影响因子：6.9
研究概述：动脉粥样硬化是引发中风和心肌梗死的主要原因。低密度脂蛋白等脂质会在血管壁的内皮下积聚，这是动脉粥样硬化的关键起始事件。大量积聚在内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞中的脂蛋白和胆固醇会在动脉粥样硬化斑块中导致炎性微环境。此外，脂质的过度堆积会导致斑块中血管细胞的死亡，从而增加病变的大小并形成坏死核心，进而导致中风或其他心血管疾病。最近的研究表明，在没有专门的免疫细胞的情况下，早期胚胎中的上皮细胞具有吞噬凋亡细胞的活性。此外，研究人员还发现，在动脉粥样硬化区域存在大量的凋亡细胞碎片，这表明凋亡物质的清除过程不足。因此，作者提出科学问题：内皮细胞是否充当吞噬细胞，在高级动脉粥样硬化中吞噬凋亡细胞碎片？类B清道夫受体1型（SR-B1）是一种膜受体，参与胆固醇外排和类胡萝卜素运输。此外，SR-B1的表达缺失会导致冠状动脉中动脉粥样硬化斑块和富含脂质的坏死核心显著增加。并且，SR-B1被认为是低密度蛋白的结合受体，并与动脉粥样硬化期间的跨胞过程相关。同时，SR-B1表达的缺失显著减少了巨噬细胞中的清除作用，导致动脉粥样硬化病变中死细胞的过度积累。因此，SR-B1可能在与细胞碎片清除相关的内皮吞噬作用中起重要作用。为了证实这两点猜想，本文研究通过大量数据分析加实验揭示了内皮细胞在动脉粥样硬化中作为非专业吞噬细胞的作用，能够吞噬凋亡细胞碎片。研究发现SR-B1在内皮细胞中高表达，且与吞噬相关途径密切相关。SR-B1在识别和清除凋亡细胞碎片的过程中起着重要作用，尤其是在动脉粥样硬化的高级阶段。
研究结果：
影响因子：6.9
研究概述：动脉粥样硬化是引发中风和心肌梗死的主要原因。低密度脂蛋白等脂质会在血管壁的内皮下积聚，这是动脉粥样硬化的关键起始事件。大量积聚在内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞中的脂蛋白和胆固醇会在动脉粥样硬化斑块中导致炎性微环境。此外，脂质的过度堆积会导致斑块中血管细胞的死亡，从而增加病变的大小并形成坏死核心，进而导致中风或其他心血管疾病。最近的研究表明，在没有专门的免疫细胞的情况下，早期胚胎中的上皮细胞具有吞噬凋亡细胞的活性。此外，研究人员还发现，在动脉粥样硬化区域存在大量的凋亡细胞碎片，这表明凋亡物质的清除过程不足。因此，作者提出科学问题：内皮细胞是否充当吞噬细胞，在高级动脉粥样硬化中吞噬凋亡细胞碎片？类B清道夫受体1型（SR-B1）是一种膜受体，参与胆固醇外排和类胡萝卜素运输。此外，SR-B1的表达缺失会导致冠状动脉中动脉粥样硬化斑块和富含脂质的坏死核心显著增加。并且，SR-B1被认为是低密度蛋白的结合受体，并与动脉粥样硬化期间的跨胞过程相关。同时，SR-B1表达的缺失显著减少了巨噬细胞中的清除作用，导致动脉粥样硬化病变中死细胞的过度积累。因此，SR-B1可能在与细胞碎片清除相关的内皮吞噬作用中起重要作用。为了证实这两点猜想，本文研究通过大量数据分析加实验揭示了内皮细胞在动脉粥样硬化中作为非专业吞噬细胞的作用，能够吞噬凋亡细胞碎片。研究发现SR-B1在内皮细胞中高表达，且与吞噬相关途径密切相关。SR-B1在识别和清除凋亡细胞碎片的过程中起着重要作用，尤其是在动脉粥样硬化的高级阶段。具体结果如下：
研究结果：
主动脉中类吞噬细胞的内皮细胞亚群与高表达的SR-B1相关
