编辑推荐：
急性型A主动脉夹层（ATAAD）患者升主动脉壁DNA甲基化水平升高，导致DNA甲基转移酶（DNMT）、基质金属蛋白酶（MMP2/MMP9）过度表达，而Notch1、α-SMA和SM22α等收缩表型标志物减少。过表达Notch1可逆转表型转换，抑制细胞迁移侵袭。抑制DNA甲基化或敲低Notch1则产生相反效果。Notch1启动子甲基化通过调控VSMCs表型与功能变化影响ATAAD病理进程，为治疗和生物标志物提供新靶点。
刘慧|袁兆顺|张志远|唐亮|沈康军
中南大学第三湘雅医院血液透析中心，中国湖南省长沙市410013
摘要
急性A型主动脉夹层（ATAAD）是一种危及生命的心血管急症。疾病进展的关键因素是血管平滑肌细胞（VSMCs）的功能障碍，这些细胞的收缩表型丧失和细胞外基质降解增加会导致主动脉壁变弱。在胸主动脉疾病中观察到了异常的DNA甲基化模式，并且这些模式与VSMCs的功能障碍和细胞外基质降解有关。本研究旨在探讨ATAAD中DNA甲基化的变化以及Notch受体1（Notch1）启动子甲基化调控VSMCs表型转变的机制。研究发现，ATAAD患者的升主动脉壁中的DNA甲基化水平高于对照组患者。DNA甲基转移酶（DNMT）、MMP2和MMP9的水平升高，而Notch1、α-SMA和SM22α的水平降低；在ATAAD患者的组织样本和细胞模型中，Notch1启动子的甲基化水平也升高。Notch1的过表达促进了α-SMA和SM22α的表达，抑制了MMP2和MMP9的表达，并抑制了细胞的迁移和侵袭，同时促进了VSMCs中Notch胞内域（NICD）和hes家族bHLH转录因子1（Hes1）的表达。抑制VSMCs中的DNA甲基化可以降低Notch1启动子的甲基化水平，从而促进Notch1的表达，其效果与Notch1的过表达相似；而Notch1的敲低则会产生相反的效果。总之，Notch1基因启动子的甲基化区域通过调控VSMCs的表型转变和功能改变来影响ATAAD的发病机制。这些发现表明Notch1启动子的甲基化是ATAAD发病机制中的一个关键表观遗传开关，并暗示了其在治疗和生物标志物方面的潜力。
引言
急性A型主动脉夹层（ATAAD）是最常见的胸主动脉疾病，其每小时死亡率高达1-2% [1]。如果未能及时治疗，大约50%的患者会在48小时内死亡 [2]。主动脉夹层是由于主动脉壁层逐渐分离引起的。这一过程会导致假腔的形成，而假腔中的血流可能会进一步引发主动脉破裂 [3],[4]。近年来，尽管主动脉置换手术显著降低了ATAAD的死亡率，但术后并发症的风险仍然存在 [5]。此外，由于主动脉内膜或内层撕裂的分子机制尚未明确，目前还缺乏能够稳定主动脉壁的有效药物 [6]。
血管平滑肌细胞（VSMCs）构成了主动脉的中间层，对维持主动脉壁的稳态至关重要 [7]。VSMCs的主要功能包括收缩、调节血管张力、维持血压和重新分配血流 [8]。高度可塑的VSMCs在面对各种刺激时可以呈现不同的表型（收缩型或合成型）[9],[10]。在病理条件下，VSMCs会从收缩型转变为合成型，同时基质金属蛋白酶（MMPs）的产生会增加，从而引发血管重塑 [10],[11]。这种重塑通常表现为内膜和中层的增厚，促进了ATAAD的病理进展 [9]。然而，ATAAD发展过程中VSMCs表型转变的机制尚未明确。
多项研究表明，DNA甲基化的失调与多种心血管疾病密切相关，包括动脉粥样硬化 [12]、冠心病 [13]、再狭窄 [14],[15] 和心力衰竭 [16]。DNA甲基化可以通过修改基因启动子区域来调节基因的转录活性，而不改变DNA序列 [17],[18]。我们之前的研究发现，Notch受体1（Notch1）启动子的甲基化会导致Notch1表达下降，进而促进Wnt/β-连环蛋白信号通路，导致主动脉瓣间质细胞钙化 [19]。Notch1是一种参与细胞间信号传导和细胞分化的关键跨膜受体 [20]。研究还表明，VSMCs中Notch1的缺乏能够显著维持其收缩表型并防止腹主动脉扩张 [21]。因此，Notch1及其启动子的甲基化可能在调节ATAAD中VSMCs的表型转变中起作用。
在本研究中，首先测量了总DNA甲基化水平和甲基转移酶的表达，以验证DNA甲基化在该过程中的作用。随后，测量了Notch1的水平及其启动子的甲基化状态。此外，建立了体外ATAAD模型，以探讨Notch1表达及其启动子甲基化在VSMCs表型转变中的具体作用和潜在机制。通过这些研究步骤，本研究旨在深入理解DNA甲基化和Notch1调控机制在ATAAD发病机制中的重要作用和影响。
临床样本收集
ATAAD患者的诊断基于患者的病史、影像学检查（计算机断层扫描血管造影或经胸超声心动图）和手术观察结果，同时排除了遗传性疾病。对照组患者来自患有缺血性疾病但无主动脉疾病（如马凡氏综合征、埃勒斯-当洛斯综合征和主动脉炎）的患者。正常对照组和ATAAD患者的临床病理特征列于表S1中。
ATAAD患者中Notch1的表达较低
先前的研究发现，Notch1基因启动子的甲基化区域可以促进钙化性主动脉瓣疾病中主动脉瓣间充质细胞的成骨分化 [19]。DNA甲基化在多种心血管疾病中起着关键作用 [12],[13]。Notch1也被证明与多种心血管相关疾病密切相关，包括主动脉瓣钙化 [23] 和双尖瓣主动脉瓣（BAV） [24]。因此，探讨这一点非常重要。
讨论
本研究的主要发现表明，ATAAD患者的升主动脉组织中Notch1启动子的甲基化水平升高，同时DNA甲基转移酶（DNMT）水平升高，Notch1表达降低。在体外实验中，通过过表达或药物去甲基化处理Notch1可以逆转PDGF-BB诱导的VSMCs表型转变，恢复收缩标志物（α-SMA、SM22α）的表达，同时降低基质金属蛋白酶（MMP2、MMP9）的表达。
CRediT作者贡献声明
刘慧：撰写初稿、验证、监督、项目管理、方法学设计、实验研究、数据分析、概念构思。袁兆顺：资源获取、方法学设计、实验研究、数据分析。张志远：监督、软件使用、方法学设计、实验研究。唐亮：方法学设计。沈康军：撰写、审稿与编辑、数据可视化、项目管理、方法学设计、实验研究、资金筹措、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
