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Immunity|天津医科大学总医院刘强团队发现外泌体介导卒中引起动脉粥样硬化的关键机制

Immunity|天津医科大学总医院刘强团队发现外泌体介导卒中引起动脉粥样硬化的关键机制

  • 分类:华盈视角
  • 作者:麦麦
  • 来源:华盈生物公众号

【概要描述】脑卒中过程中髓系细胞分泌的外泌体激活外周内皮细胞Notch1信号通路,最终导致动脉粥样硬化的进展

Immunity|天津医科大学总医院刘强团队发现外泌体介导卒中引起动脉粥样硬化的关键机制

【概要描述】脑卒中过程中髓系细胞分泌的外泌体激活外周内皮细胞Notch1信号通路,最终导致动脉粥样硬化的进展

  • 分类:华盈视角
  • 作者:麦麦
  • 来源:华盈生物公众号
  • 发布时间:2024-08-06 13:51
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卒中会引起全身血管区域动脉粥样硬化反复发生的风险显著增加。虽然卒中会激活免疫系统,导致系统性血管炎症。但是脑卒中后血管内皮细胞特异性改变及其对动脉粥样硬化进展的潜在影响并不是很清楚。特别重要的是卒中驱动全身血管内皮特异性改变的信号是什么,这些信号如何传递到外周内皮细胞以产生全身血管反应?

外泌体表面蛋白尤其蛋白冠是近年来外泌体研究的新热点,很多报道证实外泌体介导的细胞-细胞之间的通讯是依赖于外泌体的表面蛋白,包括外泌体膜蛋白和外泌体富集的蛋白冠成分(分泌蛋白等)。这些表面蛋白介导了外泌体的靶向运输、与受体细胞结合、以及对与受体细胞产生相互作用与细胞通讯。

天津医科大学总医院刘强教授及其合作团队通过外泌体表面蛋白抗体芯片检测,发现了来源于脑组织中的髓系细胞分泌的外泌体表面会携带Notch1信号通路配体DLL1和Jagged 1,它们在患者脑卒中过程中会激活外周内皮细胞中Notch1信号通路,进而促进内皮细胞衰老和粘附分子VCAM1的上调,最终导致髓系细胞粘附和动脉粥样硬化的进展。该创新性研究成果于2024年7月在国际顶级期刊《Immunity》(IF=25.5)发表,题为“Brain ischemia causes systemic Notch1 activity in endothelial cells to drive atherosclerosis”。华盈生物提供了此研究中的外泌体表面蛋白抗体芯片的检测服务。

|   01、脑缺血诱导外周内皮细胞活化和衰老表型以及Notch1信号的激活

研究者首先通过短暂性大脑中动脉闭塞(MCAO)诱导小鼠卒中,然后通过一系列实验证明了卒中会显著增加主动脉内皮细胞活性,促进内皮衰老,增加髓系/单核细胞粘附于内皮(图1A-C)。scRNA-seq分析发现了3个内皮细胞簇中,高表达粘附分子VCAM1的内皮细胞亚群在MCAO小鼠组中显著增加,同时也揭示了MCAO小鼠的内皮细胞显著富集Notch1信号通路(图1D,E)。流式细胞术也证实MCAO小鼠主动脉内皮中的Notch 1受体上调(图1F)。这些结果表明了脑缺血诱导持续的内皮 Notch 1信号的激活。