上文提及，作者利用单细胞RNA测序分析发现血管损伤和修复相关的信号通路得到了富集，这表明血管损伤可能是动脉粥样硬化的一个重要过程。因此，作者进一步分析了GEO数据库中与血管损伤密切相关的RNA-seq数据集，这些数据集包含机械损伤、内膜损伤和血流扰动的血管系统（机械损伤--GSE115618、内膜损伤--GSE164050、血流扰动--GSE56143）。火山图显示，48小时血管损伤组（GSE115618）、两周内膜损伤组（GSE165050）和血管结扎组（GSE56143）分别有2986、1216和379个上调基因和1540、341和305个下调基因（图A-F）。随后，为了研究动脉粥样硬化和血管损伤过程中内皮细胞的生物功能，作者进行了三组间的GO富集分析（图G）。结果表明，GO通路如细胞外基质结构组成在所有DEG组中得到了富集。此外，作者还分析了三组DEG的富集通路的相关性，发现它们具有相似的富集通路和基因表达谱（图H）。这些结果表明，部分内皮细胞可能在动脉粥样硬化中的血管损伤过程中，在清除凋亡细胞方面发挥了重要作用。
CXCR6是“慢性激活”中功能障碍高排名基因
为了更好地理解内皮细胞如何在血管细胞中清除凋亡细胞碎片，作者进一步分析了三个血管损伤DEGs中的KEGG通路。分析结果显示吞噬作用相关的通路（如FcgR介导的吞噬作用和吞噬体）和增殖相关的通路（如造血细胞系、细胞周期和PI3K-Akt信号通路）在血管损伤中显著表达（图A），这表明内皮细胞具有与吞噬和再生过程相关的分子特征。在三个GEO数据集中，共有64个DEGs的表达一致（图B），于是这些一致表达的基因进一步用于研究在血管受损条件下内皮细胞表型变化的关系。对这64个DEGs进行GO分析显示，整合素介导的信号通路、吞噬作用通路和细胞激活通路被富集（图C）。由于作者在之前的工作中发现内皮细胞具有吞噬凋亡细胞碎片的能力，并发现吞噬作用是血管损伤期间的主要事件，于是作者将吞噬作用通路相关基因合并到最近发表的scRNA-seq数据集中（包含12周龄小鼠的完整主动脉），鉴定出一种与吞噬作用通路相关的基因Scarb1（SR-B1），该基因在内皮细胞中特异性高度表达（图D）。
对血管内皮细胞的scRNA-seq分析鉴定出在小鼠主动脉中SR-B1高表达的亚群
为了追踪SR-B1在血管内皮细胞中的表达特征，作者对正常饲养和西方饮食（WD）饲养的小鼠主动脉进行了scRNA-seq分析（GSE174384：5451个正常饲养小鼠主动脉细胞）。对这些细胞类型基于已发表的标记物进行了注释，包括内皮细胞（Pecam1⁺）、平滑肌细胞（Acta2⁺）、间充质基质细胞/成纤维细胞（Lum⁺）、巨噬细胞（Cd68⁺）、T细胞（Cd3d⁺）、B细胞（Cd79a⁺）和神经元（Gfra3⁺）。在确定细胞类型后，作者发现内皮细胞聚类为三个不同的亚群（图A）。为了表征这些三个亚群，作者发现SR-B1在内皮细胞亚群EC2中高度表达（图B）。因此，作者接下来探讨了这些高表达SR-B1细胞的分子和功能特征。火山图显示，在高表达SR-B1的内皮细胞与普通内皮细胞中，270个基因显著上调，260个基因下调（图C）。为了确定SR-B1高表达内皮细胞亚群的细胞异质性和细胞功能，作者使用GO富集分析鉴定了特定的生物过程（图D），发现细胞连接和细胞骨架通路（如细胞黏附的正调节、基于肌动蛋白丝的过程调节和肌动蛋白骨架组织的调节）显著相关。此外，弦图展示了细胞骨架和连接相关基因的相关性，包括Kdr、Tek、Nrp1、Cdh5、Rgcc和Foxc2（图E）。这些结果表明，内皮细胞中的SR-B1促进了吞噬作用和碎片清除，这与细胞连接和细胞骨架重组密切相关。
SR-B1+内皮细胞中的细胞粘附连接和细胞骨架被重新组织
