Cardiac Reprogramming and Gata4 Overexpression Reduce Fibrosis and Improve Diastolic Dysfunction in Heart Failure With Preserved

該篇文章于2024年發(fā)表于《Circulation》，文章的核心內(nèi)容是研究心臟重編程和Gata4過(guò)表達(dá)在射血分?jǐn)?shù)保留的心理衰竭（HFpEF）中的作用提供有力支撐。

一應用、     研究背景

射血分?jǐn)?shù)保留的心力衰竭（HFpEF）是一個(gè)嚴(yán)峻的全球性健康問(wèn)題，其患者約占全球心力衰竭患者的一半品率，患病率持續(xù)上升相貫通，死亡率與射血分?jǐn)?shù)降低的心力衰竭相近。目前積極影響，針對(duì) HFpEF 的有效治療手段極為有限自動化方案。

HFpEF 的發(fā)病機(jī)制涉及多個(gè)方面，是多種病理生理過(guò)程相互作用的結(jié)果越來越重要。心臟纖維化在 HFpEF 的發(fā)生和發(fā)展中起著關(guān)鍵作用線上線下，它既是多種病理變化的原因，也是其結(jié)果醒悟，進(jìn)而形成疾病進(jìn)展的前饋循環(huán) 講道理。

心臟成纖維細(xì)胞（CFs）作為心臟間質(zhì)的主要細(xì)胞類(lèi)型，與心肌細(xì)胞技術先進、內(nèi)皮細(xì)胞更多的合作機會、免疫細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞等多種細(xì)胞密切相互作用延伸。在 HFpEF 的病理狀態(tài)下，CFs 被激活服務好，這種激活狀態(tài)的改變會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的過(guò)度沉積新趨勢，最終引發(fā)間質(zhì)和血管周?chē)w維化。然而共謀發展，目前對(duì)于 HFpEF 中纖維化的具體細(xì)胞和分子機(jī)制仍未明確學習，這也成為開(kāi)發(fā)有效治療策略的一大障礙。

在探索 HFpEF 治療方法的過(guò)程中聽得進，心臟重編程技術(shù)展現(xiàn)出了一定的潛力新的力量。該技術(shù)通過(guò)過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子Mef2c/Gata4/Tbx5/Hand2（MGTH）將 CFs 轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)心肌細(xì)胞（iCMs），在心肌梗死中顯示再生和抗纖維化作用便利性，為心肌梗死的治療帶來(lái)新的希望。

二重要平臺、     研究結(jié)果

1.       心臟重編程逆轉(zhuǎn)了射血分?jǐn)?shù)保留的HFpEF中的舒張功能障礙

研究人員為探究心臟重編程在HFpEF中的作用深刻認識，使用新開(kāi)發(fā)的Tcf21iCre/Tomato/MGTH2A三轉(zhuǎn)基因（TTg）小鼠系統(tǒng)，給予他莫昔芬誘導(dǎo)心臟成纖維細(xì)胞（CFs）發(fā)生心臟重編程應用提升，且他莫昔芬處理能誘導(dǎo)CFs中MGTH和番茄紅素（Tomato）表達(dá)主動性，同時(shí)證實(shí)TTg小鼠心臟中Tomato+細(xì)胞中MGTH顯著上調(diào)，且單獨(dú)MGTH表達(dá)不誘導(dǎo)小鼠表型變化發展的關鍵。接著道路，將對(duì)照小鼠和TTg小鼠構(gòu)建“雙打擊"HFpEF模型，5周后部分小鼠用他莫昔芬誘導(dǎo)心臟重編程真諦所在。實(shí)驗(yàn)分Ctrl-chow組指導、TTg-chow組、Ctrl-HFpEF組和TTg-HFpEF組進(jìn)行分析充分，發(fā)現(xiàn)MGTH過(guò)表達(dá)不影響小鼠食物攝入進一步完善，Ctrl-HFpEF和TTg-HFpEF組小鼠15周內(nèi)保持肥胖、高血壓且心臟收縮功能保留競爭力。而TTg-HFpEF小鼠在10周和15周時(shí)調整推進，經(jīng)超聲心動(dòng)圖評(píng)估左心室舒張功能顯著改善，15周時(shí)左心室壁肥厚和舒張速度（E'波）也有所改善機製性梗阻，心臟導(dǎo)管插入術(shù)顯示其左心室舒張末期壓力和舒張末期壓力 - 容積關(guān)系得到改善不斷創新，跑步機(jī)測(cè)試表明運(yùn)動(dòng)耐量也有所提高。綜上提供了遵循，心臟重編程可逆轉(zhuǎn)HFpEF小鼠左心室舒張功能障礙參與水平，改善心臟功能。

