先前利用 MFS 小鼠模型的研究主要集中在主动脉瘤危及生命的表现上。 因此，很少有研究评估其他动脉的体内变化。 此外，很少有研究考虑临床前研究中的性别差异。 加速衰老表型也很有趣，因为它为血管衰老的基本过程提供了独特的见解，并与 Fbn1 相关的患者易患血管病的可能性相关。 结果表明，雄性 MFS 小鼠在体内的各种血管床中比雌性小鼠具有更强烈的基因型变化，并且与 6M 中记录的基因型变化相比，这些基因型变化往往与中年（12M 龄）健康性别匹配的 CTRL 小鼠更具可比性-老的性别匹配的 CTRL 小鼠。
这项研究是首次在成熟的 MFS 小鼠模型中深入检查中央动脉（包括主动脉、肺动脉、冠状动脉）和脑动脉的结构/功能变化。 此外，据我们所知，这是第一份将性别视为许多血管床中独特的生物变量的报告。 尽管 MFS 的发病率没有性别相关差异，但男性患者主动脉扩张和主动脉夹层和破裂等主动脉事件的风险增加24,30。 此外，MFS 和类似结缔组织疾病患者之间存在表型和基因型异质性。 已经证明性别在表型差异中发挥作用。 例如，在多个 Fbn1 遗传变异中，与女性相比，男性的风险更高，心血管表型更严重31。 在 MFS 小鼠中，研究还表明，与女性相比，男性受试者的主动脉根部动脉瘤生长加快24,25,26,27。 主动脉收缩力和僵硬度也显示出 MFS 小鼠的性别差异。 例如，尽管 MFS 导致平滑肌细胞收缩力降低，但与 MFS 女性相比，MFS 男性表现出更高的平滑肌收缩力和主动脉壁弹性蛋白破碎4。 利用肌电图进一步评估收缩性和松弛度来评估性别差异对于理解这些差异背后的机制至关重要32。 主动脉中性别相关的差异与女性丝裂原激活蛋白激酶 ERK1/2 磷酸化的增加以及内皮一氧化氮合酶 (eNOS) 活性的增强有关，强调了性别二态性和雌激素相关的内皮保护4,24,25。 调查基于性别的差异对于更深入地了解潜在变量至关重要，这些变量有助于通过更个性化的策略为 MFS 患者设计护理计划。 因此，我们的分析将性别评估为整个描述措施中的生物变量。
需要进一步研究来探索 MFS 和相关结缔组织疾病患者的其他症状和生活质量问题。 目前的 MFS 管理和治疗方法已将受影响个体的预期寿命从约 40 岁延长至约 75 岁33,34。 因此，这一人群可能更容易受到其他血管并发症的影响，包括那些通常与衰老相关的并发症。 在患者身上也观察到了主动脉以外 MFS 的这种不太为人所知的特征。 例如，德国 MFS 基金会记录称，存在“黑暗”面或鲜为人知的并发症，这些并发症未列入根特疾病分类学中，也未定期对患者进行监测35。 值得注意的是，在 MFS 患者中观察到冠状动脉、肺部和神经系统问题，可能与本报告中描述的发现相关。 例如，主诉二尖瓣脱垂和反流、心肌病、冠状动脉疾病（包括自发性冠状动脉夹层）、迂曲动脉（包括脑动脉）、肺动脉瓣疾病和肺部疾病，以及头痛、偏头痛、认知功能障碍和心理特征在对这些影响该患者群体生活质量 (QoL) 的鲜为人知的特征的综述中进行了描述35。 导致该患者群体生活质量降低的主要主诉包括疼痛、行动不便、疲劳和焦虑/抑郁21,34,36,37。 除了最著名的特征外，这些数据还捕获了 MFS 最主要的临床前模型中主动脉以外的相关血管功能障碍。 这些特征需要认识和调查，以改善对这些影响生活质量的特征的治疗和监测。 因此，该临床前 MFS 小鼠模型可用于进一步评估这些相关特征。
