SMAD3缺陷对血管平滑肌细胞体外谱系特异性分化的影响：对SMAD3相关胸主动脉瘤的启示

目的：SMAD3致病性变异与胸主动脉瘤的发展相关。我们旨在确定SMAD3在谱系特异性血管平滑肌细胞（VSMCs）分化与功能中的作用。方法与结果：利用CRISPR-Cas9技术将SMAD3 c.652delA（一种移码突变和无义介导的衰变突变）引入人诱导多能干细胞。将野生型和SMAD3-/-（c.652delA）人诱导多能干细胞分化为心血管祖细胞或神经嵴干细胞，进而分化为谱系特异性VSMCs。分析分化后VSMCs的分化状态、收缩性、细胞外基质合成及TGF-β（转化生长因子-β）信号通路。纯合移码突变导致SMAD3缺失，并通过Sanger测序和免疫印迹分析在人诱导多能干细胞中得到验证。在心血管祖细胞来源的VSMCs中，SMAD3缺失显著破坏经典TGF-β信号通路，降低VSMC标志物基因表达（包括SM α-肌动蛋白、肌球蛋白重链11、钙调理蛋白1、SM22α）及关键调控因子SRF和心肌素表达，但增加胶原蛋白表达。SMAD3缺失显著降低VSMC收缩功能。在神经嵴干细胞来源的VSMCs中，SMAD3缺失未显著影响VSMC分化，但降低ELN（弹性蛋白）表达并增加磷酸化SMAD2水平。SMAD3-/- VSMCs中mir-29表达增加，抑制mir-29可部分恢复ELN表达。结论：SMAD3依赖的TGF-β信号通路对心血管祖细胞来源VSMCs的分化至关重要，但对神经嵴干细胞来源VSMCs的分化无显著影响。人VSMCs中这种谱系特异性的TGF-β响应可能参与SMAD3突变患者主动脉根部动脉瘤的发生机制。