【中国声音】王嵘/赵元立教授团队揭示出血型烟雾病分子标记物及其作用机制 - 脑医汇 - 神外资讯

2024年8月，首都医科大学附属北京天坛医院王嵘教授团队与中国医学科学院北京协和医院赵元立教授团队合作在医学领域著名期刊《Clinical and Translational Medicine》（中科院一区，IF：7.9）发表题为“Differential WNT4 expression among various subtypes of moyamoya disease results in alterations of microtubule stability”的研究论文。该研究首次发现了出血型烟雾病特异性生物学标记物及其分子机制，为烟雾病分型策略提供了证据支持，为烟雾病的发病机制的相关研究提供了理论基础。

中国医学科学院北京协和医院博士后何世豪、首都医科大学附属北京天坛医院硕士研究生周震宇为共同第一作者，首都医科大学附属北京天坛医院神经外科王嵘教授（末位通讯）、中国医学科学院北京协和医院神经外科赵元立教授为共同通讯作者。

Article DOI: 10.1002/ctm2.1797

研究背景

烟雾病是一种脑血管狭窄和闭塞性疾病，其特征是颈内动脉末端进行性狭窄与颅底异常穿支血管网络。烟雾病的主要症状包括短暂性脑缺血发作、脑梗死、脑出血、神经认知障碍等，并且是我国儿童和中青年人群脑血管意外的重要原因之一。按照首发症状烟雾病可分为缺血型与出血型，目前没有能良好区分烟雾病亚型的生物标记物，不同亚型间的病理差异和分子机制仍不明确。

针对这一问题，王嵘教授与赵元立教授团队首先采用非数据依赖采集质谱技术分析筛选出血型烟雾病与缺血型烟雾病间的差异蛋白，结合功能富集分析结果，选定WNT4（Wnt family member 4）用于后续机制探索。在验证组中，运用血清刺激烟雾病细胞模型、慢病毒转染细胞模型，结合免疫荧光染色、流式细胞仪、细胞划痕实验等试验技术，发现了WNT4参与烟雾病发病机制的病理学证据。在出血型烟雾病中，过表达WNT4能够通过WNT/β-catenin信号通路引起TAU过度磷酸化，从而导致微管稳定性降低，造成血管平滑肌细胞的细胞微管减少与细胞骨架密度降低，最终引起eNOS激活降低、ROS增加、细胞凋亡增多、细胞迁移能力降低等多种细胞损伤。

Wnt4作为出血型烟雾病生物标记物及分子机制示意图

研究结果

出血型和缺血型烟雾病蛋白组学差异的鉴别分析和验证

在发现组中，采用DIA非数据依赖采集质谱技术对出血型烟雾病患者、缺血型烟雾病患者与健康对照患者的血清进行分析，并筛选缺血组与出血组之间的差异蛋白（Figure1 A，B）。此外，通过功能富集分析，对差异表达较为显著的前十个蛋白质进行功能分析，结果显示WNT4不仅是差异水平最显著的蛋白质之一，而且与多种血管相关生理功能存在密切联系（Figure1 C）。随后，在我们的验证队列中，对出血型烟雾病患者、缺血型烟雾病患者与健康对照患者的血清的ELISA检测结果显示，WNT4在出血型烟雾病中的表达水平明显高于缺血型烟雾病与健康对照患者（Figure1 D）。因此结合上述检验分析结果，本研究将WNT4选定为后续机制研究的潜在生物学标志物与靶点。

WNT4基因调控对人脑血管血管平滑肌细胞的影响

使用慢病毒转染过表达WNT4的血管平滑肌细胞进行免疫荧光染色，结果显示过表达的WNT4使得光镜下的人脑血管血管平滑肌细胞（HBVSMC）形态改变，细胞微管数量减少、细胞骨架密度降低（Figure2 A）。此外，Western Blot结果显示，微管乙酰化水平降低表明微管稳定性下降，TAU磷酸化程度升高表明其所在信号通路可能是WNT4引起上述细胞异常现象的关键通路（Figure2 C）。使用shRNA敲减HBVSMC的WNT4，发现上述细胞异常表征均有一定程度的改善，此外，细胞凋亡、细胞迁移能力、微观稳定性、ROS水平均表现出了正常化趋势（Figure2 D-G）。