上文提及，在GO富集分析中，作者发现与其他内皮细胞相比，SR-B1阳性的内皮细胞在连接和细胞骨架相关基因的表达上发生了变化。有研究表明，细胞骨架和粘附连接的重组与质膜变形和重塑密切协作，对于细胞吞噬至关重要。因此，作者首先评估了在内皮细胞吞噬过程中，粘附连接和细胞骨架形态及稳定性的作用。VE-Cadherin作为一种粘附连接分子，在血管通透性中发挥重要作用。因此，作者通过VE-Cadherin的染色来进一步探讨连接形态的改变（VE-Cadherin连接有五种形态：直、指状、厚、厚/网状和网状）。其中，直的和指状类型表示内皮细胞之间的连接不够紧密和不稳定。相反，厚的、厚/网状和网状类型表示VE-Cadherin的稳定性。作者成像分析显示，厚/网状的连接形态是VE-Cadherin的主要形式（图A-C）。在吞噬碎片的过程中（通过将细胞碎片加入到内皮细胞的培养），内皮细胞的碎片导致了直的和指状连接的增加以及厚的和网状连接的减少，表明VE-Cadherin处于不稳定状态并发生了重组。此外，BLT-1抑制SR-B1可以在吞噬碎片过程中恢复VE-Cadherin的稳定性（图A-C）。然而，抑制SR-B1并不能恢复VE-Cadherin在吞噬碎片过程中的表达水平（图D）。由于吞噬过程也与肌动蛋白骨架的持续构建有关，我们进一步分析了单细胞水平的F-肌动蛋白的分布。作者注意到，在与碎片共培养的内皮细胞中，皮质F-肌动蛋白的分布显著增强，并在抑制SR-B1后显示出细胞边缘F-肌动蛋白的减少（图E）。此外，细胞面积和F-肌动蛋白分布的定量分析显示，在与碎片共培养的内皮细胞中，细胞面积显著增加（图F）。与此同时，由于F-肌动蛋白积累在细胞周边区域，F-肌动蛋白的分布在处理碎片时减少（图G）。与碎片共培养的内皮细胞显示出强烈的F-肌动蛋白免疫荧光强度（图H）。
内皮细胞的SR-B1参与冠状动脉中凋亡细胞碎片的清除
为了确定内皮细胞中SR-B1对吞噬凋亡细胞碎片的作用，作者检测了SR-B1在内皮细胞中的表达。作者首先发现，小鼠内皮细胞中的SR-B1与西式饮食喂养的Apoe⁻/⁻小鼠的TUNEL标记凋亡细胞碎片共定位（图A）。类似地，人类动脉粥样硬化组织的免疫染色也显示出在人类Pecam1⁺内皮细胞中，SR-B1与TUNEL标记的凋亡细胞碎片共定位（图B）。将人脐静脉内皮细胞（pHUVECs）与细胞碎片在不同时间点进行共培养；免疫染色显示，在不同时间点与细胞碎片共孵育后，SR-B1在pHUVECs中与细胞碎片共定位（图C）。SR-B1介导的pHUVEC对细胞碎片的吞噬动力学在30分钟开始，并在360分钟内持续高效内化（图C-D）。这些发现强烈表明，SR-B1对内皮细胞识别凋亡细胞碎片至关重要。作者接下来使用选择性SR-B1抑制剂BLT-1来抑制SR-B1依赖的选择性吞噬作用，并发现内皮细胞的SR-B1参与调节细胞碎片的吞噬。定量分析显示，在BLT-1抑制下，pHUVECs对细胞碎片的吞噬减少了75%（图E-F）。此外，在不同时间点孵育细胞碎片后，通过流式细胞术定量分析发现，在BLT-1抑制下，含有碎片的pHUVECs的数量显著减少。这些数据表明，SR-B1对于内皮细胞识别和吞噬凋亡细胞碎片非常重要。
研究总结：
这篇文章的研究主要探讨了内皮细胞在动脉粥样硬化中充当非专业吞噬细胞的角色，尤其是SR-B1在这一过程中发挥的重要作用。研究发现，内皮细胞可以吞噬动脉粥样硬化斑块中的凋亡细胞碎片，这一过程通常由专业吞噬细胞如巨噬细胞执行。然而，由于脂质负荷过重，巨噬细胞的功能可能受到限制，导致动脉粥样硬化斑块中死细胞的积累和坏死核心的形成。通过单细胞RNA测序和bulk-RNA测序，作者研究揭示了一种特异性高表达SR-B1的内皮细胞亚群，这些细胞具有独特的分子特征和功能，特别是在吞噬和清除细胞碎片过程中。进一步研究表明，SR-B1的功能缺失会显著降低内皮细胞吞噬细胞碎片的能力，并影响细胞粘附连接和细胞骨架的重组。总的来说，这项研究首次系统地揭示了内皮细胞在动脉粥样硬化中的非专业吞噬作用及其分子机制，特别强调了SR-B1作为关键受体在清除凋亡细胞碎片中的作用。
