2020年 11月 4日，來(lái)自牛津大學(xué)的 Svetlana Reilly教授在國(guó)際頂級(jí)期刊 Nature上發(fā)表了題為“Paracrine signalling by cardiac calcitonin controls atrial fibrogenesis and arrhythmia”的文章。該文章發(fā)現(xiàn)了降鈣素在心房顫動(dòng)中的重要作用。

研究介紹

       心房顫動(dòng)是最常見(jiàn)的心律失常，它與大量的發(fā)病與死亡有關(guān)，尤其是增加了中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)性。目前，治療心房顫動(dòng)的藥品效果并不顯著，且伴有不良反應(yīng)。因此，尋找心房顫動(dòng)病理的新靶點(diǎn)或?yàn)橹委熜姆款潉?dòng)提供新途徑。然而，心房顫動(dòng)涉及心房成纖維細(xì)胞交聯(lián)膠原的積累，其作用機(jī)制尚不清楚。 

       作者通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）發(fā)現(xiàn)降鈣素受體（CTR）的單核苷酸多態(tài)性與體重指數(shù)（另一個(gè)心房顫動(dòng)的危險(xiǎn)因素）之間存在聯(lián)系。因此作者試圖探索心房顫動(dòng)是否與降鈣素（CT）有關(guān)。 

       作者研究了降鈣素相關(guān)基因分別在人右心房組織、游離心房心肌細(xì)胞（ACMs）、心房心肌成纖維細(xì)胞（ACFs）以及心外膜脂肪組織中的表達(dá)。因?yàn)?CT源于 11號(hào)染色體上的降鈣素相關(guān)多肽基因，于是作者檢測(cè)了 CT和α降鈣素基因相關(guān)肽（αCGRP）在這些細(xì)胞和組織中的表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CT與αCGRP在除心外膜脂肪組織之外的組織和細(xì)胞中表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在心房心肌細(xì)胞分泌體中可以檢測(cè)到 CT蛋白，但是 ACFs中沒(méi)有。與可以產(chǎn)生豐富 CT的人髓狀甲狀腺導(dǎo)管腫瘤（TT）細(xì)胞相比，心房心肌細(xì)胞的 CT轉(zhuǎn)錄水平約為其一半，但是心房心肌細(xì)胞分泌的 CT是 TT細(xì)胞的 16倍。因此，心房心肌是除甲狀腺外，CT的活躍來(lái)源。從免疫染色圖可以看出 CT激活 CTR使 CTR從ACFs向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移，并且 ACFs的形態(tài)發(fā)生了變化。在 ACFs中 CT的濃度增加使得環(huán)磷酸腺苷（cAMP）的濃度增加。同時(shí)，CTR拮抗劑 sCT8-32、Gs蛋白抑制劑 NF499可以阻斷這一效應(yīng)，而 Gi蛋白阻斷劑 PTX則不行。CT也未影響ERK1/2的磷酸化。這些結(jié)果都說(shuō)明 ACFs表達(dá)了功能完全的 CT。

       作者用 CT處理 ACFs，72h后發(fā)現(xiàn)膠原積累減少，ACFs的增殖、細(xì)胞遷移和增鈣沉積物積累減少了 2倍。沉默CTR后，這種影響被逆轉(zhuǎn)。在 TGFb1刺激的細(xì)胞中，CT降低了 ACFs遷移、增殖和膠原分泌。這些結(jié)果表明，CT-CTR信號(hào)抑制膠原生成以及成纖維細(xì)胞的增殖和遷移。不僅如此，作者還發(fā)現(xiàn) CT對(duì)膠原積累的抑制作用至少部分是通過(guò)抑制骨形成蛋白 1（BMP1）介導(dǎo)的，這最終干擾了膠原的加工和降解，但不干擾其合成。CT處理 ACFs25h或 72h，ACFs轉(zhuǎn)錄組未發(fā)生改變，但是蛋白組顯著變化。在細(xì)胞中，參與核糖體途徑，纖維形成相關(guān)生物學(xué)過(guò)程、免疫與感染反應(yīng)以及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的蛋白有所富集。

       CTR蛋白含量和基因表達(dá)在術(shù)后和陣發(fā)性 AF患者中沒(méi)有變化，但是蛋白含量在持續(xù)性 AF患者中下降。然而，外源 CT并沒(méi)有獲得 ACF的響應(yīng)。這意味著可能有心房顫動(dòng)相關(guān)的內(nèi)源性下游信號(hào)失調(diào)或與疾病相關(guān)的 ACF表型修飾的現(xiàn)象存在。于是作者分離了人 ACFs進(jìn)行單細(xì)胞 RNA測(cè)序，并選擇了 CT-CTR信號(hào)級(jí)聯(lián)成分的心房蛋白含量。作者發(fā)現(xiàn)，AF與 CT-CTR下游介質(zhì) cAMP表達(dá)升高有關(guān)。從 CTRs的亞細(xì)胞定位中發(fā)現(xiàn)，在持續(xù)性 AF患者的 ACFs中，CTRs從細(xì)胞表面重新定位到細(xì)胞內(nèi)間隙。作者推測(cè)，由于 CTR反應(yīng)需要與細(xì)胞外配體相互作用，因此細(xì)胞表面 CTRs的丟失可能是 AF患者的 ACFs對(duì) CT無(wú)反應(yīng)的重要原因。 

       為了評(píng)估 CTR功能抑制對(duì) AF的影響，作者使用完全敲除 CTR小鼠和對(duì)照小鼠進(jìn)行心房纖維化和 AF易感性進(jìn)行觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，敲除小鼠出現(xiàn)明顯心房纖維化，心態(tài)形狀無(wú)變化，COL1、COL3、FN和α-SMA基因表達(dá)無(wú)變化。體內(nèi)電生理測(cè)試結(jié)果表明，相較對(duì)照組，敲除小鼠的 AF癥狀具有更長(zhǎng)時(shí)間和更強(qiáng)烈的反應(yīng)。 

       為了評(píng)估產(chǎn)生 CT對(duì) AF易感性的影響，作者將現(xiàn)有的自發(fā)性 AF小鼠模型中的 LKB1基因敲除，以避免心房 LKB1缺陷的潛在影響。然后超量表達(dá)或 shRNA干擾 CT基因。與對(duì)照組相比，干擾 CT基因的小鼠心房纖維化面積是其 2.5倍并且自發(fā)性 AF時(shí)間增長(zhǎng) 16倍。而超量表達(dá) CT則未出現(xiàn)上述情況。這些發(fā)現(xiàn)支持了 CT-CTR信號(hào)在房顫心律失常發(fā)生和房顫纖維化過(guò)程中重構(gòu)中起重要作用的假設(shè)。