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研究背景:急性A型主动脉夹层（AAD）是一种致命性心血管疾病,其中未及时治疗的患者病死率极高,近年来对于主动脉夹层的诊断和治疗有了明显进步,但是院前死亡率和院内死亡率仍居高不下。因此急需在主动脉夹层发病机理的研究上产生突破,以期找到更为精准有效的治疗方法。主动脉中层退化、平滑肌丢失、弹力纤维断裂、细胞外基质降解是主动脉夹层发生发展的主要原因。基质金属蛋白酶（MMPs）在各种原因导致的主动脉夹层发病机制中均有重要作用。蛋白谷氨酰胺-γ谷氨酰转移酶2（TG2）是谷氨酰转移酶家族中的表达量最高的一员。TG2在细胞外基质中发挥着重要作用,既可以催化蛋白之间交联形成蛋白聚胺,包括细胞外基质蛋白（如纤连蛋白）的交联;也可以在细胞外基质中发挥细胞信号转导作用,例如调节TGF-β通路、促进整合素介导的信号通路、调节多配体聚糖-4信号通路、调节PDGF依赖的血管平滑肌细胞的增殖和迁移等。此外,TG2还可以调节MMP9、MMP3、MMP1、MMP2等多种MMPs的表达。据此推测TG2可能在主动脉夹层的发生发展中发挥作用,本研究旨在明确TG2在主动脉夹层发病中的作用。研究方法:通过对10例急性A型主动脉夹层患者和10例主动脉瓣手术的患者（无主动脉疾病）的升主动脉壁组织进行全转录组测序,筛选差异基因,再通过qPCR验证,选定目的基因TG2。Western blotting、免疫荧光检测人组织中TG2等基因的蛋白表达和分布。利用平滑肌细胞低氧模型（2%氧气）模拟主动脉壁的缺氧环境,来探索TG2表达变化的原因。利用3周龄的C57BL/6小鼠,喂食3-氨基丙腈富马酸盐（BAPN）,1g/kg/d,4周,构建急性A型主动脉夹层模型。在BAPN诱导小鼠主动脉夹层模型基础上给予TG2的抑制剂（半胱氨,150mg/kg/d）和诱导剂（维甲酸,50mg/kg/d）来明确TG2在小鼠主动脉夹层发生发展中的功能。通过HE染色和弹力纤维染色来评估弹力纤维完整性和平滑肌细胞的分布。用siRNA敲低平滑肌细胞的TG2表达,然后通过qPCR、western blotting、免疫荧光等方法检测TG2下游MMP1、MMP2、MMP3、MMP9表达变化;在维甲酸诱导TG2表达的小鼠主动脉夹层组织中检测MMPs表达变化,以明确其下游通路。结果:第一部分:全转录组测序（n=10）发现AAD患者TG2表达升高。扩大样本量后qPCR 显示 AAD 患者 TG2 的 mRNA 表达升高（n=53,P＜0.0001）,而 western blotting和免疫荧光显示TG2的蛋白表达降低（n=16,P＜0.001）。HE染色显示,AAD患者主动脉壁的滋养血管变性,影响主动脉供血,同时qPCR和western blotting显示AAD患者主动脉中的HIF-1α表达升高（mRNA:n=12,P=0.0005;蛋白:n=10,P=0.0387）,提示AAD患者主动脉壁存在缺氧。透射电镜显示AAD患者主动脉平滑肌中自噬小体增多,western blotting显示,AAD患者主动脉中的 beclin1 表达上调（n=16,P=0.0035）,LC3Ⅰ 向 LC3Ⅱ 转化（n=4,P=0.0012）,说明主动脉壁中存在自噬现象。血管平滑肌的低氧模型中发现低氧可以诱导LC3Ⅰ向LC3Ⅱ转化（n=6,P=0.02）,同时伴有TG2表达降低（n=6,P=0.0003）。在细胞低氧模型中用3-MA（5 μ M）抑制自噬后,发现LC3Ⅰ向LC3Ⅱ转化变少（n=6,P=0.0061）,同时TG2的蛋白表达上调（n=6,P＜0.0001）。第二部分:BAPN诱导小鼠主动脉夹层,主动脉HE染色和弹力纤维染色显示主动脉弹力纤维断裂、平滑肌细胞丢失,验证浸润,western blotting显示夹层小鼠TG2表达下降（n=6,P＜0.0001）。BAPN+半胱氨组和BAPN组相比,主动脉夹层发病率和致死率（致死率n1=n2=40,P=0.8853）无明显差异。BAPN+维甲酸组较BAPN+DMSO组主动脉夹层的发病率和致死率明显下降（致死率n1=n2=30,P=0.0016）,同时主动脉的HE染色和弹力纤维染色显示BAPN+维甲酸组主动脉壁结构明显改善。第三部分:Western blotting显示AAD患者的MMP2、MMP3、MMP9显著升高（MMP2:n=8,P=0.0014;MMP3:n=10,P=0.01;MMP9:n=11,P=0.0015）,免疫荧光显示TG2和MMP3、MMP9表达呈负相关。SiRNA敲低平滑肌细胞TG2后,qPCR和western blotting显示MMP3、MMP9表达明显升高（蛋白:MMP3:n=6,P=0.0015;MMP9:n=4,P=0.0025）,提示 MMP3 和 MMP9 是 TG2的下游分子。另外,western blotting显示BAPN诱发主动脉夹层的小鼠TG2表达明显下降,MMP2、MMP3 表达升高（MMP2:n=6,P=0.0025;MMP3:n=6,P=0.002）;而维甲酸可诱导TG2显著升高（n=8,P＜0.0001）,同时MMP2、MMP3表达显著降低（MMP2:n=6,P=0.0031;MMP3:n=6,P＜0.0001）。结论:TG2在急性A型主动脉夹层中具有重要作用。主动脉壁滋养血管病变导致主动脉壁缺氧,进而诱发自噬,平滑肌中的TG2被自噬降解,表现为夹层组织中TG2表达降低。低氧时抑制平滑肌细胞自噬可提高细胞内TG2水平;敲低平滑肌细胞TG2后MMPs表达升高;增加小鼠主动脉壁TG2表达可以降低MMPs的表达,降低小鼠主动脉夹层的发病率和致死率。TG2-MMPs轴在主动脉夹层的发生发展中有重要作用。