算CVD患病人数多达3.3亿，其中冠心病1139万。此外CVD死亡率约占全球总死亡人数的31%，严重威胁人类健康。因此针对CVD早期防治以及相关危险因素的干预具有十分重要的意义。常见CVD，主要包括冠心病、心肌病、代谢性疾病并发的心肌损伤、心律失常及心脏疾病终末期结局心力衰竭等。高胆固醇血症作为CVD可预防的重要危险因素之一，主要表现为血中的脂质过多沉积在管壁造成血管管壁损伤，最终形成斑块导致各器官及组织循环障碍。最新研究提出胆固醇代谢障碍除了导致血管壁损伤之外，还可直接造成心肌损伤，但具体机制仍在探索中。单细胞测序是近几年高通量测序技术发展的重要成果，可分析相同样本或不同样本之间，单个细胞的分子及功能差异，进而分析健康或疾病状态下分子和代谢组学的改变，是探索疾病发生及进展机制的重要工具。因此我们采用单细胞测序技术，特异性检测高胆固醇血症状态下小鼠早期和晚期心脏组织中的所有细胞，探究了疾病演变过程中心脏组织细胞亚型以及基因改变，从而揭示疾病相关的分子机制。<br>　　方法:本研究将8周龄APOE-/-小鼠随机地分为8周正常对照组；8w高胆固醇饮食（high cholesterol diet,HCD）处理组和16w HCD处理组三组，在相应处理阶段分别取材小鼠心脏组织进行单细胞测序，测序分析特异性地检测了心脏组织中的所有细胞及基因。取材血液标本离心后测定血清中的相关脂质指标；同时取材心脏组织、主动脉及肝脏组织进行免疫组化、HE及油红O等染色来验证模型稳定性；在HCD相应处理时间段使用小鼠心脏超声分析心脏功能。根据单细胞测序的结果对心脏组织进行免疫组化、免疫荧光、免疫蛋白印迹（western blot,WB）、酶联免疫吸附试验、Masson和天狼猩红染色分析验证探索疾病中分子及细胞的改变。<br>　　结果:在本研究中，我们建立了APOE-/-小鼠的高胆固醇血症模型；通过单细胞测序分析从心脏组织中识别出12种主要细胞类型，并绘制了高胆固醇血症小鼠心脏组织中心肌细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、T细胞及其他细胞的全面景观图。进一步的细胞及分子功能富集分析结果显示，心肌细胞、成纤维细胞、T细胞和巨噬细胞具有明显的异质性。在心肌细胞的KEEG和GO分析中，糖尿病心肌病相关基因Pln在心肌细胞亚群中显著上调，Pln和Myl7荧光双定位验证了该结论。测序结果显示炎症细胞和成纤维细胞的数量占很大比例，并随着疾病的进展呈增加趋势；炎症细胞中，T细胞和巨噬细胞的变化最为明显。与炎症介质相关的基因也显著上调，如促炎因子白介素（Interleukin,IL)-17，IL-17免疫荧光定位结果提示其与成纤维细胞密切相关，成纤维细胞的富集分析中也发现IL-17相关的信号通路明显富集。此外，在成纤维细胞中胶原蛋白沉积相关通路明显富集，成纤维细胞Wnt5a慢性纤维化相关的通路上调，胶原蛋白Ⅲ免疫荧光、Wnt5a分子WB和Masson染色等结果也进一步揭示了心肌组织明显纤维化。在巨噬细胞富集分析中显示巨噬细胞与T细胞和成纤维细胞三者之间存在明显互作关系。<br>　　结论:心肌细胞中Pln基因明显富集，巨噬细胞、T细胞、成纤维细胞三者之间的互作关系及激活强调了纤维化和炎症反应在高胆固醇血症相关心肌损伤中的重要性，在一定程度上揭示了高胆固醇血症导致心肌损伤的具体机制，为临床相关治疗策略的制定提供了思路。