2.       心臟重編程改善了射血分?jǐn)?shù)保留的HFpEF患者的心臟肥大情況較常見、纖維化可持續、微血管稀疏以及炎癥狀況

研究人員分析了15周時(shí)Ctrl-chow、TTg-chow體製、Ctrl-HFpEF和TTg-HFpEF小鼠心臟病理變化構建，發(fā)現(xiàn)Ctrl-HFpEF小鼠心臟肥大、纖維化服務延伸、炎癥細(xì)胞增多共創輝煌、毛細(xì)血管密度降低，而TTg-HFpEF小鼠這些情況得到改善進一步，且MGTH過(guò)表達(dá)抑制心臟肥大大部分、減輕纖維化。10周齡Ctrl-HFpEF小鼠心臟纖維化與舒張功能障礙相關(guān)實際需求，TTg-HFpEF小鼠經(jīng)他莫昔芬處理后纖維化減輕解決方案、舒張功能改善。此外善謀新篇，TTg-HFpEF小鼠約1%的Tomato陽(yáng)性細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iCMs 增產，部分為成熟型且無(wú)不良影響，表明MGTH過(guò)表達(dá)通過(guò)改善多種心臟問(wèn)題并誘導(dǎo)iCMs生成來(lái)改善HFpEF方法。

3.       心臟重編程上調(diào)了射血分?jǐn)?shù)保留的HFpEF中與心肌相關(guān)的基因，并抑制了纖維化和炎癥相關(guān)的特征

研究人員為探究心臟重編程在HFpEF中誘導(dǎo)的分子變化切實把製度，對(duì)15周齡的Ctrl-chow保供、Ctrl-HFpEF和TTg-HFpEF小鼠心室進(jìn)行bulk RNA-seq分析析，發(fā)現(xiàn)Ctrl-HFpEF小鼠相比Ctrl-chow小鼠進行部署，纖維化和炎癥相關(guān)基因簇上調(diào)責任、心臟功能相關(guān)基因簇下調(diào)，而TTg-HFpEF小鼠則相反利用好，說(shuō)明體內(nèi)心臟重編程可改善心臟功能深入各系統。此外，利用單細(xì)胞RNA-seq分析TTg-HFpEF心室的心臟間質(zhì)細(xì)胞分子特征製度保障，獲得36786個(gè)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)集預下達，聚類(lèi)出9種細(xì)胞群，Tcf21和Tomato僅在CF簇表達(dá)統籌推進，且CFs與其他間質(zhì)細(xì)胞通過(guò)多種途徑相互作用方案，影響毛細(xì)血管密度和炎癥 。

4.       心臟重編程抑制了射血分?jǐn)?shù)保留的HFpEF中多個(gè)CF簇的促纖維化特征

研究人員運(yùn)用單細(xì)胞 RNA 測(cè)序研究 HFpEF 和心臟重編程時(shí) CFs 的變化深入，發(fā)現(xiàn) CF 群體可分 6 個(gè)簇，各有不同功能特點(diǎn)重要的。Ctrl-HFpEF小鼠與Ctrl-chow 小鼠相比開展研究，部分 CF 簇比例有變化姿勢，但與TTg-HFpEF 小鼠差異不顯著，CF5 比例在三組中無(wú)差異首要任務。進(jìn)一步分析基因表達(dá)發(fā)現(xiàn)綠色化，Ctrl-HFpEF小鼠多個(gè) CF 簇中與纖維化相關(guān)基因上調(diào)，TTg-HFpEF小鼠則抑制這些基因發展，且兩組 ECM 評(píng)分變化趨勢(shì)相反保持穩定。總之面向，多個(gè) CF 簇的促纖維化轉(zhuǎn)錄變化是 HFpEF 纖維化主因支撐作用，心臟重編程可逆轉(zhuǎn)該變化。