了解 MFS 如何随着时间的推移影响血管系统将有助于临床科学家和临床医生设计更有效的预防和治疗方法，特别是对于血管并发症风险较高的老年 MFS 患者。 很少有研究探讨 MFS 小鼠中观察到的血管衰老相关表型。 一项针对 MFS 小鼠的研究证明了皮肤形态的过早衰老表型23。 在 MFS 患者和实验小鼠模型中观察到的二尖瓣脱垂与弹性蛋白降解相关，类似于与衰老相关的弹性组织溶解，其中弹性蛋白降解已被证实会导致正常皮肤和血管老化38。 另一项研究评估了 MFS 小鼠主动脉中 Fbn1 突变相关的弹性蛋白随时间的断裂情况，其中 MFS 小鼠表现出病理性衰老39。 在这项研究中，我们旨在通过比较年轻（6M-老）MFS 的体内血管测量结果与性别和年龄匹配的 CTRL 以及性别匹配的 12M-老CTRL鼠标。 评估 MFS 相关血管功能障碍的研究表明，一种可能的病理机制是 TGF-β 信号传导增强，但 TGF-β 表达的增加并不总是存在，这表明可能涉及其他潜在机制。 例如，在来自具有变异 Fbn1 突变的 MFS 患者的主动脉壁样本中，尽管差异很大，但表明炎症和线粒体功能障碍途径可能与 MFS 相关表现相关20。 进一步评估了这种线粒体功能障碍假说，发现利用烟酰胺核苷增强线粒体代谢可逆转主动脉瘤的发展并恢复内侧变性的组织学特征。 尽管我们的报告没有调查导致这些体内改变的分子机制，但重要的是要认识到多种机制可能独立或共同导致这些变化40。
与我们小组和其他人之前发表的工作一致，我们的研究结果也支持 MFS 小鼠的主动脉根部扩张和壁弹性丧失，其中 MFS 雄性小鼠的变化更为显着。 据报道，一般人群的主动脉直径存在性别差异，女性的主动脉直径往往比男性小24。 据我们所知，这是首次对小鼠模型体内主动脉直径临床前评估中的性别差异进行比较。 我们在小鼠中的数据表明，与性别和年龄匹配的 CTRL 小鼠相比，MFS 雄性和雌性小鼠均表现出扩张和主动脉硬化风险增加，但这种有害变化在 MFS 雄性小鼠中更为严重。 MFS 男性表现出整个升主动脉的主动脉直径增加，主动脉 PWV 增加，这是动脉壁硬化的支持指标。 雌性 MFS 小鼠仅表现出主动脉环和 Valsalva 窦的主动脉直径增加，这与主动脉壁硬度增加有关。 与 MFS 雌性小鼠相比，MFS 雄性小鼠的主动脉环和窦管连接处的直径增加。 这些观察结果表明，未来针对主动脉僵硬度和收缩性的研究应该将性别作为该小鼠模型的生物变量进行评估。 MFS 小鼠在主动脉测量方面与中年 CTRL 小鼠没有相似之处。 这可能归因于主动脉固有的弹性，表明与 MFS 相关的弹性蛋白断裂和混乱可能超过与正常衰老相关的断裂和混乱，从而导致进一步的脆弱性。
尽管实验组之间舒张期冠状动脉血流速度没有差异，但据报道，MFS 患者会发生冠状动脉扩张，从而有动脉瘤和破裂的风险，特别是主动脉置换手术后出现并发症。 建议定期监测 MFS 患者的冠状动脉大小，尤其是患有严重主动脉表型或主动脉置换手术后的患者15。 因此，未来的研究需要评估收缩期冠状动脉血流速度，以及评估 MFS 小鼠冠状动脉的临床前离体分析，评估其硬度和弹性，以进一步评估冠状动脉扩张的风险。 此外，这种功能变化可能无法在 MFS 小鼠 6 月龄的舒张期冠状动脉血流速度中检测到，但可能在以后的时间点普遍存在。
肺动脉扩张已在 MFS 患者和实验小鼠模型中得到记录，并与 MFS 中更严重的升主动脉疾病相关，值得进一步研究13,14,41。 对 MFS 小鼠肺动脉扩张的临床前评估表明，到 12 周龄时，与年龄匹配的对照小鼠相比，MFS 小鼠的肺动脉直径有所增加13。 在临床和临床前评估中，单独的衰老也与肺动脉扩张、硬化和高血压有关42,43,44。 由于阻力降低，肺扩张会增加整个肺系统的血流量。 相反，由于血流量 (mL/s) 和血管横截面积之间的关系，血流速度 (mm/s) 会减小，其中速度是血流随时间变化的距离（流量 = 速度 * 交叉面积） -截面积）45。 因此，随着容器的直径或横截面积增加，速度降低。 这种关系与 MFS 和衰老中预期的扩张是一致的。 肺动脉扩张与 MFS 和肺动脉高压均相关，但在 MFS 患者中，肺动脉扩张与高血压无关，通常不会产生与肺动脉高压相关的病理症状14,46。 此外，直径和速度之间的这种反比关系已在人体中得到验证47。 血流速度也会受到粘度和血压的影响，本研究中没有评估这些因素，但在 MFS 中并未显示出不同。 我们的数据证实 6M-MFS 小鼠左肺动脉峰值血流速度降低，与 12M-CTRL 小鼠报告的值相当。 值得注意的是，我们的数据还显示了与年龄相关的下降，其中与年轻的性别匹配的 CTRL 小鼠相比，12M-CTRL 雄性和雌性小鼠的左肺动脉峰值血流速度显着较低，这与之前的报告一致。老年人口42。
