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研究背景:腹主动脉瘤（Abdominal aortic aneurysm,AAA）是指腹主动脉血管壁病变或损伤而形成的局部膨出,是一种血管壁的退行性病变。通常无明确的临床症状,但严重时动脉瘤可发生破裂,若无紧急手术干预,死亡率超过80%。AAA病理生理机制主要包括血管细胞外基质（Extracellular matrix,ECM）降解和重塑、主动脉壁炎症和血管平滑肌细胞的丢失。AAA早期,大量免疫细胞通过外膜滋养管、外膜周围淋巴结和腔内血栓进入主动脉壁。这些细胞产生的细胞因子和氧自由基促进血管炎症反应,诱导血管中层平滑肌细胞（Vascular smooth muscle cell,VSMC）的凋亡和表型变化,继而基质修复能力部分丧失。浸润性炎症细胞和VSMC释放的蛋白酶降解弹性蛋白和胶原蛋白,包括基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases,MMPs）、去整合素金属蛋白酶、血小板结合蛋白基序解聚蛋白样金属蛋白酶、弹性蛋白酶和组织蛋白酶等,促进主动脉扩张和破裂。硫化氢（Hydrogen sulfide,H2S）是一种具有心血管保护效应的气体信号分子,心血管组织主要依赖胱硫醚γ裂解酶（Cystathionine-γ-lyase,CSE）代谢半胱氨酸、同型半胱氨酸及胱硫醚产生。内源性CSE/H2S可抑制促炎因子、趋化因子的产生,诱导中性粒细胞凋亡和巨噬细胞向抗炎表型转变,抑制白细胞粘附于血管内皮和白细胞向炎症部位的迁移,具有显著的拮抗慢性炎症的生物学效应。还可减少缺血再灌注肾脏中MMP-9表达;降低缺氧诱导的大鼠肺动脉中Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白表达和MMPs水平,使MMPs与TIMP 比值正常,调节微血管重塑。CSE在主动脉血管组织中主要表达于血管平滑肌细胞,VSMC内源性CSE/H2S系统是否参与AAA的发病,其分子机制是什么尚不清楚。本文首先观察了 AAA病人及动物模型瘤体内源性CSE/H2S表达的改变,进而利用平滑肌细胞特异敲除CSE小鼠,探讨了 VSMC内源性CSE缺失对AAA发病的影响,并初步探讨了巨噬细胞浸润及瘤体内ECM降解相关酶的改变的病理生理机制。研究方法:免疫荧光检测AAA患者和AAA小鼠腹主动脉α-SMA阳性细胞CSE表达;构建平滑肌细胞CSE特异性敲除小鼠,使用PCSK9诱导的高脂血症小鼠并给予AngII诱导AAA,或给予BAPN饮水诱导AAA。RNA高通量测序探究CSE敲除后VSMC基因表达谱的改变。实时定量PCR用于检测基因表达的改变。免疫组织化学染色观察动脉壁蛋白原位表达改变。研究结果:收集6例AAA病人腹主动脉瘤组织切片以及6例非AAA病人的乳内动脉切片,进行免疫荧光染色,结果显示,AAA患者动脉瘤平滑肌细胞内CSE的表达显著下调。制备AngII+高脂血症或BAPN诱导的AAA模型,AAA小鼠瘤体内平滑肌细胞中CSE蛋白表达也显著下调。AngII+ox-LDL模拟AAA发病时平滑肌细胞受到的损伤,人VSMCs和鼠VSMC CSE的mRNA及蛋白的表达下调。构建平滑肌细胞CSE特异性敲除小鼠,AngII+高脂血症或BAPN诱导野生型和平滑肌细胞CSE特异性敲除小鼠AAA形成,结果显示,平滑肌细胞CSE特异性敲除促进了AAA的发生率及死亡率,也促进了主动脉壁弹力板断裂及降解,同时增加了瘤体内巨噬细胞的浸润。RNA高通量测序探究CSE敲除后VSMC基因表达谱的改变,GO富集分析显示两组VSMC内与ECM形成有关的酶大量差异表达。定量实时荧光PCR结果显示CSE敲除后VSMC内与ECM降解相关的酶表达增加,如MMP-9、ADAMTS-4、LOXL1和Cela2a等。免疫组化染色表明,AAA小鼠模型中平滑肌细胞CSE特异性敲除小鼠腹主动脉瘤部MMP9、Cela2a和ADAMTS4蛋白表达增高。结论:平滑肌细胞内源性CSE/H2S系统下调是AAA发病的重要因素,VSMC CSE的缺失,可诱导动脉壁局部炎症反应,促进MMP9、MMP10、ADAMTS4、LOXL1、和CELA2A等基蛋白酶表达调节细胞外基质降解,促进AAA的形成与发展。平滑肌细胞内源性的CSE/H2S可能作为AAA药物干预或基因治疗的新靶点。