Nature解读！科学家发现能促进血管动脉化的关键细胞和分子机制！

2020年12月20日 讯 /生物谷BIOON/ --日前，一篇刊登在国际杂志Nature上题为“Arterialization requires the timely suppression of cell growth”的研究报告中，来自西班牙马德里国立心血管病研究中心等机构的科学家们通过研究发现了促进血管动脉化的细胞和分子机制。文章中，研究人员深入揭示了其对血管生物学的理解，相关研究结果或为设计新型疗法来诱导血管化以及更加有效的损伤或缺血组织的血管灌注指明了方向。

这项研究中，研究人员提出了对从血液毛细血管到动脉发育过程（这一过程称之为动脉化）非常关键的细胞和分子机制，激活这一机制或能改善心脏血流短暂或长期减少后心脏功能的恢复。截至目前为止，血管的动脉化被认为依赖于祖细胞分化为动脉细胞，这一过程需要转录激活以及DNA的重塑。而最新研究发现，动脉化反而涉及到新陈代谢和细胞周期的及时抑制，这一事件即是触发动脉分化和发育的必要条件，也是充分条件。

图片来源：CNIC

在过去20年里，科学家们发现了多种对于动脉和静脉形成及分化非常必要的细胞和分子机制，任何生长器官中最先发育的血管都是不成熟的，其能形成一种未分化和不成熟的血管网络，称之为前体血管丛（precursor vascular plexus），这种网络由内皮细胞形成，其运输血液的效率比较低。我们可以将其比喻为因局部交通而建立的公路网，但缺乏一个较大的连接公路系统。因此，形成一个由较大的传导动脉和静脉组成的分层血管系统，对于组织间血液的高效运输至关重要；该系统的不正确发育会诱发胚胎过早死亡以及与血管畸形相关的潜在致命性疾病，这些疾病会导致中风、供氧不良和组织灌注不足发生。

研究者Rui Benedito说道，正确动脉规范的开启需要激活两种遗传通路，即VEGF和Notch信号通路，Notch信号通路是一种分子信号通路，其能直接调节改变细胞生物学特性的大量基因的转录。当Notch信号通路在内皮细胞中没有被激活时，动脉的规范和发育就会失败，从而就会只剩下毛细血管和静脉内皮细胞。这就会导致一种观点产生，即动脉是通过诱导内皮细胞亚群中高度保守、Notch依赖的遗传改变程序被建立的，该遗传程序被认为对于内皮细胞分化、迁移和形成动脉的能力非常重要。

利用复杂的小鼠模型、细胞成像和命运图谱分析技术，研究人员发现，具有不同Notch信号水平的细胞偏向于某种特殊的命运，但并非是遗传预先决定的，因为如果将其放于适当的生物物理环境中，其就会采取不同的动脉血管命运。文章第一作者Wen Luo表示，VEGF和Notch在动脉化的内皮细胞中的主要功能就是抑制Myc，从而抑制其促进细胞增殖和代谢的能力；本文研究结果表明，Myc的抑制是诱导有效偏向的必要和充分条件。

相关研究结果对于利用药物来增强缺血性心血管疾病中血管的生成有着非常重要的意义，研究结果表明，刺激一半血管增殖的促血管生成药物或会抑制血管的动脉化，未来研究人员的目标就是识别出新方法来在动脉前细胞中抑制增殖信号的出现，从而就能有效促进血管的动脉化，而不会负向干扰毛细血管生成的诱导效应。从转化角度来讲，研究者认为，调节血管中动脉和静脉身份的能力是后期科学家们开发治疗冠状动脉疾病和心肌梗死疗法的基础，而研究人员所获得的研究结果或许也能帮助开发新型治疗性策略，来诱导缺血性心血管疾病患者机体中血管有效的动脉化。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Luo， W.， Garcia-Gonzalez， I.， Fernández-Chacón， M. et al. Arterialization requires the timely suppression of cell growth. Nature (2020). doi：10.1038/s41586-020-3018-x

【2】Scientists discover a cellular and molecular mechanism that promotes vascular arterialization

by Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (F.S.P.)