图1 脑缺血诱导外周内皮细胞持续活化和衰老以及Notch1信号激活

|   02、外泌体介导脑缺血诱导的外周内皮活性的改变

基于循环外泌体作为远端器官之间细胞通讯的重要介质,研究者分析了外泌体在脑缺血组织和外周内皮之间的作用。研究人员收集MCAO组或假手术组小鼠外泌体,ELISA结果表明MCAO组循环外泌体中的Notch1信号配体DLL1和Jagged1显著增加,并持续到第28天(图2 A)。为了证明在卒中患者中同样的结果,在华盈生物的协助下对患者血浆外泌体开展了80个靶标的外泌体表面蛋白的检测,结果发现了DLL1和Jagged1在来自缺血性卒中患者的循环外泌体中高度表达(图2B),确实与模型一致。为了溯源循环外泌体这些配体的细胞来源,研究者通过成像细胞术分析发现了缺血患者血浆中显著增加DLL1+P2RY12+CX3CR1+和Jagged1+P2RY12+CX3CR1+外泌体(P2RY12+CX3CR1+:髓系细胞marker),而两个配体在L1CAM+(神经元marker)和GFAP+(星型胶质细胞marker)的外泌体中并无差异,说明了携带这两个配体的外泌体主要来源于缺血组织中的髓系细胞(图2C)。接着研究者发现了在缺失DLL1/ Jagged1的小鼠以及外泌体分泌抑制剂GW4869处理的小鼠中,MCAO诱导之后主动脉内皮中Notch1信号不再增加,说明了卒中通过循环外泌体携带的DLL1/ Jagged1激活外周内皮中的Notch1信号通路(图2D)。最后研究者通过一系列体外实验进一步证明了P2RY12+CX3CR1+细胞来源的外泌体携带DLL1/ Jagged1,通过结合内皮细胞激活Notch1信号及衰老表型,增加内皮粘附分子VCAM1的表达,促进髓系细胞的粘附。

图2 脑缺血的循环外泌体中Notch1配体增加并诱导内皮Notch1激活

|   03、靶向VCAM 1或内皮Notch1抑制卒中诱导的动脉粥样硬化进展

发现了卒中诱导的动脉粥样硬化的核心机理,研究者也希望开发相关的治疗方案。他们发现,利用VCAM1 抗体或者Notch1抗体处理会显著减弱脑缺血诱导的主动脉组织中Ly6Chigh单核细胞和中性粒细胞的粘附,以及其他内皮表型,显著抑制了卒中诱导的动脉粥样硬化的进展(图3),为治疗该类疾病提供了可能性。

图3 靶向VCAM 1或内皮Notch1抑制卒中诱导的动脉粥样硬化进展

|   总结与讨论

该项研究发现了急性脑缺血会刺激全身血管系统发生一系列不良事件,包括衰老、内皮细胞炎症和粘附分子VCAM1 的上调。这些内皮改变主要由于Notch1信号激活,该信号激活是由缺血大脑释放的含有Notch1配体的P2RY12+CX3CR1+外泌体介导的。血管内皮的这些不良变化持续存在,导致髓系细胞粘附并加速斑块生长以及卒中后外周血管的炎症。最后研究者还证明了血管内皮 Notch1 信号或 VCAM1 的抑制可减弱卒中后外周的不良内皮反应。该项研究为理解卒中导致的全身血管动脉粥样硬化的发生机制及潜在治疗策略提供了新的视角。

技术亮点:外泌体表面蛋白检测芯片

华盈生物推出的外泌体表面蛋白抗体芯片技术可以对重要的信号通路配体和受体、以及其他重要的分泌型或者膜表面结合的信号分子进行高通量检测。

外泌体表面蛋白检测基本原理

| EXO1000外泌体表面蛋白广筛抗体芯片

EXO1000芯片可以检测外泌体表面多达1000种蛋白,这些蛋白参与多种重要的信号通路,覆盖了关键的炎症、趋化、生长、凋亡、神经、癌症、感染等通路。

EXO1000芯片蛋白主要参与的信号通路-Top 50

| EXOC系列外泌体表面蛋白分类抗体芯片

除了EXO1000广筛抗体广谱检测芯片外,华盈生物还推出了针对几十/几百个蛋白检测的不同类型的EXOC系列芯片,可以分别对炎症因子生长因子趋化因子新的蛋白谱进行分类检出,本文中就用到了两款EXOC系列的芯片。

|   相关文献

Liu M, Wang D, Qi C et al. Brain ischemia causes systemic Notch1 activity in endothelial cells to drive atherosclerosis. Immunity. 2024:S1074-7613(24)00351-0.

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