Eur Heart J | 血管新内膜时间蛋白质组学发现血管损伤的治疗新靶点

2023-05-05 16:53:36, 景杰生物杭州景杰生物科技股份有限公司

景杰生物 | 报道

支架内再狭窄（In-stent restenosis，ISR）是冠状动脉支架术后并发症。支架植入导致血管损伤，使得植入段新内膜（neointima）形成，是引发支架内再狭窄的主要原因之一。预防新内膜的形成对心血管疾病，特别是冠状动脉、颈动脉或外周动脉的动脉粥样硬化的治疗策略具有重要的临床意义。

为了检测血管重塑的关键驱动因素，德国心脏中心心脏病学系Thorsten Kessler与德国马普所所长Matthias Mann等合作团队，对血管损伤后单股动脉组织开展了时间分辨率的蛋白质组学图谱研究，研究揭示了血管新生内膜形成过程中蛋白质组变化，并发现一个潜在靶点——TRPC6，可用于预防动脉支架手术后继发的新生内膜形成造成的再狭窄。研究成果以“A proteomic atlas of the neointima identifies novel druggable targets for preventive therapy”为题发表于心血管领域的顶级期刊 European Heart Journal。

一般而言，人体血管组织不容易取样，尤其是在新内膜形成开始时。相比之下，小鼠是以标准化方式研究血管损伤影响的理想生物体。因此，研究人员使用金属丝对小鼠左股动脉进行抓挠诱导血管损伤，并在三个不同时间点（3d、7d和14d，生物学重复n=6）收集股动脉组织进行高精度蛋白质组学定量。研究共定量到4836个蛋白质，值得注意的是，在任一时间点，血管损伤后的股动脉比未损伤的股动脉多定量约700-1100个蛋白质。这反映了血管损伤后发生的强烈的蛋白质组反应。对不同时间点的差异蛋白GO分析结果表明了血管损伤早期的特定途径激活。响应血管损伤而上调的蛋白质主要参与免疫反应、细胞粘附、细胞活化、细胞外基质、增殖和迁移相关的途径。血管损伤时显著下调蛋白质主要是糖蛋白（特别是参与细胞-细胞接触的糖蛋白）和细胞连接蛋白。

图1 新内膜形成过程的深度蛋白质组学分析

基于时间分辨率的蛋白质组学图谱，能够定义具有早期，晚期或瞬时调节的蛋白质，以响应血管损伤。例如，凝血途径的蛋白多糖蛋白在损伤后3天特异性和短暂地上调，而软骨相关的ECM蛋白Col12a1和Acan在损伤后14天特异性上调。此外，研究人员重点关注了与细胞外基质（ECM）重塑和平滑肌细胞（SMC）迁移相关的蛋白变化，发现血管损伤后ECM核心蛋白大量下调而大量迁移因子持续高表达。

图2 血管损伤后细胞外基质重塑的时间分辨分析

基于蛋白质组学图谱数据，研究人员进一步寻找可能用于药理学应用的新靶点。新靶点需要满足以下五个预先指定的标准：（i）血管损伤后表达增加，（ii）早期表达水平最高，（iii）在非损伤组织中低表达或检测不到，（iv）与细胞迁移相关，以及（v）有对应可用的药理学抑制剂。基于以上标准，研究发现了一种在内皮和动脉平滑肌细胞（以及中性粒细胞）质膜上的非选择性阳离子通道蛋白Trpc6，并通过小鼠实验证实了Trpc6调控体内新生内膜的形成。Trpc6敲除小鼠（Trpc6-/-小鼠）在金属丝损伤操作28天后新生内膜面积显著减少。此外，TRPC6激活剂OAG导致体外人主动脉血管平滑肌细胞迁移和增殖的增加。相反，TRPC6抑制剂SAR7334减少了血管平滑肌细胞迁移。由此证明：TRPC6是血管重塑的新靶点，抑制TRPC6通过阻断平滑肌细胞的迁移和增殖，为抑制新生内膜的形成提供了一种补充策略。

图3 Trpc6促进小鼠新内膜形成

为了将研究结果从小鼠扩展到人类，研究人员进一步结合人类的遗传变异进行分析。通过查询GTEx数据集，研究团队发现rs2513192是动脉中TRPC6的常见单核苷酸多态性（eSNP）。针对超过3000个接受冠状动脉支架手术患者的预后情况进行分析，发现rs2513192基因型与术后再狭窄的发生具有显著的基因剂量效应。因此，TRPC6高表达相关基因型的分析有助于临床上识别风险增加的患者。同时，TRPC6是血管损伤和重塑的新靶标。特别是与当前常用的药物洗脱支架涂层所靶向的mTOR相比，TRPC6对身体的生理功能不是必需的，仅在病理生理条件下激活。因此，TRPC6抑制剂在预防新内膜形成方面应比目前的mTOR抑制剂更安全。冠状动脉介入治疗后抑制TRPC6可能是已建立的mTOR抑制和预防再狭窄的替代或补充策略。

图4 TRPC6抑制剂阻断平滑肌细胞的迁移和增殖

综上所述，该研究运用基于质谱的深度蛋白组学技术，分析了血管损伤后小鼠股动脉新生内膜形成过程的蛋白质表达变化，绘制了时间分辨率的新内膜生成蛋白质组学图谱。组学数据显示出了细胞外基质的重构以及细胞迁移因子的改变，并发现了TRPC6是血管损伤和重塑的新靶点。抑制TRPC6通过阻断平滑肌细胞（SMC）的迁移和增殖，为抑制新生内膜的形成提供了一种补充策略。

值得一提的是，2023年2月，该研究作者Thorsten Kessler等在 European Heart Journal 再次发表题为“Role of the extracellular matrix in cell–cell communication: a new therapeutic target?”的文章。介绍了基于该研究及相关成果与合作者发起的名为“MATRICARD”的研究项目。将结合包括蛋白质组学、单细胞及空间蛋白质组学等技术，重点研究ECM作为血管壁和心肌中多种细胞类型之间通讯的中介作用，更深入了解ECM分子机制，确定心血管疾病治疗新靶点并开发新药。“MATRICARD”项目于2022年11月获欧洲研究委员会（ERC）科研资助，资助金额150万欧元（约人民币1120万元）。