血管周围脂肪组织功能障碍促进胸主动脉瘤的发展

Perivascular adipose tissue dysfunction contributes to thoracic aortic aneurysm development

作者信息Zhenguo Wang, Wenjuan Mu, Ruiyan Xu, Juan Zhong, Wenhao Xiong, Xiangjie Zhao, Xiubin Liang, Yanhong Guo, Jifeng Zhang, Zhi-Sheng Jiang, Bo Yang, Y Eugene Chen, Lin Chang
PMID40399937
发布时间2025-05-21
DOI10.1186/s12933-025-02765-x

实验完整度

包含人体样本分析、基因敲除小鼠模型、体外细胞实验、荧光素酶报告基因及ChIP-qPCR等机制验证,多层证据支持结论。

主要模型

胸主动脉瘤患者PVAT样本 PpargBAKO小鼠(棕色脂肪细胞特异性PPARg敲除) Prdm16BAKO小鼠(棕色脂肪细胞特异性PRDM16敲除) 小鼠原代血管平滑肌细胞

重点核对

PVAT功能障碍诱导TAA的小鼠模型:PpargBAKO和Prdm16BAKO小鼠与对照小鼠,通过血管周围应用猪胰弹性蛋白酶(PPE)诱导TAA,2周后评估病变。 PRDM16在PVAT中的表达变化:TAA患者病变区域PVAT中PRDM16蛋白和mRNA表达降低。 PVAT白色化标志物:TAA患者病变PVAT中棕色化标志物(UCP1、COX8B)表达降低,白色化标志物(HOXC8、NRIP1)表达升高。 PRDM16调控核心蛋白聚糖表达:PRDM16通过结合启动子转录抑制核心蛋白聚糖表达,ChIP-qPCR和荧光素酶报告基因实验证实。 PVAT功能障碍诱导VSMC凋亡:Prdm16BAKO小鼠PVAT条件培养基处理VSMC后cleaved PARP增加。

摘要

背景:胸主动脉瘤(TAA)是一种危及生命的疾病,由于主动脉破裂等致命并发症,其发病率和死亡率很高。然而,TAA发病的分子机制仍未完全阐明。主动脉自然被血管周围脂肪组织(PVAT)包围,PVAT以旁分泌方式产生和释放脂肪因子及其他因子,这些因子对血管生理和病理生理至关重要。在健康条件下,胸主动脉PVAT类似棕色脂肪组织(BAT),维持血管稳态。在致病刺激下,PVAT可发生白色化并变得功能失调,从而促进血管疾病的发展。然而,PVAT功能障碍与TAA发病之间的因果关系及其潜在机制仍不清楚。本研究探讨了PPARg(脂肪生成的关键决定因子)和PRDM16(棕色脂肪细胞发育的关键决定因子)在PVAT中对TAA发展的作用。方法:收集并评估TAA患者的PVAT样本。通过将Ucp1启动子驱动的Cre小鼠与Pparg floxed小鼠(棕色脂肪细胞特异性Pparg敲除,PpargBAKO)和Prdm16 floxed小鼠(棕色脂肪细胞特异性Prdm16敲除,Prdm16BAKO)杂交,分别生成缺乏PVAT和PVAT功能障碍的小鼠。通过血管周围应用猪胰弹性蛋白酶(PPE)诱导TAA形成,并通过组织学染色评估。使用荧光素酶报告基因分析和染色质免疫沉淀-定量PCR(ChIP-qPCR)确定PRDM16的靶基因。结果:我们发现,患者TAA病变附近的PVAT表现出棕色化标志物表达降低和白色化标志物表达增加。PpargBAKO小鼠表现出PVAT发育受损,而Prdm16BAKO小鼠则表现出PVAT棕色化丧失。PpargBAKO和Prdm16BAKO小鼠均表现出加重的TAA形成。我们确定核心蛋白聚糖(decorin)是一种小的细胞外基质蛋白聚糖,是PRDM16的转录抑制靶基因。在功能障碍的PVAT和TAA患者的血浆中,核心蛋白聚糖的表达增加。结论:PVAT棕色样特征的发展和维持对于预防TAA形成是必要的。PVAT功能障碍有助于TAA的发展。我们的研究为通过诱导PVAT棕色化预防TAA进展提供了一种有前景的治疗策略。

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
PVAT功能障碍是否以及如何促进胸主动脉瘤(TAA)的发生?
核心机制
PVAT中棕色样表型的维持依赖PPARg和PRDM16;PRDM16通过转录抑制核心蛋白聚糖(decorin)表达,PVAT功能障碍(如PRDM16缺失)导致核心蛋白聚糖表达升高,进而可能通过促进血管平滑肌细胞凋亡等机制促进TAA形成。
主要证据
人类TAA患者PVAT中棕色化标志物降低、白色化标志物升高;PpargBAKO和Prdm16BAKO小鼠TAA加重;PRDM16直接结合并抑制Dcn启动子(ChIP-qPCR和荧光素酶报告基因);PVAT条件培养基诱导VSMC凋亡。
研究意义
本研究首次建立PVAT功能障碍在TAA发病中的因果作用,提示诱导PVAT棕色化可能成为预防TAA进展的潜在治疗策略。

