心肌梗死后血清淀粉样蛋白 A3（SAA3）淀粉样变的发现及相关机制研究

本文揭示心肌梗死后 SAA3 淀粉样变机制，发现新型 D - 肽可改善心脏功能。

　　

在生命科学和健康医学领域，心肌梗死（MI）后的病理变化一直是研究的重点。近年来，一项重要的研究揭示了心肌梗死后血清淀粉样蛋白 A3（SAA3）淀粉样变的相关机制，为心血管疾病的治疗提供了新的思路。

研究背景

淀粉样变是一类以细胞外稳定且难溶性单体蛋白积聚为特征的疾病，这些蛋白会转变为病理性纤维形式。常见的心脏淀粉样变多由免疫球蛋白轻链、转甲状腺素蛋白等在全身慢性炎症作用下于健康心脏中聚集引发，可导致组织僵硬、充血性心力衰竭和心律失常等严重后果。而慢性心肌梗死被认为是一种全身炎症状态，但心肌梗死后是否会发生淀粉样变此前尚未完全明确。

血清淀粉样蛋白 A（SAA）家族在先天免疫中发挥重要作用，其中 SAA3 与其他成员不同，它主要在肝外表达，不影响全身 SAA 水平，而是在损伤部位发挥局部作用。SAA3 可与巨噬细胞上的 Toll 样受体 2（TLR2）结合，启动自分泌通讯，增强自身产生以及其他细胞因子和趋化因子的表达。在慢性炎症过程中，活化巨噬细胞产生的大量 SAA3 会影响其清除，进而导致 SAA3 单体聚集形成不溶性淀粉样原纤维。

心脏基质细胞（CSC）在维持心脏稳态中扮演着重要角色。心肌梗死后，CSC 会发生一系列变化，其中一个关键改变是部分 CSC 会新获得一种名为 Podoplanin（PDPN）的血小板聚集诱导性 I 型跨膜糖蛋白的表达。PDPN 的获得使 CSC 能够与招募的免疫细胞（如 CD11b^high细胞）相互作用，这些免疫细胞表达 PDPN 受体 C 型凝集素样受体 2（CLEC - 2）。此外，CSC^PDPN+还能通过释放小细胞外囊泡（sEVs）与巨噬细胞进行通讯。

研究结果

1. CSC^PDPN+ sEVs 对健康小鼠心脏的影响：研究人员对 CSC^PDPN+细胞群体进行了深入研究，发现 PDPN 在心肌梗死后的表达具有时间和细胞特异性。为了探究 CSC^PDPN+通过 sEVs 进行的通讯作用，研究人员从心肌梗死后 2 天的小鼠心脏中分离出 CSC^PDPN+，经过体外培养和刺激后，分离出 sEVs，并将其注射到健康小鼠心脏中。结果发现，注射了 CSC^PDPN+ sEVs 或小鼠心脏淋巴管内皮细胞（mLECs） sEVs 的小鼠，心脏功能出现明显下降，表现为射血分数（% EF）和缩短分数（% FS）降低，同时心脏的收缩末期和舒张末期容积增加。组织学分析显示，这些小鼠的心脏出现了心外膜和浸润性纤维化，且伴有大量 CD45⁺免疫细胞浸润，而注射小鼠心脏内皮细胞（mCECs） sEVs 的小鼠则未出现这些现象。这表明在缺血条件下，CSC 和 mLEC 的细胞间通讯会促进瘢痕形成、细胞外基质（ECM）沉积和免疫细胞招募。
2. SAA3 是 CSC^PDPN+ sEVs 的标志性成分：通过对 CSC^PDPN+和 mLECs 来源的 sEVs 进行蛋白质组学分析，研究人员发现 CSC^PDPN+ sEVs 中富含约 2000 种独特的蛋白质，其中约 1200 种蛋白质的表达在肿瘤坏死因子 α（TNF - α）和血管紧张素 II（AngII）刺激后发生显著变化。进一步分析发现，SAA3 在 CSC^PDPN+ sEVs 中特异性高表达，而在 mLECs、mCECs 以及 SAA3 基因敲除（KO）的 CSC^PDPN+来源的 sEVs 中均未检测到。这表明 SAA3 是 CSC^PDPN+ sEVs 的标志性成分，且 PDPN 的新表达是 CSC 表达 SAA3 的前提条件。
3. sEV - SAA3 在体内病理反应中的作用：为了明确 sEV - SAA3 在 CSC^PDPN+旁分泌通讯中的重要性，研究人员将来自 SAA3 KO 小鼠的 CSC^PDPN+ sEVs 注射到健康小鼠心脏中。结果显示，与注射野生型 CSC^PDPN+ sEVs 的小鼠相比，注射 SAA3 KO - CSC^PDPN+ sEVs 的小鼠心脏功能未出现明显损伤，且组织学上仅出现轻微的间质纤维化。这充分证明了 CSC^PDPN+来源的外泌体 SAA3 在导致纤维化反应和心脏功能下降中起着关键作用。
4. sEV - SAA3 与 TLR2 对巨噬细胞 SAA3 产生的影响：由于 SAA3 可通过 TLR2 信号传导并启动自身的过度产生，研究人员推测 sEV - SAA3 会与巨噬细胞上的 TLR2 结合，激活下游通路，引发 SAA3 的过度产生。通过实验，研究人员发现，与暴露于 CSC^PDPN+来源的 sEVs 的骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）相比，用去除 sEVs 的 CSC^PDPN+条件培养基培养的 BMDMs 未被激活。同时，野生型 BMDMs 在接受 CSC^PDPN+ sEVs 或重组 SAA3（rSAA3）处理后，会向促炎表型转变，迁移能力增强，多种促炎细胞因子和趋化因子的表达增加，且只有野生型 BMDMs 在接受 CSC^PDPN+ sEVs 或 rSAA3 处理后能够表达 SAA3，而 TLR2 KO 的 BMDMs 则无法被激活。此外，研究还发现，CSC^PDPN+ sEVs 中的 SAA3 在与 TLR2 结合后，会激活 p38 丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路，促进 SAA3 的表达。
5. CSC^PDPN+ sEVs 引发健康小鼠心脏 SAA3 淀粉样变：研究人员通过硫黄素 S 和刚果红染色，在心肌梗死后 30 天的小鼠心脏瘢痕区域检测到了淀粉样纤维的存在，同时在缺血区域也检测到了 SAA3 的表达。进一步研究发现，健康小鼠心脏在注射了 TNF - α/AngII 处理的 CSC^PDPN+ sEVs 后，也出现了 SAA 淀粉样变，而注射 mCECs sEVs 或 SAA3 - null CSC^PDPN+ sEVs 的小鼠则未出现该现象。此外，研究人员在人类衰竭心脏组织中也发现了 SAA 淀粉样沉积。这表明淀粉样变在心肌梗死后确实会发生，且 sEV SAA3 是导致 SAA3 介导的心脏淀粉样变的潜在机制。
6. SAA3 反义 D - 肽对 SAA3 寡聚化和淀粉样变的影响：鉴于 SAA3 的过度产生会导致其聚集形成淀粉样原纤维，研究人员设计了一种反义 D - 肽 DRI - R5S，旨在抑制 SAA3 的聚集。体外实验表明，DRI - R5S 能够显著降低 SAA3 的聚集活性。体内实验显示，在心肌梗死后给予野生型动物 DRI - R5S 治疗 30 天，可显著减少心脏瘢痕组织中 SAA3 和 SAA 蛋白的沉积，改善心脏功能，减少瘢痕大小，增加存活心肌的比例。同时，研究人员在 TLR2 全球 KO 和 SAA3 全球 KO 动物中进行实验，结果表明这些动物在心肌梗死后心脏功能也有所改善，进一步验证了抑制 SAA3 沉积对改善心脏功能的重要性。

