心脏淀粉样变体外与体内疾病模型研究：进展、挑战与潜力

本研究针对AL和ATTR型心脏淀粉样变的病理机制研究瓶颈，系统评述了现有细胞与动物模型的构建策略。研究人员通过分析心肌细胞、成纤维细胞等体外模型，结合转基因小鼠、斑马鱼等体内实验，揭示了轻链蛋白(LC)和转甲状腺素蛋白(TTR)的毒性机制及淀粉样纤维形成规律。研究为开发早期诊断标志物和靶向治疗提供了关键实验平台，对改善这类致死性蛋白折叠疾病的临床管理具有重要价值。

　　

心脏淀粉样变是一种由错误折叠蛋白质在心肌沉积导致的致命性疾病，主要包括免疫球蛋白轻链(AL)型和转甲状腺素蛋白(ATTR)型。这类疾病诊断困难且缺乏有效治疗手段，五年生存率不足50%。更棘手的是，现有模型难以重现人类疾病的关键特征——淀粉样纤维在心脏的特异性沉积及其引发的进行性心功能衰竭。这种"模型缺失"严重阻碍了病理机制研究和治疗开发。

为突破这一瓶颈，Jiabin Qin等研究团队在《Cardiovascular Research》发表综述，系统梳理了AL和ATTR心脏淀粉样变研究模型的建立策略与应用价值。研究人员整合了从简单线虫到非人灵长类的多层次模型体系，结合患者来源样本和基因编辑技术，揭示了淀粉样蛋白毒性作用的分子机制。

关键技术方法包括：1) 使用AL患者来源的心脏毒性轻链(cardiac-aLCs)处理原代心肌细胞；2) 构建表达人类TTR变体的转基因小鼠；3) 应用CRISPR/Cas9基因编辑创建LC过表达模型；4) 采用小动物PET/CT进行淀粉样沉积成像；5) 通过单细胞RNA测序分析细胞应激反应。

【AL淀粉样变发病机制】

研究显示AL淀粉样变源于骨髓浆细胞异常分泌的κ或λ轻链，其可变区(V_L)突变导致蛋白稳定性降低。通过冷冻电镜观察到患者淀粉样沉积中V_L结构域发生β-片层重构，疏水核心暴露。值得注意的是，约80%患者沉积物中含有经蛋白酶切割的LC片段，特别是C端截短的V_L结构域显示出更强的淀粉样原性。

【ATTR淀粉样变发病机制】

野生型(ATTRwt)和突变型(ATTRv)TTR通过"四聚体解离-单体错误折叠-多聚化"途径形成淀粉样纤维。研究发现两种纤维类型：A型(含49-127片段)和B型(全长TTR)。通过体外种子扩增实验证实，患者来源的淀粉样种子能在生理条件下加速天然TTR的纤维形成，这解释了肝移植后病情仍可能进展的现象。

【AL体外模型】

心脏毒性轻链(20 mg/L)可导致大鼠心室肌细胞(NRVCMs)活性氧(ROS)水平升高3倍，并通过p38 MAPK/STC1通路诱发凋亡。人源心肌细胞(AC16)转录组显示内质网应激(ER stress)基因显著上调。更引人注目的是，淀粉样纤维可直接附着细胞表面，通过Foxo3a/Beclin-1通路诱发过度自噬。

【ATTR体外模型】

Val122Ile突变TTR使AC16细胞肌生成相关基因表达改变2.5倍，染色质可及性异常。酸诱导的TTR纤维沉积可导致心肌细胞肌节结构紊乱，钙处理延长40%，这与患者常见的心律失常表型相符。

【动物模型突破】

转基因斑马鱼模型首次证实，生理浓度(125 mg/L)的LC持续表达可诱发心肌细胞增殖补偿机制。最具突破性的是LC转基因小鼠模型，在静脉注射淀粉样种子后，成功再现了人类心脏沉积的典型病理特征，包括NT-proBNP水平升高和ApoE等辅助蛋白共沉积。

在ATTR研究中，表达人Ser52Pro TTR的小鼠经淀粉样种子诱导后，4-11个月内出现心脏沉积，并检测到49-127蛋白片段，首次在动物模型中重现了人类TTR蛋白水解过程。

这些模型不仅揭示了淀粉样蛋白的心脏毒性机制，更推动了治疗策略的研发：如靶向ER应激的ATF6激活剂可减少变异TTR分泌；单抗11-1F4能促进巨噬细胞清除沉积物；而基于CRISPR的NTLA-2001已在临床试验中实现TTR基因的长期沉默。

该研究系统评估了现有模型的优缺点，指出未来需要开发包含微流体系统的器官芯片等更接近生理的3D模型。这些突破将加速靶向治疗开发，为改善心脏淀粉样变这一临床难题带来新希望。