胸主动脉夹层（TAD）是一种致命性血管疾病，其特征为胸主动脉瘤进行性扩大并最终引发急性主动脉夹层。TAD的主要风险因素包括遗传变异、未控制的高血压以及二叶主动脉瓣的存在。在遗传性胸主动脉疾病（HTAD）中，多个基因的罕见致病性变异会带来高外显率的遗传风险，其中部分基因在血管平滑肌细胞（SMCs）中选择性表达，提示主动脉SMCs在TAD发病机制中起核心作用。

HTAD致病基因的变异会破坏主动脉中膜的弹性蛋白-收缩单位，该结构通过焦点粘附（FAs）中的细胞表面整合素受体，将弹性膜延伸端的微纤维与SMCs内的收缩单位相连接。焦点黏附作为细胞的机械传感器，可将细胞外基质（ECM）的机械信号传递至细胞内细胞骨架，包括SMCs的收缩单位。已有研究在TAD小鼠模型的主动脉组织和SMCs中发现，HTAD基因突变导致弹性蛋白-收缩单位破坏后，焦点粘附激酶（FAK）信号通路被激活，这提示FAK信号可能在TAD进展中发挥关键作用。

鉴于FAK信号在TAD中的重要性，本研究旨在明确主动脉SMCs中FAK激活的下游信号通路，并探究这些信号通路在TAD进展为致命性主动脉夹层过程中的作用。具体而言，研究希望阐明FAK驱动的信号通路如何影响主动脉夹层的发生、发展，以及不同通路在升主动脉和降主动脉夹层中的差异化作用。

研究设计

本研究采用β-氨基丙腈（BAPN）诱导的小鼠TAD模型。BAPN可抑制赖氨酰氧化酶（负责新合成弹性蛋白和胶原的交联），从而破坏ECM成熟及与SMCs的连接，这一模型与人类HTAD具有高度相关性，因LOX基因（编码赖氨酰氧化酶）的杂合功能缺失变异会增加HTAD风险。

实验选用C57BL/6J野生型小鼠，于出生后第21天（P21）开始干预：对照组给予正常饮水，实验组给予含0.5%BAPN的饮水，持续28天。同时设置药物干预组，分别从P21或P30开始给予FAK抑制剂PF-573228、ROCK抑制剂Y-27632、mTOR抑制剂雷帕霉素，以探究各信号通路的作用。选择P35作为关键时间点进行深入分析，因BAPN小鼠最早的夹层死亡发生在P36，此时已出现显著的病理生理改变。

研究方法

1、动物模型与干预

7-8周龄C57BL/6J野生型小鼠繁殖的幼鼠，于P21随机分组：正常饮水组、0.5%BAPN饮水组，以及BAPN联合不同抑制剂（PF-573228、Y-27632、雷帕霉素）处理组，抑制剂通过腹腔注射给药。

2、表型评估

超声心动图：使用Vevo3100成像系统，于BAPN诱导后2或4周检测主动脉根部、升主动脉和主动脉弓的最大内径。

尾套血压测量：采用CODA8通道无创血压系统，检测P35或P49小鼠的收缩压和舒张压。

组织病理学分析：主动脉组织经甲醛固定、石蜡包埋后，进行HE、VerhoeffVanGieson（VVG）、天狼星红、阿尔新蓝染色及TUNEL凋亡检测，评估弹性纤维、胶原、蛋白聚糖含量及细胞凋亡情况。

3、分子机制研究

单细胞RNA测序（scRNA-seq）：P35小鼠主动脉组织经酶解、分选后，通过10XGenomics平台测序，使用Seurat、DoubletFinder等工具进行细胞聚类、差异基因分析及通路富集分析。

细胞间相互作用分析：采用CellChat和NicheNet工具，基于配体-受体对表达预测SMCs亚群间的通讯网络。

免疫印迹与免疫荧光：检测主动脉组织中FAK、Rho/ROCK、mTOR通路相关蛋白（如p-FAKTyr397、p-MYPT1Thr853、p-p70S6KThr421/Ser424）及SMCs收缩标志物（如SMα-actin、SM22α）的表达与定位。

