CARMA3通过抑制STAT1磷酸化调控心肌纤维化防治肥厚型心肌病的作用机制

本刊推荐：研究针对肥厚型心肌病（HCM）中心肌纤维化的调控机制，通过临床样本分析与动物模型验证，发现CARMA3缺失通过激活STAT1信号通路促进心脏成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，加剧胶原沉积与心脏功能障碍。该研究揭示了CARMA3-STAT1轴在病理性心脏重构中的关键作用，为临床干预心肌纤维化提供了新的潜在靶点。

　　

随着全球人口老龄化趋势加剧，肥厚型心肌病（Hypertrophic Cardiomyopathy, HCM）的发病率持续攀升，成为心血管领域的重要公共卫生问题。该疾病以心肌肥厚和纤维化为主要特征，初期虽表现为代偿性适应反应，但长期发展会导致心脏功能受损甚至心力衰竭。传统研究多聚焦于心肌细胞层面的机制探索，然而近年来学者们逐渐认识到，心脏成纤维细胞（Cardiac Fibroblasts, CFs）驱动的异常纤维化过程在心脏不良重构中扮演着关键角色。当心脏受到压力负荷或病理性刺激时，静止状态的成纤维细胞会激活转化为肌成纤维细胞（Cardiac Myofibroblast, CMF），大量分泌细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）蛋白，导致心肌僵硬度增加和收缩功能下降。尽管这一过程已被广泛关注，但调控成纤维细胞表型转化的精确分子机制仍不甚明确。

Caspase募集结构域和膜相关鸟苷酸激酶样蛋白3（CARMA3）作为CARMA家族成员，在多种疾病发展中发挥作用。既往研究表明CARMA3可通过形成CARMA-BCL10-MALT1（CBM）复合体参与血管炎症调节，但其在心脏纤维化与肥厚中的作用尚未阐明。发表于《Cell Death Discovery》的最新研究通过多维度实验揭示了CARMA3在压力超负荷诱导的心肌肥厚中通过STAT1信号通路调控成纤维细胞活化的新机制，为临床治疗提供了新的理论依据。

研究人员综合运用临床样本分析、基因敲除动物模型、细胞分子生物学实验及多组学技术展开研究。临床样本来自接受Morrow心肌切除术的HCM患者，动物实验采用横主动脉缩窄（TAC）和血管紧张素II（Ang II）诱导的小鼠肥厚模型，细胞实验以原代心脏成纤维细胞为研究对象，通过蛋白质免疫印迹、免疫荧光染色、co-immunoprecipitation、流式细胞术、转录组与蛋白质组学分析等技术手段，系统揭示了CARMA3–STAT1信号轴在心肌纤维化中的功能与机制。

CARMA3表达随心肌纤维化发展而下降

通过对公共数据集GSE174490的分析，研究人员发现CARMA3在活化肌成纤维细胞中表达显著降低。体外实验进一步证实，经TGF-β1刺激的人原代心脏成纤维细胞中α-SMA（α-smooth muscle actin）蛋白水平上升，而CARMA3表达下降。在HCM患者心肌样本中，CARMA3蛋白水平与纤维化严重程度呈负相关，免疫荧光结果显示CARMA3与成纤维细胞标志物DDR2共定位。小鼠模型中同样观察到TAC手术后CARMA3表达降低且与Vimentin共定位，提示CARMA3在肥厚型心肌病中发挥重要调控作用。

CARMA3缺失加重心功能障碍与心室重构

为明确CARMA3在心脏功能中的作用，研究团队对野生型（WT）与CARMA3基因敲除（KO）小鼠施行TAC手术。结果显示，KO组小鼠死亡率显著升高。超声心动图检测显示KO小鼠心室间隔厚度（IVSD）、左心室后壁厚度（LVPW）增加，而射血分数（LVEF）和短轴缩短率（FS）明显下降。组织学分析（包括H&E染色、心脏重量/体重比）表明KO小鼠心肌细胞肥厚更为严重。Masson与Sirius Red染色显示胶原沉积和纤维化程度加重，心衰标志物（ANP、BNP、β-MHC）的mRNA水平显著上升，湿肺重/体重比增加，证实CARMA3缺失加剧压力超负荷下的心功能不全与不良重构。