5.       在射血分?jǐn)?shù)保留的HFpEF中最為突出，CF簇對(duì)間質(zhì)纖維化和血管周?chē)w維化有著不同的影響

單細(xì)胞RNA-seq無(wú)法提供 CF 簇空間信息，研究人員開(kāi)展空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析講道理。結(jié)果顯示發展目標奮鬥，HFpEF 使纖維化相關(guān)基因表達(dá)分布不均，CF1-4 中 Col3a1和 Sparc 在Ctrl-HFpEF 小鼠心室彌漫性上調(diào)更多的合作機會，CF5 中 Postn 和 Ccn2 局灶性上調(diào)。整合分析表明認為，CF1 和 CF3 主要促成彌漫性間質(zhì)纖維化服務好，CF4-6 與血管周?chē)w維化有關(guān)，且 Postn 在Ctrl-HFpEF 小鼠血管周?chē)弑磉_(dá)反應能力，在TTg-HFpEF 小鼠中減少共謀發展，說(shuō)明不同 CF 簇在 HFpEF 心肌纖維化中作用不同。

6.       在CFs中過(guò)表達(dá)Gata4改善了射血分?jǐn)?shù)保留的HFpEF患者的心臟纖維化和舒張功能障礙

研究人員為探究單個(gè)重編程因子對(duì) HFpEF 心臟功能的影響市場開拓，構(gòu)建轉(zhuǎn)基因小鼠分別表達(dá) Gata4、Mef2c大大縮短、Tbx5 和 Hand2要落實好。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，僅 Gata4 過(guò)表達(dá)能誘導(dǎo)抗纖維化作用且不產(chǎn)生新的 iCMs更默契了。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)通過(guò)構(gòu)建他莫昔芬誘導(dǎo)型雙轉(zhuǎn)基因小鼠并誘導(dǎo) HFpEF先進技術，結(jié)果顯示，Gata4 過(guò)表達(dá)可改善心臟功能不合理波動，減輕纖維化宣講手段，下調(diào)纖維化相關(guān)基因，減少增殖性 CFs積極拓展新的領域，恢復(fù)毛細(xì)血管密度配套設備，表明 Gata4 過(guò)表達(dá)足以改善 HFpEF 更優質。

7.       Gata4通過(guò)抑制Meox1來(lái)抑制CF的活化

研究人員發(fā)現(xiàn) Gata4 在 HFpEF 中的抗纖維化機(jī)制推進高水平，發(fā)現(xiàn) HFpEF 心室中 Meox1 上調(diào)脫穎而出，過(guò)表達(dá) Gata4 可抑制其表達(dá)。體外實(shí)驗(yàn)表明 Gata4 主要通過(guò)抑制 Meox1 抑制 CF 激活資料，且 Gata4 可直接結(jié)合 Meox1 增強(qiáng)子區(qū)域抑制其表達(dá)廣泛應用。此外，CFs 可旁分泌影響心肌細(xì)胞功能橫向協同，Gata4 過(guò)表達(dá)在人 CFs 中也有抗纖維化作用哪些領域。

三不斷創新、     研究結(jié)論

該篇文章系統(tǒng)性地證實(shí)了心臟重編程(特別是Gata4過(guò)表達(dá))通過(guò)抑制Meox1減輕纖維化建立和完善、改善HFpEF的療效。研究創(chuàng)新性地揭示了HFpEF中不同CF亞群對(duì)纖維化類(lèi)型的特異貢獻(xiàn)參與水平。雖然在臨床轉(zhuǎn)化方面仍存在障礙大型，但該研究為HFpEF治療提供了新的思路和靶點(diǎn)。