细胞模型验证WNT4对微管稳定性的影响

在慢病毒过表达WNT4的HBVSMC培养基中加入WNT4通路拮抗剂DKK-1，免疫荧光结果显示细胞微管数量与细胞骨架密度均较前上升，微管乙酰化程度上升表明微管稳定性有一定改善（Figure3 A，B）。此外，eNOS激活增加、细胞凋亡减少、细胞迁移能力上升、ROS减少均表明DKK-1对WNT4的抑制作用，使得细胞微管功能明显改善、细胞损伤程度明显减轻（Figure3 A-E）。

这项研究首次识别出了出血型烟雾病特异性的生物标记物及其分子机制，目前相关研究成果已完成专利布局，不仅为烟雾病的分型策略提供了有力的证据，也为进一步探究烟雾病的发病机制奠定了理论基础。

主要作者

何世豪神经外科博士后

中国医学科学院北京协和医院

神经外科博士后，助理研究员
师从神经外科脑血管领域知名专家赵元立教授、王嵘教授、Gary K. Steinberg教授
美国斯坦福大学医学院神经外科访问学者
Science AAAS 科学促进协会-学生/博后分会成员
致力于揭示脑血管疾病异常血管生成的细胞和分子机制
在《Stroke》《Neurosurgery》等国际著名期刊发表相关研究成果24篇，第一/通讯作者16篇，H-index 10，他引189次
任《Frontiers in Human Neuroscience》期刊编委、《Cancer Insight》青年编委、《Heliyon》期刊审稿人

周震宇硕士研究生

首都医科大学附属北京天坛医院

神经外科专业型硕士研究生
师从脑血管领域知名专家王嵘教授
主要方向为脑血管疾病的发病机制研究
近年来发表高水平SCI论文5篇
作为主要研究者参与《KCNMA1基因去甲基化调控烟雾病脑微血管内皮细胞增殖和血管重塑的分子机制研究》等国家级、省级自然科学基金课题

赵元立教授

中国医学科学院北京协和医院

医学博士、主任医师、教授、博士研究生导师
北京协和医院神经外科主任
主要从事疑难复杂脑血管病和脑肿瘤等方面的临床和基础研究工作，擅长疑难复杂脑动脉瘤、脑血管畸形、脑出血、烟雾病等脑血管病的外科治疗，各种颅脑和椎管内肿瘤、脑外伤以及功能性神经疾病的手术治疗、神经损伤的修复和重建
中华神经外科杂志（英文版）编辑部主任、中华医学会神经外科分会委员
主持或参与国家自然科学基金、国家科技攻关计划、国家科技支撑计划、国家神经系统疾病临床医学研究中心重要任务等多项国家级和省部级重大科研项目参与多项脑血管病和颅脑肿瘤的国家重点科技研发项目，三次获得国家科技进步二等奖，以及北京市科技进步一等奖、中华医学科技一等奖、茅以升青年科技奖等科技奖励
2020年入选百千万人才工程国家级人选、国家级有突出贡献中青年专家
责任作者发表SCI论文80余篇，主编并出版如《神经外科精要》、《头部大事：神经外科科普书》等多部著作

王嵘教授

首都医科大学附属北京天坛医院

医学博士、主任医师、教授、博士研究生导师
首都医科大学附属北京天坛医院神经外科血管二病区副主任
主要从事颅脑血管病的诊疗及其相关基础研究，专注缺血性脑血管疾病，尤擅长颅内外动脉搭桥术、颈动脉内膜剥脱术及头颈动脉疾病的复合手术
在国内率先开展烟雾病、颈内动脉狭窄等缺血性脑血管病的临床诊疗新技术，编写治疗指南规范
主持国家自然科学基金面上项目2项，参与“十三五”国家重大疾病的防控策略、诊疗规范及效果评估研究项目，并负责烟雾病相关分课题研究。多次获得国家科技进步二等奖、北京市科技进步一等奖等荣誉
作为主讲者，在首都医科大学研究生班开设显微操作技术课程，申请并获得包括“国家级继续教育项目”在内的多项显微操作培训项目，每年进行相关的讲座授课10余次，传授手术技巧及临床诊疗经验
近十年烟雾病领域发表论文78篇，责任作者发表中文核心期刊论文及SCI论著40余篇，参编出版如《烟雾病诊断与治疗》、《颅脑术中超声图谱》（副主编）、《血管神经外科学》、《微创神经外科学》等多部专业著作

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