+ K5 ^$ `) E' ^4 J" n造成致命性血管疾病的最大疑凶之一的平滑肌细胞实际上是身份错认的受害者.在一项最新研究中,来自美国加州大学伯克利分校的研究人员在遗传追踪(genetic tracing)技术的帮助下发现血管壁中的多能性血管干细胞才是导致动脉硬化真正的罪魁祸首.相关研究结果于2012年6月6日在线发表在Nature Communications期刊上,论文标题为"Differentiation of multipotent vascular stem cells contributes to vascular diseases".9 A" v s4 Q2 n, e1 }, `: M# e8 [, b n
$ E; F; G& j% e尽管几十年来,人们认为平滑肌细胞与胆固醇和脂肪一起能够阻塞动脉,但是有罪的一方其实并不是血管壁内的平滑肌细胞.血管阻塞最终能够导致心脏病和中风发生. P. E' ^; D/ x7 l+ | 3 q# o; g2 q5 y W8 d8 w. J3 o 相反,应当值得责怪的是一种人们之前不知道的干细胞,多能性血管干细胞(multipotent vascular stem cell),如今它应当成为人们在开发新的治疗方法过程中的关注焦点.- B+ x4 F3 R7 l! q7 N1 P9 V
论文通讯作者、加州大学伯克利分校干细胞中心研究员、生物工程教授李松说,"我们第一次证实血管疾病其实是一种干细胞疾病.这项研究应当能够引发治疗血管方法方面的变革,因为我们如今知道干细胞而不是平滑肌细胞才是正确的治疗靶标." ) c- a' p- z5 N( S1 E " w+ c0 t7 _2 I: R, C 论文作者们说,发现干细胞群体导致动脉硬化疾病,如动脉粥样硬化,从而为未来的研究提供一种大有希望的新方向.8 V* v( o! {7 d7 z1 s' e
. `9 E' m+ K$ W& l* u, V 加州大学旧金山分校格拉德斯通心血管疾病研究所(Gladstone Institute of Cardiovascular Disease)主任Deepak Srivastava博士给研究人员提供这项研究中所用的一些小鼠血管组织,他说："这是一项开创性的和轰动性的研究,因为它挑战现有的信条.靶向这种血管干细胞而不是血管壁中现有的平滑肌可能更加有效地治疗血管疾病." + `1 I8 a" D% [: g# d3 v) j+ P' }7 \* |7 Y% F$ z
人们通常认为动脉阻塞性斑块(artery-blocking plaque)的堆积来源于体内对低密度脂蛋白(也被称作有害胆固醇)造成的血管损伤作出的免疫反应.这种损伤招来大批的白细胞,并且能够促进纤维瘢痕组织(fibrous scar tissue)形成和堆积在血管内,从而缩小血液流量.) j6 h) \9 H7 s5 C' d
8 k! y3 B% g. I/ d/ P 被称作新生内膜(neointima)的瘢痕组织拥有某些平滑肌的特征.因为成熟的平滑肌细胞不再增殖和生长,所以人们推测在炎症反应过程中,它们恢复到或者说去分化为更早期的状态,从而能够增殖和形成促进斑块堆积的基质. ( J4 Q/ c/ R Q. {+ u9 G3 [* n4 m5 O1 U7 g% t) N: i
但是,在之前已发布的实验当中,没有一项实验直接证实这种去分化过程,因此李教授和他的研究小组一直持怀疑态度.他们利用转基因小鼠开展实验,其中这种转基因小鼠携带一个能够让它们的成熟平滑肌细胞在显微镜下发出绿光的基因.( P A/ C/ y h. @( Q
6 H3 q' J' N( q$ _3 Q7 K! L 在分析血管横截面时,他们发现血管中超过90%的细胞是成熟的平滑肌细胞.他们然后从小鼠血管中间层中分离出细胞并进行培养. : K& t1 y6 A$ F1 w2 h 1 W& o+ X2 t: p! i) l 在细胞增殖一个月之后,研究人员观察到细胞核大小和细胞增殖后占据的区域面积增加了三倍,同时伴随着应力纤维(stress fiber)的增加.值得注意的是,这些新的增殖中的细胞(proliferating cell)中没有一个发出绿光,这就意味着它们的细胞谱系不能追溯到最初从血管中分离出的成熟平滑肌细胞. 4 M& b. I: D# \6 }. q 0 [9 Q: [* ?4 o, N- y! P6 u 论文共同第一作者Zhenyu Tang说,"我们注意到不仅在细胞培养物中不存在绿色荧光标记,而且还注意到另一种从血管中分离出的细胞表现出包括平滑肌在内的几种不同类型组织的祖细胞特征."另一名论文共同第一作者是Aijun Wang./ ?6 ?7 ^2 u3 h) `+ n- f4 y
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Wang说,"不同的表型提示我们干细胞参与其中.我们进行进一步测试和检测只在干细胞中发现的蛋白和转录因子.在此之前,没有人知道这些细胞存在于血管壁中,这是因为没有人去寻找过它们."6 ]! S; @) C3 `# B( F. `4 M
' w% E$ S. @; p& a" q! F 进一步的实验证实新发现的血管干细胞是多能性的,即能够分化为多种特化的细胞类型,包括平滑肌细胞、神经细胞、软骨细胞、骨细胞和脂肪细胞.这就可以解释为什么以前的研究误认为参与血管堵塞的细胞是血管损伤后去分化的平滑肌细胞.7 \+ t# {1 c/ k0 R7 g0 b) Z) K# A
* L% a! f3 M1 G% f' A) @8 ?Differentiation of multipotent vascular stem cells contributes to vascular diseases ! o% I* @5 l& Z2 L2 h7 |0 j! l & V3 |# U7 S" C& F y7 O2 a& ENature Communications 3, Article number: 875 doi:10.1038/ncomms1867 w/ s; I3 G. i/ f; X$ n1 w- ~5 i7 v/ L. z: G) ]7 g0 I" F
【Abstract】" m7 i) l3 _& @, i2 x
It is generally accepted that the de-differentiation of smooth muscle cells, from the contractile to the proliferative/synthetic phenotype, has an important role during vascular remodelling and diseases. Here we provide evidence that challenges this theory. We identify a new type of stem cell in the blood vessel wall, named multipotent vascular stem cells. Multipotent vascular stem cells express markers, including Sox17, Sox10 and S100β, are cloneable, have telomerase activity, and can differentiate into neural cells and mesenchymal stem cell-like cells that subsequently differentiate into smooth muscle cells. On the other hand, we perform lineage tracing with smooth muscle myosin heavy chain as a marker and find that multipotent vascular stem cells and proliferative or synthetic smooth muscle cells do not arise from the de-differentiation of mature smooth muscle cells. In response to vascular injuries, multipotent vascular stem cells, instead of smooth muscle cells, become proliferative, and differentiate into smooth muscle cells and chondrogenic cells, thus contributing to vascular remodelling and neointimal hyperplasia. These findings support a new hypothesis that the differentiation of multipotent vascular stem cells, rather than the de-differentiation of smooth muscle cells, contributes to vascular remodelling and diseases.! e3 Z3 P+ p& G, ]. X% W0 p: c