内皮细胞是血管功能的关键调节因子,并具有组织特异性作用。随着年龄增长,这些细胞功能逐渐丧失,导致心血管疾病易感性增加。
尽管单细胞转录组学已揭示了内皮细胞广泛的异质性,但目前仍缺乏涵盖成年人整个生命周期内人类内皮细胞转录组的综合图谱。
2026年10月23日,来自奥地利科学院分子医学研究中心的研究团队在Nature Aging杂志发表题为“Uncovering the transcriptional hallmarks of endothelial cell aging via integrated single-cell analysis”的文章。
该研究建立了覆盖12种人体组织、超过37.5万个内皮细胞的衰老转录组图谱,系统揭示了血管内皮细胞在成年生命周期中的共同衰老特征和组织特异性差异。
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为系统揭示人类血管内皮细胞随年龄增长发生的转录变化,研究人员整合了来自12种人体组织的34个单细胞及单核测序数据集,共纳入290个样本、375,829个血管内皮细胞,构建了人类衰老血管内皮细胞图谱。通过对不同组织、年龄及内皮细胞亚型进行整合分析,建立了一个可用于比较不同组织中内皮细胞衰老特征的研究框架。
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基于这一图谱,研究人员进一步比较了年轻与衰老个体的内皮细胞转录特征,发现衰老内皮细胞普遍呈现炎症相关信号增强,并伴随细胞衰老相关基因表达变化,表明血管内皮衰老与慢性炎症状态密切相关。此外,研究还识别出一组随年龄增长而上调或下调的基因,其中血管生成相关表达的下降尤为突出,且在静脉内皮细胞中表现得更加明显。这些结果表明,衰老不仅改变内皮细胞的炎症和衰老状态,也可能影响其参与血管生成及血管稳态维持的能力。
除炎症和血管生成相关变化外,研究还发现,衰老内皮细胞中细胞外基质(ECM)、基底膜及糖基化相关基因的表达发生改变,提示细胞与周围组织之间的结构联系及信号交流可能随年龄增长而重新调整。进一步分析显示,机械信号转导相关通路也存在年龄相关变化;在衰老皮肤内皮细胞中,研究人员观察到YAP核定位增加。
最后,研究人员聚焦于与细胞衰老相关的分子特征,发现该特征与CDKN1A编码的p21表达关系密切,而CDKN2A编码的p16在相关分析中的表达相对较低。通过跨数据集及不同模型的整合筛选,将转录因子MAFF确定为值得进一步关注的候选分子。随后,研究人员在早代培养的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中过表达MAFF,观察到p21表达升高,并伴随衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)阳性表型增加,为MAFF参与内皮细胞衰老提供了初步实验依据。
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总而言之,该研究建立了可跨组织、跨血管亚型进行比较的人类内皮细胞参考图谱,并将大规模转录组分析与组织空间信息、体外衰老模型及动物模型相结合,为后续研究血管衰老、微血管再生障碍以及衰老相关疾病中的内皮功能变化提供了巨大资源库。
参考文献:
https://www.nature.com/articles/s43587-026-01247-3
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