MFS 患者患脑血管疾病和住院的风险增加，缺血性中风、颈动脉夹层、脑动脉瘤和颅内出血的几率增加17 号。 总的来说，我们的结果证实了这些发现，并表明 MFS 雄性小鼠表现出加速的脑血管老化表型。 流向大脑的血液由主动脉供应，流向两条颈内动脉，然后进一步流入威利斯环。 大脑后动脉 (PCA) 是向大脑供血的另一条主要动脉，当我们将研究扩展到 MFS 脑血管系统的潜在脆弱性时，考虑它以及相关的性别差异是合理的。 在这里，我们发现，与性别和年龄匹配的 CTRL 小鼠相比，6M-MFS 雄性小鼠的 PCA 峰值血流速度显着降低。 与年龄匹配的 CTRL 雄性小鼠相比，6M-CTRL 雌性小鼠的 PCA 血流速度存在性别差异，雌性表现出速度低于雄性。 然而，雌性 6M-MFS 和雌性 6M-CTRL 小鼠之间没有观察到这种差异，表明 PCA 血流速度存在性别依赖性效应，需要进一步研究。 此外，据报道，具有 Fbn1 突变 (ApoE-/-Fbn1C1041G/+) 的载脂蛋白 E (ApoE) 缺陷小鼠表现出血脑屏障加速退化、炎症细胞因子 (IL-1β、TNF-α)、MMP 增加MCA 和脉络丛中的 -2/-9 和 TGF-β48,49。 MMP-2/-9 表达和活性增加可能导致神经炎症增加，并可以直接或间接改变神经元功能和神经可塑性50。 MFS 患者头痛和偏头痛的患病率增加，表明脑血管功能障碍51,52。 MFS 患者案例研究还报告了神经发育障碍，包括注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 和学习障碍53,54,55,56。 如上所述，内皮细胞形态的变化可能有助于这些结果。 这些形态变化可能对内皮细胞与平滑肌细胞的比例增加的血管产生复合效应，例如在脑动脉等较小的血管中。 此外，衰老还导致内皮细胞连接线性下降和内皮细胞表面积减少，这可能有助于血管通透性，例如正常衰老时显示的血脑屏障通透性增加57。 因此，内皮细胞形态的这种变化可能导致 MFS 和 12M CTRL 小鼠大脑后动脉血流速度的变化。
此外，埃勒斯-当洛斯综合征等结缔组织疾病与创伤性脑损伤等神经损伤的脆弱性增加有关，并且神经血管内手术后并发症和死亡率更高58,59,60。 脑血流速度降低与年龄相关，增加神经损伤、神经病理学和认知障碍后严重程度的风险61,62,63,64,65。 由于最近的研究结果以及与衰老相关的重叠特征，MFS 患者的脑血管系统和大脑可能受到影响。 随着 MFS 患者发生脑动脉瘤和中风（出血性和缺血性）的风险增加，需要进一步的研究来了解风险的程度、预防和治疗新靶点的潜在发现以及当前治疗对神经系统问题的影响16,17 号,66。
我们观察到，与性别和年龄匹配的 CTRL 小鼠相比，6 只 M-MFS 雄性小鼠的左心室肥厚增加，但并未在雌性小鼠中证明这种差异。 MFS 小鼠的左心室重塑（即隔膜和后壁较厚）的这一发现之前已有报道，但尚未将性别作为变量进行评估67。 这项研究的结果进一步强调了评估性别差异的重要性。 这表明左心室质量的变化与 6 个月龄时射血分数的变化无关，但可能导致随着动物年龄的增长，心脏功能发生变化。 此外，与年龄匹配、性别匹配或中年（12 M 岁）对照相比，MFS 雄性或雌性小鼠的其他心脏参数，如心输出量、每搏输出量、缩短分数和心率没有差异老鼠。 MFS 的表现是异质的。 Fbn1 缺陷小鼠表现出扩张型心肌病，从而改变物理特性和慢性机械应力，导致弹性降低和 ERK1/2 和 pERK1/2 增加。 这些表型差异进一步支持了对专门监测方案的需求，以提高该患者群体和类似患者群体的护理标准68。 MFS 心肌细胞复制预期的 Fbn1 积累、细胞外基质降解、TGF-β 信号传导增加和细胞凋亡增加。 他们还表现出收缩力降低，证实了之前观察到的 MFS 血管功能的变化。 研究表明，有丝分裂原激活的 P38 信号通路和 Kruppel 样因子 4 (KLF4) 调节平滑肌细胞凋亡，从而为高度 SMC 血管中的这些血管改变提供了潜在的靶点和机制。69。