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PVAT特征分析

评估TAA患者病变区域附近PVAT的功能状态。

收集TAA患者手术修复时的主动脉和PVAT样本,通过VVG染色评估弹性纤维降解,H&E染色观察脂肪细胞形态,qPCR检测棕色化(UCP1、COX8B)和白色化(HOXC8、NRIP1)标志物表达。

2

动物模型建立与TAA诱导

确定PVAT功能障碍是否加重TAA形成。

通过Ucp1-Cre与Pparg floxed或Prdm16 floxed杂交获得PpargBAKO和Prdm16BAKO小鼠,在12周龄雄性小鼠主动脉弓周围应用PPE诱导TAA,2周后评估病变面积、主动脉直径、弹性纤维降解、中膜面积等。

3

PRDM16对PVAT功能的影响

确认PRDM16在小鼠PVAT功能维持中的作用。

通过Western blot和qPCR验证Prdm16BAKO小鼠PVAT中PRDM16敲除效率,检测棕色脂肪选择性基因表达、炎症基因表达、脂滴大小,并评估全身代谢参数(间接测热法、GTT/ITT)。

4

PVAT对VSMC凋亡的影响

验证PVAT功能障碍是否通过诱导VSMC凋亡促进TAA。

收集Prdm16BAKO和对照小鼠PVAT条件培养基处理原代VSMC,Western blot检测cleaved PARP表达;组织TUNEL染色评估凋亡。

5

PRDM16直接调控核心蛋白聚糖表达

揭示PRDM16调控PVAT功能的关键下游靶基因。

通过qPCR分析差异表达基因,发现核心蛋白聚糖在白色样PVAT中高表达、在Prdm16BAKO和TAA患者病变PVAT中升高;荧光素酶报告基因显示PRDM16抑制Dcn启动子活性;ChIP-qPCR验证PRDM16结合Dcn启动子。

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
Verhoeff-Van Gieson染色Abcamab150667
猪胰弹性蛋白酶Sigma-AldrichE1250
9-0单丝缝合线Surgical Specialties CorporationAK-0109
显微镜 BZ-X800KEYENCE--
RNeasy Mini试剂盒Qiagen74106
SuperScript III第一链合成系统Life Technologies18080
RIPA裂解液Thermo Fisher Scientific89901
蛋白酶抑制剂混合物Roche11873580001
Pierce BCA蛋白测定试剂盒Thermo Scientific23227
硝酸纤维素膜Bio-Rad1620115
抗Tubulin抗体Cell Signaling Technology2148
抗PRDM16抗体Abcamab106410
抗PRDM16抗体Abcamab303534
抗β-肌动蛋白抗体Abcam4967
抗PARP抗体Cell Signaling Technology9542
TUNEL检测试剂盒Abcamab206386
柠檬酸盐缓冲液Invitrogen00-5000
抗F4/80抗体Abcamab16911
免疫组化试剂盒Abcamab64261
小鼠核心蛋白聚糖ELISA试剂盒Invitrogen, ThermoFisherEMDCN
人核心蛋白聚糖ELISA试剂盒Invitrogen, ThermoFisherEHDCN
pGL4.11[luc2P]载体PromegaE6661
Lipofectamine 2000转染试剂ThermoFisher Scientific11668019
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
SimpleChIP酶法染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology9003
嘌呤霉素Sigma-AldrichP9620
抗FLAG抗体Cell Signaling Technology14793
正常IgGCell Signaling Technology2729
GraphPad Prism软件GraphPad Software--

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
患者样本分析
PVAT样本来自TAA患者,病变和正常区域的配对比较;样本量n=6;组织处理和染色条件需核对。
阅读提示:Methods: Human samples; Results: 图1及相应图注
TAA诱导小鼠模型
小鼠品系(PpargBAKO、Prdm16BAKO)及对照;年龄(12周龄)和性别(雄性);弹性蛋白酶(PPE)浓度、处理时间(10分钟);术后观察时间(2周);样本量(n=6)。
阅读提示:Methods: Animals, TAA induction; 图2和图4图注
PVAT条件培养基实验
PVAT培养条件(DMEM,37°C,24小时,7% CO2);VSMC处理时间(24和48小时);凋亡检测指标(cleaved PARP)。
阅读提示:Methods: Evaluation of apoptosis
PRDM16转录调控
质粒(pGL4.11-Dcn启动子,PRDM16/PPARg表达载体);细胞(HEK293T);转染试剂(Lipofectamine 2000);ChIP抗体(anti-FLAG);对照组。
阅读提示:Methods: Luciferase reporter assay, Chromatin Immunoprecipitation assay; 图5F-G图注
代谢表型分析
小鼠代谢笼条件(温度22°C,湿度39%);ITT(0.5 U/kg胰岛素)和GTT(2 g/kg葡萄糖)的剂量、给药途径及检测时间点。
阅读提示:Methods: Whole-body metabolism measurement, Insulin tolerance test and glucose tolerance test