2020年 11月 4日,来自牛津大学的 Svetlana Reilly教授在国际顶级期刊 Nature上发表了题为“Paracrine signalling by cardiac calcitonin controls atrial fibrogenesis and arrhythmia”的文章。该文章发现了降钙素在心房颤动中的重要作用。云克隆 ELISA Kits(降钙素(Calcitonin, CT),CEA472Hu)作为本文核心指标,经受团队再次验证,并受到了科研工作者的认可,荣登国际顶级期刊!
研究介绍
心房颤动是最常见的心律失常,它与大量的发病与死亡有关,尤其是增加了中风的风险性。目前,治疗心房颤动的药品效果并不显著,且伴有不良反应。因此,寻找心房颤动病理的新靶点或为治疗心房颤动提供新途径。然而,心房颤动涉及心房成纤维细胞交联胶原的积累,其作用机制尚不清楚。
作者通过全基因组关联研究(GWAS)发现降钙素受体(CTR)的单核苷酸多态性与体重指数(另一个心房颤动的危险因素)之间存在联系。因此作者试图探索心房颤动是否与降钙素(CT)有关。
作者研究了降钙素相关基因分别在人右心房组织、游离心房心肌细胞(ACMs)、心房心肌成纤维细胞(ACFs)以及心外膜脂肪组织中的表达。因为 CT源于 11号染色体上的降钙素相关多肽基因,于是作者检测了 CT和α降钙素基因相关肽(αCGRP)在这些细胞和组织中的表达。结果发现,CT与αCGRP在除心外膜脂肪组织之外的组织和细胞中表达。进一步研究发现,在心房心肌细胞分泌体中可以检测到 CT蛋白,但是 ACFs中没有。与可以产生丰富 CT的人髓状甲状腺导管肿瘤(TT)细胞相比,心房心肌细胞的 CT转录水平约为其一半,但是心房心肌细胞分泌的 CT是 TT细胞的 16倍。因此,心房心肌是除甲状腺外,CT的活跃来源。从免疫染色图可以看出 CT激活 CTR使 CTR从ACFs向细胞质转移,并且 ACFs的形态发生了变化。在 ACFs中 CT的浓度增加使得环磷酸腺苷(cAMP)的浓度增加。同时,CTR拮抗剂 sCT8-32、Gs蛋白抑制剂 NF499可以阻断这一效应,而 Gi蛋白阻断剂 PTX则不行。CT也未影响ERK1/2的磷酸化。这些结果都说明 ACFs表达了功能完全的 CT。
作者用 CT处理 ACFs,72h后发现胶原积累减少,ACFs的增殖、细胞迁移和增钙沉积物积累减少了 2倍。沉默CTR后,这种影响被逆转。在 TGFb1刺激的细胞中,CT降低了 ACFs迁移、增殖和胶原分泌。这些结果表明,CT-CTR信号抑制胶原生成以及成纤维细胞的增殖和迁移。不仅如此,作者还发现 CT对胶原积累的抑制作用至少部分是通过抑制骨形成蛋白 1(BMP1)介导的,这最终干扰了胶原的加工和降解,但不干扰其合成。CT处理 ACFs25h或 72h,ACFs转录组未发生改变,但是蛋白组显著变化。在细胞中,参与核糖体途径,纤维形成相关生物学过程、免疫与感染反应以及转录调节的蛋白有所富集。
CTR蛋白含量和基因表达在术后和阵发性 AF患者中没有变化,但是蛋白含量在持续性 AF患者中下降。然而,外源 CT并没有获得 ACF的响应。这意味着可能有心房颤动相关的内源性下游信号失调或与疾病相关的 ACF表型修饰的现象存在。于是作者分离了人 ACFs进行单细胞 RNA测序,并选择了 CT-CTR信号级联成分的心房蛋白含量。作者发现,AF与 CT-CTR下游介质 cAMP表达升高有关。从 CTRs的亚细胞定位中发现,在持续性 AF患者的 ACFs中,CTRs从细胞表面重新定位到细胞内间隙。作者推测,由于 CTR反应需要与细胞外配体相互作用,因此细胞表面 CTRs的丢失可能是 AF患者的 ACFs对 CT无反应的重要原因。
为了评估 CTR功能抑制对 AF的影响,作者使用完全敲除 CTR小鼠和对照小鼠进行心房纤维化和 AF易感性进行观察。结果发现,敲除小鼠出现明显心房纤维化,心态形状无变化,COL1、COL3、FN和α-SMA基因表达无变化。体内电生理测试结果表明,相较对照组,敲除小鼠的 AF症状具有更长时间和更强烈的反应。
为了评估产生 CT对 AF易感性的影响,作者将现有的自发性 AF小鼠模型中的 LKB1基因敲除,以避免心房 LKB1缺陷的潜在影响。然后超量表达或 shRNA干扰 CT基因。与对照组相比,干扰 CT基因的小鼠心房纤维化面积是其 2.5倍并且自发性 AF时间增长 16倍。而超量表达 CT则未出现上述情况。这些发现支持了 CT-CTR信号在房颤心律失常发生和房颤纤维化过程中重构中起重要作用的假设。
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