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研究背景:ADAMTS（A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs）是含I型血小板反应蛋白基序的解整合素金属蛋白酶家族成员,可通过非酶作用或剪接细胞外基质（extracellular matrix,ECM）成分的方式在多种血管相关疾病中发挥重要作用。ADAMTS家族成员参与了多种器官的发育及形态发生,但它们在早期胚胎血管发育领域的研究还鲜有报道。ADAMTS18作为“孤儿”金属蛋白酶,其生物学功能尚未被完全揭示。前期研究中,我们课题组构建了Adamts18基因敲除(Adamts18-/-)工具小鼠,并发现所有Adamts18-/-小鼠均出现颈总动脉畸形,提示ADAMTS18可能在胚胎血管发育中起重要作用。在本研究中,我们将利用Adamts18-/-小鼠,对ADAMTS18在胚胎血管发育中的作用进行深入探究。研究方法及结果:1.通过原位杂交、免疫组织化学和细胞免疫荧光等方法,我们发现Adamts18 m RNA从E10.5开始在野生型小鼠(Adamts18+/+)背弓动脉附近表达,并随着鳃弓动脉发育和重塑,表达升高并集中于血管重塑的部位、气道、胸腺原基周围的成纤维细胞和间充质细胞,最后随着胚胎期终末表达下降,直到出生后颈胸动脉附近无明显表达。2.通过对胚胎期Adamts18+/+和Adamts18-/-小鼠原位形态学观察,我们发现Adamts18-/-小鼠主动脉弓和颈总动脉发育异常,Adamts18-/-小鼠主动脉弓与颈动脉起始点间的距离显著增宽,颈总动脉主干变短并发生提前分叉。在Adamts18-/-小鼠中颈动脉小体缺失,胸腺异位。胚胎墨水注射显示Adamts18-/-小鼠主动脉的畸形从E13.5即出现。上述表型在所观察的Adamts18-/-小鼠中100%出现。此外,血管铸型结果显示:Adamts18-/-小鼠的脑中动脉在不同脑区的分支发生变异,从而导致脑卒中时脑梗塞区域出现显著差异。3.通过免疫组化/荧光、特殊染色、q RT-PCR、Western blotting等方法,我们发现Adamts18-/-小鼠颈总动脉血管壁及周围的细胞外基质紊乱:胶原纤维、纤连蛋白、聚集蛋白聚糖在血管外周异位沉积、血管壁弹性纤维增多、原纤维蛋白1上调,层粘连蛋白下调。免疫荧光染色显示颈总动脉的血管平滑肌细胞增多,Notch3信号通路显著激活。结论:ADAMTS18在颈胸部大动脉重塑和延伸期间由血管周成纤维细胞和间充质细胞分泌,通过调节血管外纤维化蛋白和血管壁原纤维蛋白-1的丰度和分布,影响Notch3信号通路继而影响心脏神经嵴细胞分化为颈胸部大动脉血管平滑肌细胞的命运,最终导致颈总动脉和主动脉弓及其附属物的发育异常。意义:本研究首次证实了ADAMTS18蛋白可通过影响细胞外基质来调控早期血管的重塑,不仅拓展了ADAMTS家族成员在早期血管发育中的新功能、新机制,也为颈总动脉相关血管疾病的临床诊断治疗提供新视角和新的分子靶点。