雄性和雌性 MFS 小鼠表现出二尖瓣早期充盈速度降低，但 E/A 比率没有统计学上的显着差异。 MFS 女性与中年 CTRL 女性相似，表明基因型和衰老的影响。 尽管 E/A 比率没有表现出统计差异，但临床上认识到 MV E 充盈速度降低确实降低了总体 E/A 比率。 在 MFS 人群中，二尖瓣脱垂 (MVP) 很普遍，并且与男性相比，女性更常见，研究表明，患有 MVP 的女性往往会出现更严重的症状，并且出现二尖瓣反流和二尖瓣关闭不全等并发症的风险更高。心内膜炎70,71,72。
先前的研究表明，主动脉根病理学与 TGF-β 信号传导增强、线粒体呼吸减弱、炎症、氧化还原应激、iNOS 表达增加和内皮功能障碍之间存在潜在联系。 最近的一项研究表明，主动脉平滑肌细胞中的线粒体转录因子 A (TFAM) 和耗氧量显着减少，其中烟酰胺核苷 (NR)（NAD+ 的前体）的干预可以恢复 TFAM 水平并使线粒体呼吸正常化40。 另一项研究表明，白藜芦醇可以通过下调主动脉中与动脉瘤相关的 micro-RNA-29b 促进弹性蛋白完整性和平滑肌细胞存活，从而抑制 MFS 小鼠的主动脉根部扩张73。 此外，在 MFS 中，中膜中硝基酪氨酸残基、H2O2 水平和氧化还原应激蛋白靶点增加，表明氧化还原应激也与 NOX4 表达增加相关19。
MFS 相关血管功能障碍的另一个潜在机制是诱导型一氧化氮合酶 (iNOS) 的增加，其中 iNOS 失活或药理学抑制可防止 MFS 小鼠的主动脉病变并逆转主动脉扩张和内侧变性74。 尽管已表明平滑肌细胞在 MFS 主动脉表型中发挥作用，但内皮细胞的作用及其与 eNOS 解偶联的直接联系也很重要，可能有助于本报告中显示的一些结果。 通过血流介导的扩张测量 MFS 患者内皮功能的变化，这与胸主动脉的直径呈负相关75。 在MFS小鼠中，使用主动脉的enface分析还显示，内皮细胞与血流的排列减少，内皮细胞圆度增加，个体内皮表面积增加，内皮细胞连接线性减少57。
这项研究的范围包括检查各种血管床、性别相关差异和年龄相关差异，无法深入分析这些发现背后的分子机制。 然而，我们认为本报告中提供的数据与 MFS 和类似结缔组织疾病患者中观察到的过早衰老表型和鲜为人知的表现相关。
据我们所知，这是第一份全面描述主要 MFS 临床前小鼠模型血管功能的已知报告。 观察到年轻 MFS 小鼠和中年 CTRL 小鼠血管功能的相似性表明 MFS 小鼠的血管系统可能提前成熟并加速老化（图 1）。 9）。 我们对 MFS 小鼠心脏和中枢/大脑变化的全面检查，考虑到性别差异和潜在的加速衰老，为未来的研究和治疗方法奠定了基础。 这项研究是理解 MFS 多组织病理学更广泛影响的重要一步，为未来更深入的分析奠定了基础，同时为重新评估诊断方法和治疗效果提供了数据驱动的临床前论证。 未来的机制数据肯定会增加我们对不同类型动脉的潜在病理学的理解。
结果摘要。 描述测量的体内参数，呈现男性和女性结果的超声测量结果。 这些包括主动脉根部的主动脉环 (AA)、瓦氏窦 (SV) 和窦管交界处 (SJ) 直径，以及主动脉脉搏波速度 (PWV)。 此外，我们还提供了大脑后动脉、肺动脉和冠状动脉血流速度测量以及心脏参数和二尖瓣测量的摘要。 结果与6M-CTRL（6月龄对照组）、6M-MFS（6月龄马凡综合征组）、12M-CTRL（12月龄对照组）进行比较，以供参考。
2024-03-09 05:30:38
1709963254
#在原纤维蛋白1 #Fbn1 #突变小鼠模型中体内表型血管功能障碍延伸至主动脉以外
