Basic Biology of Extracellular Matrix in the Cardiovascular System, Part 1/4: JACC Focus Seminar

doi:10.1016/j.jacc.2020.03.024

审查

.2020年5月5日；75(17):2169-2188.

doi:10.1016/j.jacc.2020.03.024。

心血管系统细胞外基质的基础生物学，第1/4部分：JACC焦点研讨会

冈萨洛·德尔蒙泰·尼埃托¹, Jens W Fischer公司², 丹尼尔·戈尔斯基^三, 理查德·P·哈维⁴, 杰森·科瓦西奇⁵

附属公司

¹澳大利亚维多利亚州克莱顿莫纳什大学澳大利亚再生医学研究所。电子地址：gonzalo.delmontenieto@monash.edu。
²德国杜塞尔多夫海因里希-海涅大学大学医院制药和Klinische制药研究所；杜塞尔多夫心血管研究所，德国杜塞尔道夫海因里希-海因大学大学医院。电子地址：jens.fischer@uni-duesseldorf.de。
^三德国杜塞尔多夫海因里希-海因大学大学医院法国药学与克林斯彻药学研究所；杜塞尔多夫心血管研究所，德国杜塞尔道夫海因里希-海因大学大学医院。
⁴澳大利亚新南威尔士州达林赫斯特Victor Chang心脏研究所；新南威尔士大学圣文森特临床学院，澳大利亚新南威尔士州达令赫斯特；澳大利亚新南威尔士州新南威尔斯大学生物技术和生物分子科学学院。电子地址：r.harvey@victorchang.edu.au。
⁵澳大利亚新南威尔士州达林赫斯特Victor Chang心脏研究所；澳大利亚新南威尔士州达林赫斯特新南威尔斯大学圣文森特临床学院；纽约西奈山伊坎医学院Zena和Michael A.Wiener心血管研究所。电子地址：jason.kovacic@mountsinai.org。

PMID： 32354384
预防性维修识别码： PMC7324287号
内政部： 2016年10月10日/2012年3月20日

审查

心血管系统细胞外基质的基础生物学，第1/4部分：JACC焦点研讨会

冈萨洛·德尔蒙泰·尼埃托等人。美国心脏病学会杂志. 2020.

.2020年5月5日；75(17):2169-2188.

doi:10.1016/j.jacc.2020.03.024。

作者

冈萨洛·德尔蒙泰·尼埃托¹, Jens W Fischer公司², 丹尼尔·戈尔斯基^三, 理查德·P·哈维⁴, 杰森·科瓦西奇⁵

附属公司

¹澳大利亚维多利亚州克莱顿莫纳什大学澳大利亚再生医学研究所。电子地址：gonzalo.delmontenieto@monash.edu。
²德国杜塞尔多夫海因里希-海因大学大学医院法国药学与克林斯彻药学研究所；杜塞尔多夫心血管研究所，德国杜塞尔道夫海因里希-海因大学大学医院。电子地址：jens.fischer@uni-duesseldorf.de。
^三德国杜塞尔多夫海因里希-海因大学大学医院法国药学与克林斯彻药学研究所；杜塞尔多夫心血管研究所，德国杜塞尔道夫海因里希-海因大学大学医院。
⁴澳大利亚新南威尔士州达林赫斯特Victor Chang心脏研究所；澳大利亚新南威尔士州达林赫斯特新南威尔斯大学圣文森特临床学院；澳大利亚新南威尔士州新南威尔斯大学生物技术和生物分子科学学院。电子地址：r.harvey@victorchang.edu.au。
⁵澳大利亚新南威尔士州达林赫斯特Victor Chang心脏研究所；澳大利亚新南威尔士州达林赫斯特新南威尔斯大学圣文森特临床学院；纽约西奈山伊坎医学院泽纳和迈克尔·A·维纳心血管研究所。电子地址：jason.kovacic@mountsinai.org。

PMID： 32354384
预防性维修识别码： PMC7324287号
内政部： 2016年10月10日/j.jacc.2020.03.024

摘要

细胞外基质（ECM）是心血管系统和全身其他器官中组织的非细胞成分。它由丝状蛋白质、蛋白多糖和糖胺聚糖组成，它们广泛相互作用，其结构和动力学通过交联、桥接蛋白质和基质降解酶的裂解而改变。ECM在建立组织结构和细胞功能方面起着重要的结构和调节作用。发育中心脏的ECM具有独特的特性，这是由其出现的收缩性所造成的；同样，血管内壁的ECM具有很高的弹性，以便在一生中维持施加在血管壁上的基础力和脉动力。在由4部分组成的JACC焦点研讨会的第1部分中，我们重点讨论ECM在心脏发育和成人中的作用、功能和基本生物学。

