颈动脉斑块的基因表达谱在短暂性黑矇患者与脑短暂性脑缺血发作或卒中患者之间存在差异

Gene expression profiles of carotid plaques differ between patients with amaurosis fugax and those with cerebral transient ischaemic attack or stroke

作者信息Tian Lan, Floor B H van der Zalm, Kaylin C A Palm, Yayuan Zhu, Ernest Diez Benavente, Sander W van der Laan, Dominique P V de Kleijn, Ynte M Ruigrok, Joost A van Herwaarden, Gert J de Borst, Hendrik Bart van der Worp, Martin Dichgans, Hester M den Ruijter, Gerard Pasterkamp, Michal Mokry
PMID42231115
发布时间2026-08-14
DOI10.1093/cvr/cvag116

实验完整度

高

该研究包含多个独立证据层级:组织学分析、批量RNA测序(n=1088)、单细胞RNA测序(n=46)、质谱蛋白质组学(n=189)和血浆蛋白质组学(n=1291),并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

颈动脉斑块(来自动脉内膜切除术患者) 颈动脉斑块单细胞转录组数据(46例) 循环血浆样本(Olink蛋白质组学分析)

重点核对

临床分组:无症状、AFX、脑TIA、缺血性卒中 批量RNA-seq样本量:1088个斑块(136无症状,179 AFX,481 TIA,292卒中) DEG分析阈值:FDR < 0.1,log2倍数变化 > 0.2 单细胞RNA-seq参考数据集:46例颈动脉斑块 血浆蛋白质组学Panel:Olink心血管II/III和心脏代谢panel

摘要

目的:在患有动脉粥样硬化性颈内动脉狭窄的患者中,以脑短暂性脑缺血发作(TIA)为表现的患者发生后续缺血性卒中的风险高于以短暂性黑矇(AFX;一过性单眼失明)为表现的患者。尽管AFX与更稳定的组织学特征相关,但其潜在的分子机制仍不清楚。我们假设AFX患者的颈动脉斑块中的生物学过程和基因表达谱与脑TIA和卒中的患者不同。方法和结果:我们分析了2002年至2022年间接受动脉内膜切除术的2508例患者的颈动脉斑块。对1088个斑块(136例无症状,179例AFX,481例TIA,292例卒中)进行了批量RNA测序(RNA-seq)。使用来自46个既往分析斑块的单细胞RNA-seq来识别细胞特异性转录组特征。基于质谱的蛋白质组学(n = 189)和靶向血浆蛋白质组学(n = 1291)用于验证分子差异。AFX斑块显示脂质丰富核心少于脑TIA [比值比(95%置信区间):1.41(1.03–1.94)]或卒中 [1.42(1.01–1.99)]的斑块。RNA-seq鉴定出AFX与TIA之间有408个差异表达基因(DEGs),AFX与卒中之间有463个差异表达基因(FDR < 0.1),而AFX和无症状斑块之间仅有10个DEGs。AFX斑块富含血管平滑肌细胞特征和细胞外基质重塑,而脑TIA和卒中斑块表现出巨噬细胞驱动的炎症分子特征。这些转录组差异通过斑块蛋白质组学分析得到证实。同时,循环蛋白质组学分析显示,与AFX相比,脑TIA和卒中患者中炎症和血栓炎症标志物水平更高。结论:AFX斑块表现出稳定的、平滑肌细胞主导的分子特征,与脑TIA和卒中斑块的巨噬细胞驱动的炎症特征显著不同。这些发现支持AFX作为一个生物学上独特的实体,对风险分层和个性化治疗具有潜在意义。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
AFX患者的颈动脉斑块是否在生物学过程和基因表达谱上与脑TIA和卒中患者不同?
核心机制
AFX斑块表现出血管平滑肌细胞和细胞外基质重塑主导的稳定分子特征,而脑TIA和卒中斑块则表现为巨噬细胞驱动的炎症分子特征。
主要证据
通过批量RNA-seq、单细胞RNA-seq、质谱蛋白质组学和血浆蛋白质组学,发现AFX与脑TIA/卒中斑块在转录组和蛋白质水平上存在显著差异,AFX斑块富集SMC特征,而TIA/卒中斑块富集炎症特征。
研究意义
该研究支持AFX作为生物学上独特的实体,可能对风险分层和个性化治疗具有潜在意义。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者队列建立与临床表征

建立包含不同症状类型的颈动脉狭窄患者队列,并记录临床特征。

从Athero-Express生物样本库中纳入2002年至2022年间接受颈动脉内膜切除术的患者,根据症状分为无症状、AFX、脑TIA和缺血性卒中四组,收集基线数据、血液样本和斑块标本。

2

斑块组织学评估

比较不同症状组斑块的形态学特征,特别是脂质核心和稳定性相关特征。

对斑块标本进行组织学染色(H&E、picrosirius red等)和免疫组化染色(CD68、α-actin),量化胶原、钙化、斑块内出血、脂质含量和细胞成分。

3

批量RNA测序与差异表达分析

鉴定AFX与无症状、脑TIA和卒中患者斑块之间的差异表达基因。

对1088个斑块进行CEL-seq2文库制备和RNA测序,使用DESeq2进行差异表达分析,校正技术批次效应。

4

单细胞RNA测序数据映射

将差异表达基因映射到特定的细胞类型,以确定AFX和TIA相关基因的细胞来源。

使用公开的46例颈动脉斑块单细胞RNA测序数据,计算AFX和TIA相关基因模块得分,并可视化在不同细胞簇中的分布。

5

去卷积分析估算细胞类型比例

估算批量RNA测序样本中不同细胞类型的比例,并比较临床组间差异。

使用Scaden进行参考为基础的细胞类型去卷积,采用两个参考数据集(颈动脉斑块单细胞参考和Tabula Sapiens多组织参考),重复10次取平均。

6

斑块蛋白质组学验证

在蛋白质水平验证转录组发现,并探索AFX和脑TIA斑块之间的功能差异。

对189例患者的斑块进行质谱蛋白质组学分析,比较AFX与脑TIA之间的差异蛋白,并进行功能富集分析。

7

循环血浆蛋白质组学分析

评估斑块相关分子差异是否在循环中反映,并比较不同症状组的循环蛋白谱。

使用Olink接近延伸分析平台对1291例患者的血浆进行蛋白质组学分析,检测心血管和心脏代谢相关蛋白。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Illumina NextSeq 500Illumina--
Illumina NovaSeq 6000Illumina--
Orbitrap Fusion Lumos Tribrid质谱仪Thermo Scientific--
Q Exactive HF质谱仪Thermo Scientific--
Olink Proteomics ABOlink--
Olink心血管II panelOlink--
Olink心血管III panelOlink--
Olink心脏代谢panelOlink--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者队列
症状分类标准(无症状、AFX、脑TIA、缺血性卒中)
阅读提示:Methods 2.1 和 Table 1
批量RNA测序
样本量(1088个斑块)、分组(136无症状,179 AFX,481 TIA,292卒中)
阅读提示:Methods 2.4 和 Results 3.2
单细胞RNA测序映射
参考数据集(46例颈动脉斑块)、分析工具(Seurat addModuleScore)
阅读提示:Methods 2.8
去卷积分析
参考数据集(颈动脉斑块单细胞参考、Tabula Sapiens)、重复次数(10次)
阅读提示:Methods 2.9
蛋白质组学分析
样本量(189例)、质谱平台(Thermo Scientific)
阅读提示:Methods 2.7
血浆蛋白质组学分析
样本量(1291例)、Olink panels(CVD II/III、心脏代谢)
阅读提示:Methods 2.10