DKK3通过促进血管平滑肌细胞表型转化加速腹主动脉瘤发展

研究背景

腹主动脉瘤（Abdominal aortic aneurysm, AAA）是一种高发于老年男性的致命性血管疾病，其特征是发病隐匿、通常无明显症状，但瘤体破裂会迅速危及生命。目前，临床上尚无可有效逆转疾病进程的药物。既往研究指出，血管平滑肌细胞（Vascular smooth muscle cells, VSMCs）的表型转化是AAA的主要发病机制，然而其具体的分子调控机制仍有待进一步研究。值得注意的是，分泌型糖蛋白DKK3近年来被发现能够在多种心血管疾病中发挥作用，它能够参与调控肌组织再生，增加基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases, MMPs）的表达。然而，DKK3是否以及如何参与AAA的病理过程，目前尚无定论。

研究进展

免疫组化染色显示，动脉瘤患者主动脉组织中DKK3表达显著升高。单细胞RNA测序分析进一步揭示，主动脉瘤患者血管组织中VSMC占比下降，且其亚型比例发生改变：收缩型VSMC减少，发生表型转化的调节型VSMC增加，且后者中的DKK3表达显著上调。免疫荧光染色及qPCR结果证实，无论是动脉瘤患者还是小鼠模型，其主动脉组织中DKK3水平均显著高于正常对照组，且DKK3主要定位于VSMC中。

为了阐明DKK3在AAA中的功能，本研究采用了全身性DKK3敲除小鼠，并构建了血管紧张素II诱导的AAA小鼠模型。实验结果显示，与对照组小鼠相比，全身性DKK3敲除显著抑制了腹主动脉的扩张，降低了AAA的发生率和破裂率，并减轻了弹力板断裂（图2）。

基于上述DKK3与VSMCs共定位的结果，我们使用了VSMC特异性敲低DKK3的小鼠来构建AAA模型。结果表明，在VSMC中特异性敲低DKK3后，同样能显著抑制腹主动脉直径的扩张、降低AAA的发生率和破裂率、减轻弹力板断裂。该结果证实了VSMC来源的DKK3在AAA发展中发挥关键作用。

为了进一步阐明DKK3在AAA中的作用机制，特别是对VSMCs表型转化和MMPs表达的影响，研究者在通过qPCR、Western Blot、免疫荧光染色证实，DKK3敲除能够维持体内实验中VSMCs的收缩表型，并显著降低MMPs的表达。这一结论在随后的体外实验中得到了进一步验证。

为了阐明DKK3调控VSMCs表型转化的机制，研究人员又通过单细胞RNA测序分析发现，调节型VSMCs中TGF-β信号通路相关基因富集。血管紧张素II处理的小鼠主动脉组织中TGF-β信号通路显著下调，而DKK3的敲除则能够逆转这种下调。进一步研究显示，DKK3的缺乏会显著提升TGFβ3水平，并促进Smad2/3磷酸化。

为了验证DKK3通过TGF-β-Smad2/3信号通路起作用，研究者使用抑制剂SIS3处理，其抵消了DKK3缺乏对VSMC收缩表型的维持作用。DKK3缺乏会抑制转录因子Atf6的水平，而Atf6则通过增加TGFβ3水平进而维持了VSMC的收缩表型。ATF6激动剂AA147可拮抗DKK3缺失的效应，促进表型转化。

未来展望

目前，临床上AAA的治疗手段主要依赖于手术干预，尚缺乏能够有效逆转AAA进展的药物疗法。本研究发现DKK3可能通过ATF6-TGF-β3-Smad2/3轴来促进VSMCs从收缩型向分泌型转化，增加MMPs的水平加重弹力板断裂，从而促进AAA的发生发展（图7）。该结果不仅揭示了DKK3在AAA发病中的新机制，也提示DKK3有望成为临床上诊断及防治AAA的潜在靶点。

来源：https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0873