关键词：心血管；胶原蛋白；发展；平衡；矩阵。

PubMed免责声明

利益冲突声明

披露：作者声明没有利益冲突。

数字

图1。 — **图1.细胞外基质（ECM）成分或ECM降解调节的主要心脏发育过程概述。**
**（A）**早期心脏祖细胞形成；**（B）**心脏循环；**（C）**心室发育和小梁形成；**（D）**血管发育；**（E）**心脏瓣膜发育。OFT，流出道；右心室；左心室；房室管；A、中庭；DA，背主动脉；小梁心肌；ECM、细胞外基质；CM，致密心肌；EC，心内膜；MYO，心肌。

图2。 — **图2透明质酸和透明质酸结合蛋白。**
透明质酸（HA）基质通过HA结合蛋白的多样化突出了其多功能性。HA的功能因HA结合蛋白而多样化，HA结合蛋白通过连接模块域特异性结合。例如，与大的硫酸软骨素蛋白聚糖——云芝多糖的相互作用可以导致大的水合聚集体，从而允许细胞迁移和增殖。Versican还可以通过其C末端结构域（106）将其他ECM成分（例如纤维连接蛋白、tenascin-R和微纤丝）结合在一起。在炎症过程中，HA可以通过添加来自α-间抑制剂的重链1，-2（HC1，-2）进行共价修饰，这是一个由TSG6介导的过程，导致ECM对白细胞高度粘附。HA还可以被TSG6交联，从而产生更浓缩的ECM，其全部含义尚不清楚（76）。

图3。 — **图3：通过单细胞RNA测序揭示心脏组织中ECM生成的细胞来源。**
对照心脏总间质细胞、非心肌细胞、细胞群的ScRNAseq。**（A）**ECM基因本体（GO）术语在所有人群中的表达热图，证实ECM的最高表达是由成纤维细胞产生的。**（B）**细胞群簇的t分布随机邻域嵌入（tSNE）图显示，主要细胞类型，即成纤维细胞和内皮细胞，可细分为5个不同的成纤维细胞亚群（F-SL、F-SH、F-Act、F-WntX和MYO）和3个不同的内皮细胞群（EC1、−2、−3）。**（C）**tSNE图显示I型胶原、IV型胶原、TGF-β1和层粘连蛋白亚基β-3的表达模式。使用Farbehi等人（119）提供的数据生成的数字。F-SL，成纤维细胞-Sca1-low；F-SH，成纤维细胞-Sca1-高；F-Act，成纤维细胞激活；F-WntX，成纤维细胞-Wnt表达；MYO，肌成纤维细胞；EC1-3、内皮细胞1-3；M1Mo、M1单核细胞；M1MФ，M1巨噬细胞；M2MФ，M2巨噬细胞；巨噬细胞IFN诱导细胞；MAC-TR，巨噬细胞组织常驻；MAC6-8，巨噬细胞6-8；树突状细胞；BC，B电池；TC1-Cd8，T细胞1-Cd8+；TC2-Cd4，T细胞2-Cd4+；NKC，自然杀伤细胞；循环，循环细胞。

图4。 — **图4健康成人心肌非心肌细胞群中主要ECM和ECM相关成分的基因表达谱。**
**（A）**心肌细胞成分和ECM组织的图示。**（B）**对照心脏scRNAseq分析中ECM基因表达的热图。使用Farbehi等人（119）提供的数据生成的数字。缩写如图3所示。

**中央插图。。心脏和血管细胞外基质（ECM）的组织。**
心血管组织面临着不同的血流动力学和机械要求，这导致了独特的建筑计划和高度专业化的ECM和细胞组成。显示了突出的子结构和ECM组件。

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1. Engler AJ、Sen S、Sweeney HL、Discher DE。基质弹性指导干细胞谱系规范。细胞2006；126:677–89.-公共医学
1. Gilbert PM、Havenstrite KL、Magnusson KE等。基质弹性调节培养中骨骼肌干细胞的自我更新。科学2010；329:1078–81.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Majkut S，Idema T，Swift J，Krieger C，Liu A，Discher DE。早期胚胎心脏特异性硬化与基质和肌球蛋白表达平行，以优化搏动。2013年《现代生物》；23:2434–9.-项目管理咨询公司-公共医学
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[3] Gilbert PM、Havenstrite KL、Magnusson KE等。基质弹性调节培养中骨骼肌干细胞的自我更新。科学2010；329:1078–81.-项目管理咨询公司-公共医学

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[5] Majkut S，Idema T，Swift J，Krieger C，Liu A，Discher DE。早期胚胎心脏特异性硬化与基质和肌球蛋白表达平行，以优化搏动。2013年《现代生物》；23:2434–9.-项目管理咨询公司-公共医学

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[7] Poh YC，Chen J，Hong Y等。从单个小鼠胚胎干细胞生成有组织的胚层。2014年国家公社；5:4000.-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Poh YC，Chen J，Hong Y等。从单个小鼠胚胎干细胞生成有组织的胚层。2014年国家公社；5:4000.-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Schwartz MA。机械传递中的整合素和细胞外基质。2010年冷泉Harb Perspect Biol；2:a005066。-项目管理咨询公司-公共医学

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