CARMA3缺失促进压力超负荷下肌成纤维细胞活化

研究人员进一步探讨了CARMA3在成纤维细胞表型转化中的作用。qPCR检测显示，在CARMA3 KO小鼠心脏中，胶原分泌标志物（Col1a1、Col3a1）与细胞外基质蛋白（Fn、POSTN、Plod2）的mRNA水平显著上升。Western blot与免疫荧光结果显示，KO小鼠中α-SMA、Collagen3、Vimentin蛋白表达升高，原代成纤维细胞中α-SMA阳性细胞比例增加。此外，CARMA3缺失还导致线粒体功能紊乱，包括线粒体活性氧（mtROS）生成增加和线粒体膜电位受损，表明CARMA3在抑制成纤维细胞活化与代谢异常中起关键作用。

CARMA3缺失增强促炎型巨噬细胞表达

通过分离WT与CARMA3 KO小鼠原代CFs并经TGF-β1刺激，免疫双染色显示KO组α-SMA阳性细胞比例显著升高。Western blot结果进一步证实α-SMA与Collagen3表达上升。此外，TGF-β、TNF-α、IL-1β、IL-6等促纤维化与炎症因子表达在KO组中明显上调。巨噬细胞与成纤维细胞共培养实验表明，CARMA3 KO成纤维细胞的条件培养基可增强巨噬细胞迁移能力并促进其向促炎M1表型极化，具体表现为Arg1、Erg2表达下降而TNF-α、IL-1β、IL-6、CCL2表达上升。

STAT1信号在肥厚型心肌病中起关键作用

借助流式细胞分选与四维标记自由蛋白质组学技术，研究人员对比了WT与CARMA3 KO小鼠成纤维细胞在TAC后的差异表达蛋白。共鉴定出39个上调与46个下调蛋白，其中STAT1在KO组中表达显著升高。GO分析表明差异基因主要富集于生物调节、免疫系统调控、催化活性与信号转导等功能；KEGG分析提示这些基因参与肥厚型心肌病、肾素-血管紧张素系统及JAK-STAT信号通路。蛋白互作网络进一步突出STAT1处于调控中心位置，表明CARMA3可能通过靶向STAT1调节成纤维细胞行为。

CARMA3缺失激活STAT1信号

Co-IP实验证实，在TGF-β1刺激下，CARMA3与STAT1存在直接相互作用。Western blot显示CARMA3 KO成纤维细胞中STAT1磷酸化水平升高，核内p-STAT1蛋白量增加，而胞浆STAT1表达下降。免疫荧光染色进一步验证STAT1在KO组细胞核内积累增强，表明CARMA3缺失促进STAT1磷酸化及核转位。

STAT1抑制改善心功能并抑制成纤维细胞活化

为验证STAT1在纤维化中的功能，研究团队采用STAT1磷酸化抑制剂fludarabine处理原代CFs。结果显示，fludarabine显著抑制STAT1磷酸化，降低α-SMA阳性细胞比例。在动物层面，TAC手术小鼠经fludarabine干预后心功能明显改善，表现为IVSD、LVPW、LVDI下降，LVEF与FS上升，组织染色显示心肌肥厚与纤维化程度减轻。

讨论与结论部分指出，心肌肥厚是心脏在长期压力或容量超负荷下的病理性适应反应，常伴随不良心脏重构与纤维化。成纤维细胞的促纤维化信号是心肌纤维化过程中的核心推动因素。本研究通过临床队列、动物模型与体外实验共同证实，CARMA3在活化的人心肌成纤维细胞中表达下降，且其缺失加剧压力超负荷引起的心肌肥厚、心功能障碍与纤维化。机制层面，CARMA3缺失促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，增强胶原分泌与炎症因子释放，并通过调控巨噬细胞迁移与极化加剧纤维炎症反应。

进一步的蛋白质组学与分子实验表明，CARMA3通过直接结合STAT1抑制其磷酸化与核转位。使用fludarabine抑制STAT1磷酸化可逆转CARMA3缺失导致的成纤维细胞活化与心肌纤维化表现。该研究不仅揭示CARMA3-STAT1轴在心肌纤维化中的关键作用，也为临床防治肥厚型心肌病提供了新的潜在治疗靶点。研究的局限性在于尚未完全阐明CARMA3调控巨噬细胞—成纤维细胞交互作用的具体分子机制，且fludarabine作为全身性STAT1抑制剂，其细胞特异性效应有待进一步验证。未来研究可聚焦于成纤维细胞特异性STAT1基因敲除模型，以更精确地揭示该通路在心脏重构中的作用。