研究讨论

1. PDPN 作为间充质基质细胞炎症标志物的意义：PDPN 在心肌梗死后的 CSC 上的新表达，使其成为一种潜在的间充质基质细胞炎症标志物。在健康成年心脏中，CSC^PDPN+较为罕见，PDPN 主要在淋巴管内皮细胞中表达。而在胚胎发育过程中，PDPN 对心外膜组织和淋巴系统的形成至关重要。在成年期，PDPN 在淋巴结的成纤维网状细胞中表达，有助于免疫细胞的黏附和迁移。心肌梗死后，PDPN 的获得使 CSC 能够与免疫细胞相互作用，激活炎症反应。此外，PDPN 在多种疾病中的表达变化表明，它可能是一种在炎症或病理条件下特异性表达的间充质细胞标志物，为心血管疾病的研究开辟了新的方向。
2. 先天免疫与心脏淀粉样变的关系：SAA3 在巨噬细胞激活、淋巴细胞分化以及淀粉样变的发生中发挥着重要作用。本研究首次报道了心肌梗死后 SAA3 在小鼠和人类心脏瘢痕中会聚集形成淀粉样结构。尽管心脏淀粉样变是一个广泛研究的领域，但关于缺血后淀粉样变的机制以及具体的淀粉样蛋白种类此前尚未明确。本研究不仅发现了人类和小鼠衰竭心脏中存在淀粉样蛋白，还揭示了 SAA3 淀粉样变与巨噬细胞和 CSC^PDPN+之间的细胞内通讯有关。此外，研究还发现 SAA3 和 PDPN 在炎症过程中的作用存在相关性，它们参与的机制目前尚无法完全阻断，但通过干扰淀粉样纤维形成的方法为治疗提供了新的思路。
3. DRI 作为一种新型药物工具的潜力：逆行 D - 肽具有良好的药代动力学和药效学特性，且脱靶效应较少。本研究开发的 DRI - R5S 能够特异性地抑制 SAA3 的聚集，且不干扰先天免疫反应和炎症过程，这对于心脏瘢痕的正常形成至关重要。此前，逆行 D - 肽主要用于治疗阿尔茨海默病等疾病，而本研究首次将其应用于心血管疾病的治疗，为治疗心脏淀粉样变以及其他 SAA3 过表达或淀粉样变相关疾病提供了新的可能性。
4. 研究的局限性与展望：尽管本研究取得了重要进展，但仍存在一些局限性。例如，其他表达 TLR2 的免疫细胞（如树突状细胞）对 SAA3 产生的影响尚未研究，同时也未构建可诱导的 PDPN 特异性 SAA3 KO 小鼠模型。未来需要利用转基因小鼠模型，对更多免疫细胞进行综合研究，以进一步明确 CSC^PDPN+在先天免疫反应中的功能作用。

综上所述，该研究发现心肌梗死后会发生 SAA3 淀粉样变，这一过程与 CSC^PDPN+来源的 sEVs 介导的巨噬细胞激活密切相关。通过开发逆行 D - 肽 DRI - R5S，为抑制 SAA3 淀粉样变、改善心肌梗死后心脏功能提供了一种安全有效的方法。这一研究成果不仅为心肌梗死的治疗提供了新的靶点和策略，也为其他相关心血管疾病的研究和治疗提供了重要的参考。