血管内皮细胞如同血管的“智能交通指挥官”,能感知血流动力学变化(如稳定层流 vs 紊乱振荡流)。当血流紊乱(振荡剪切力,OS)持续作用,内皮细胞会启动异常代谢程序,最终诱发动脉粥样硬化。最新研究发现,RNA甲基化开关METTL3正是这一过程的核心操控者!
现象:动脉粥样硬化高风险区域(如血管分叉处)的振荡剪切力(OS)显著上调糖酵解限速酶 HK1、PFKFB3,抑制负调控因子 GCKR。
机制:→ OS激活甲基转移酶 METTL3,催化m⁶A RNA甲基化修饰;→ 增强HK1/PFKFB3 mRNA稳定性(促表达);→ 降低GCKR mRNA稳定性(抑表达);→ 糖酵解流量飙升(ECAR↑、乳酸↑)→ 内皮功能障碍!
技术亮点:单细胞测序+剪切力模型揭示基因差异,m⁶A-RIP实验证实甲基化位点。
图 1. 剪切应力通过 m6A 修饰调控糖酵解基因
2️⃣ 干预突破:糖尿病老药“跨界”护血管SGLT2抑制剂恩格列净(EMPA)的全新角色意外发现:EMPA显著降低METTL3 蛋白水平(非mRNA),逆转OS诱导的糖酵解基因异常。
机制验证:→ 过表达METTL3可抵消EMPA的保护作用;→ EMPA通过抑制METTL3,恢复内皮代谢稳态(ECAR↓40%,*P<0.01)。
临床意义:解释SGLT2i类降糖药(如恩格列净)心血管获益新机制—— 靶向内皮代谢重编程!
图 2. 恩格列净(EMPA)通过 METTL3 降低内皮细胞糖酵解
3️⃣ 活体实锤:SRS成像技术追踪“糖去向”METTL3如何驱动血管壁“燃料危机”?实验设计:小鼠喂食氘代葡萄糖(D7-glu)→ 刺激拉曼散射(SRS)成像追踪代谢。
结果:→ 动脉弓(OS区)D7-glu合成脂质效率(CD/CH信号)显著高于胸主动脉(层流区);→ METTL3基因敲除后:糖脂转化率↓60%!NADH/黄素比(氧化还原指标)同步改善。
结论:METTL3是连接紊乱血流与内皮代谢紊乱的分子枢纽,干预后可阻断“糖→脂”异常转化链!
图 3. 体内促动脉粥样硬化血流通过 METTL3 增加糖酵解
4️⃣ 深层机制:内皮为何“嗜糖如命”?内皮细胞能量供应高度依赖糖酵解(占比达85%!)。生理状态下,糖酵解维持血管稳态;但在OS刺激下:
能量失衡:糖酵解暴增→ATP生成紊乱
毒性副产物:乳酸堆积→细胞酸中毒、氧化应激
功能损伤:一氧化氮合成↓、炎症激活→ 动脉硬化加速!
图 4. 示意图显示促动脉粥样硬化血流通过 METTL3 增加内皮细胞的糖酵解
5️⃣ 未来展望:代谢纠错的治疗潜力
药物开发:靶向METTL3-m⁶A通路的小分子抑制剂
老药新用:SGLT2i(如恩格列净)或拓展至非糖尿病人群心血管保护
诊断技术:m⁶A甲基化图谱作为血管健康新标志物
研究者寄语:“内皮细胞是血管的‘守门人’。调控METTL3,就是给紊乱的血流按下‘代谢暂停键’。”——通讯作者 钱煦院士团队
本文发表于PNAS (2025) | 原始论文:Zhao et al. doi:10.1073/pnas.2424796122
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