4、生物力学分析

结合光学相干断层扫描和全景数字图像相关（pDIC）技术，对体外加载至生理条件的主动脉进行分析，评估弹性储能、轴向及周向刚度等生物力学参数。

5、统计分析

采用Mann-WhitneyU检验、Kruskal-Wallis分析、Kaplan-Meier生存分析、Fisher精确检验等，以P<0.05为差异有统计学意义。

研究结果

1、BAPN诱导小鼠TAD的特征

BAPN暴露导致61.9%的小鼠在P49前死亡，均表现为主动脉破裂或夹层：32只涉及升主动脉（升主动脉夹层），28只仅涉及降主动脉（降主动脉夹层）；存活小鼠中6只存在未破裂夹层。超声心动图显示存活小鼠主动脉根部、升主动脉和主动脉弓扩张，血压降低（109/79mmHg vs 94/67mmHg，P<0.001）。

图 BAPN诱导野生型C57BL/6J小鼠异质性主动脉病变特征

2、单细胞转录组揭示SMCs中FAK、Rho/ROCK和mTOR信号激活

scRNA-seq鉴定出6种主要细胞类型，BAPN组SMCs比例减少，成纤维细胞和巨噬细胞增加。SMCs进一步分为5个亚群，其中SMCs^NOS和SMCs^Atf3+受BAPN扰动最显著。基因集富集分析显示BAPN组SMCs中FAK信号通路激活，且与FA-ECM相互作用（如Tns1、Itgb1、Fn1）和Rho/ROCK信号（如Rock1、Rock2）相关基因表达正相关。

图 BAPN诱导夹层前近端主动脉转录组变化特征

3、BAPN增加SMCs中纤连蛋白-整合素相互作用

细胞间相互作用分析显示，BAPN组SMCs中纤连蛋白（Fn1）表达增加，且Fn1与整合素α5β1（Itga5+Itgb1）的相互作用显著增强，而整合素α8（Itga8）表达下调。

图 BAPN诱导夹层前近端主动脉信号通路及SMCs相互作用改变

4、BAPN激活FAK及其下游Rho/ROCK和mTOR信号

免疫印迹证实P35时BAPN组主动脉p-FAKTyr397、p-MYPT1（Rho/ROCK通路）、p-p70S6K（mTOR通路）水平升高，SMCs收缩标志物（SMα-actin、SM22α）降低。FAK抑制剂PF-573228可降低p-FAK、p-MYPT1、p-p70S6K水平，恢复收缩标志物表达。Rho/ROCK信号在P24即激活，mTOR信号在P32后激活。

图 BAPN增加小鼠主动脉焦点黏附、Rho/ROCK和mTOR信号

5、FAK下游通路在TAD中的差异化作用

FAK抑制剂对BAPN诱导的夹层死亡率、夹层位置及主动脉病理无显著影响。ROCK抑制剂Y-27632不影响总死亡率，但升主动脉夹层发生率增加（41.4%vs19.6%，P=0.041）。mTOR抑制剂雷帕霉素显著降低总死亡率，减少降主动脉夹层（4.5%vs33.9%，P=0.008），改善主动脉病理（如减少中膜蛋白聚糖蓄积）。

图 FAK抑制对BAPN诱导主动脉病变的影响

图 ROCK抑制剂（Y-27632）和mTOR抑制剂（雷帕霉素）对BAPN诱导主动脉病变的影响

研究结论

本研究证实，在BAPN小鼠模型中，SMCs的焦点黏附机械传感功能异常通过激活FAK，进而触发下游Rho/ROCK和mTOR信号通路，是TAD发生的关键机制。其中，FAK-Rho/ROCK信号在升主动脉中发挥保护性适应作用，可预防夹层发生；而FAK-mTOR信号具有致病性，主要驱动降主动脉夹层。这些发现揭示了不同主动脉节段夹层的差异化分子机制，为针对性预防急性主动脉夹层的药物研发提供了重要依据。

原始出处

ZhouZ,etal.FocalAdhesionKinaseDrivesRho/ROCKandmTORSignalingtoProtectandAugmentAorticDissections.JACCBasicTranslSci.2025;10(9):101353.DOI:https://doi.org/10.1016/j.jacbts.2025.101353

Tags： JACC Basic Transl Sci：焦点粘附激酶通过调控Rho/ROCK和mTOR信号通路参与胸主动脉夹层发生发展的机制