2023年11月29日，浙江大學王建安團隊在Circulation（IF=38）在線發表題為“Extracellular Matrix Disorganization Caused by ADAMTS16 Deficiency Leads to Bicuspid Aortic Valve With Raphe Formation”的研究論文，該研究發現ADAMTS16缺失引起的細胞外基質紊亂導致二葉式主動脈瓣中縫形成。在斑馬魚中進行ADAMTS基因靶向和表型篩選，對BAV患者進行靶向DNA測序，發現ADAMTS16是BAV致病基因，并在一個遺傳性BAV家族中發現ADAMTS16 p. H357Q變體。原位雜交和遺傳追蹤研究都描述了主動脈瓣發育過程中ADAMTS16表達的獨特時空模式。Adamts16+/-和Adamts16+/H355Q小鼠模型均表現為右冠狀動脈尖-非冠狀動脈尖融合型BAV表型，進行性主動脈瓣增厚與中縫形成(連接融合)相關。

南模生物為該研究構建了Adamts16-KO敲除小鼠、Adamts16-H355Q點突變小鼠、Adamts16-flox-H355Q條件性點突變小鼠。
 

Tie2譜系細胞中ADAMTS16的缺失重現了BAV表型。這在譜系追蹤小鼠模型中得到證實，其中Adamts16缺乏影響內皮細胞和第二心場細胞，而不是神經嵴細胞。因此，這種變化主要發生在非冠狀動脈和右冠狀動脈小葉。利用誘導多能干細胞衍生的內皮細胞和遺傳性小鼠胚胎心臟組織進行大量RNA測序，揭示了FAK(局灶黏附激酶)信號的增強，并伴有纖維連接蛋白水平的升高。體外誘導多能干細胞衍生的內皮細胞培養和離體胚胎流出道外植體研究都證實了FAK信號的改變。總之，該研究發現了一種新的引起BAV的ADAMTS16 p. H357Q變體。ADAMTS16缺乏導致BAV的形成。

二葉式主動脈瓣(BAV)的家族遺傳特征為常染色體顯性遺傳模式，具有不完全外顯性，早已被認識到。BAV影響約0.5%至2%的人口，盡管很少有BAV患者在出生時患有綜合征或其他先天性心臟病。然而，臨床上常出現與BAV相關的瓣膜病和主動脈病變；鑒于BAV在普通人群中的高患病率，通常考慮對BAV患者進行手術治療。事實上，由于BAV表型的高度變異，很難優化BAV患者的手術治療策略或經導管介入治療雖然已經發現了與人類BAV相關的基因突變，但相對于大量的BAV患者群體，已確定的突變數量有限。此外，迄今為止，人類BAV致病基因相關小鼠模型的表型并不能完全概括在人類中觀察到的表型，這表明涉及復雜的病理過程和其他因素。因此，進一步的研究當然是必要的。

細胞外基質(ECM)已被證明參與BAV的形成。在連續的瓣膜重構過程中，ECM經歷了一系列的變化和組織，包括心內膜墊的形成、墊的延伸以及從胎兒到成人的心尖或小葉重塑在不同的發育階段，半月瓣內的ECM成分發生了實質性的變化在發育早期，心膠質的臨時ECM主要由大的聚集蛋白聚糖組成，它可以作為來自多個譜系(包括神經嵴起源)的間充質細胞的基質，因此是心墊形成的先決條件。成熟的ECM有3個高度有序的重疊層，包括位于腦尖動脈側的富含膠原纖維的纖維層，位于中心的富含蛋白多糖的海綿層，以及位于腦室面側的富含彈性蛋白纖維的腦室層。這種ECM組件轉換過程加強了閥門結構并支持健康運行相反，臨時ECM的積累，如透明質酸-多聚糖基質的增加所證明的，是許多小鼠遺傳BAV模型的共同病理特征。然而，在這些研究中，這些小鼠BAV模型中涉及的基因從未與無組織的ECM直接相關。
 

瓣膜形成過程中Adamts16 缺失的示意圖
 

有趣的是，研究表明，具有血栓反應蛋白基序的解離素和金屬蛋白酶(ADAMTS)家族的幾個成員參與維持正常的心血管穩態，特別是ADAMTS5、ADAMTS9和ADAMTS19在正常主動脈瓣形態中的作用。Versican實際上是ADAMTS5和ADAMTS9的裂解底物，這種臨時性ECM主要成分的積累導致瓣膜成熟中斷，導致心臟瓣膜增大、BAV形成和粘液瘤性瓣膜變性。ADAMTS家族的另一個成員ADAMTS19也被證明與人類非綜合征性心臟瓣膜疾病有關，包括BAV異常，具有小葉增厚的共同特征，特別是在鉸鏈區域。

在Adamts5缺陷小鼠心臟瓣膜疾病中，可以觀察到鉸鏈處膠原沉積增加，甚至出現裂縫。ADAMTS蛋白包括19個分泌的多結構域基質相關鋅金屬蛋白酶家族，它們具有共同的多結構域結構，包括降解其特定細胞外底物的酶促功能的催化結構域鑒于ADAMTS家族蛋白的多種功能，特別是其上文所述的ECM調節作用，每種ADAMTS蛋白在主動脈瓣發育，特別是BAV形成中的潛在作用尚不清楚。

該研究探討了ADAMTS家族成員在主動脈瓣發育和BAV形成中的作用。ADAMTS16缺陷介導的BAV在胚胎早期形成，隨后在后期逐漸產生脊異常，構成了一個與BAV疾病自然歷史相關的連續體。細胞外基質重構中斷伴隨fibronectin/FAK信號介導的細胞過度增殖是BAV形成和脊異常的關鍵機制，可能是治療BAV相關瓣膜病和主動脈病變的重要治療靶點。總之，該研究發現了一種新的引起BAV的ADAMTS16 p. H357Q變體。ADAMTS16缺乏導致BAV的形成。

原文鏈接：https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.123.065458
本文轉載自【iNature】