压力超负荷诱导的心脏重塑通路未能加速PLN-R14del心肌病小鼠模型的疾病发生与严重程度

本研究针对PLN-R14del突变致心律失常性心肌病（ACM）/扩张型心肌病（DCM）发病高度异质性的临床问题，通过建立杂合型PLN-R14del小鼠模型（R14/+），结合横向主动脉缩窄术（TAC）施加心脏压力超负荷，系统评估了机械应力对疾病进程的加速效应。结果表明，TAC虽成功诱发心肌肥厚、纤维化及功能衰退，但未触发PLN-R14del特异性肌浆/内质网（S/ER）异常聚集，且疾病标志性表型未见提前出现。该发现揭示了常见心脏应激通路单独激活不足以驱动PLN-R14del心肌病早期发病，为探索其特异性致病机制提供了关键实验依据。

　　

磷蛋白（Phospholamban, PLN）作为调控肌浆网钙ATP酶（SERCA2a）活性的关键分子，通过影响钙离子回收速率直接参与心肌细胞收缩-舒张循环的精细调节。其中，PLN基因第14位精氨酸缺失突变（R14del）是目前已知的最常见致病性变异，携带者表现为显著异质性的心律失常性心肌病（ACM）和/或扩张型心肌病（DCM），部分患者早年即出现严重心衰，而另一些直至高龄仅显现轻微症状。这种家族内差异至今未被完全阐释，传统认为的运动、心理因素或基因多态性均未能合理解释其发病机制。

更引人注目的是，PLN-R14del心肌病独具特征性的病理改变——肌浆/内质网（Sarcoplasmic/Endoplasmic Reticulum, S/ER）异常聚集伴磷酸兰班蛋白（PLN）核周定位，该现象未见於其他类型心肌病，提示其致病机制可能超越经典的钙处理失衡假说。此前研究表明，表达无法形成天然五聚体的PLN转基因小鼠在压力超负荷下存活率显著降低，暗示PLN复合物动态平衡破坏可能增强心脏应激敏感性。然而，R14del突变是否同样通过类似机制加速疾病？压力超负荷激活的肥大、纤维化及代谢重编程等常见心脏重塑通路，是否会降低PLN-R14del心肌病的发病阈值？

为解决这一科学问题，荷兰格罗宁根大学医学中心的研究团队在《Scientific Reports》发表了最新成果。他们利用杂合型PLN-R14del小鼠模型（R14/+），于10周龄时实施横向主动脉缩窄术（TAC）以模拟心脏压力超负荷，并设置假手术组及野生型（WT）对照。通过超声心动图、组织染色、分子生物学及RNA测序等多维度技术，系统评估了TAC对心脏结构、功能、基因表达谱及S/ER形态的影响。

关键技术方法包括：

1. 1.
   采用O环固定内径的改良TAC手术以提升操作一致性；
2. 2.
   高频超声系统（Vevo 3100）监测心功能与压力梯度；
3. 3.
   Masson三色染色与WGA（小麦胚芽凝集素）/DAPI荧光染色量化纤维化与心肌细胞面积；
4. 4.
   免疫荧光染色与免疫印迹分析PLN定位及SERCA2a/PLN蛋白比值；
5. 5.
   RNA测序与生物信息学分析差异基因表达及通路富集。

TAC诱导心脏肥厚与功能障碍在WT与R14/+小鼠中程度相似

术后6周，TAC组小鼠均呈现左室前壁（LVAWd）及后壁（LVPWd）增厚、射血分数（LVEF）下降，并伴心室/心房重量比升高。值得注意的是，R14/+小鼠的肥厚与功能衰退程度与WT无显著差异，且部分个体表现出代偿性心衰特征，表明压力超负荷未额外加剧R14/+基因型的心功能损伤。

TAC触发的心脏重塑反应在两组间无差异

组织学检测显示，TAC操作均引起心肌细胞横截面积增大与胶原沉积增加，分子水平对应可见心房钠尿肽（NPPA）、金属蛋白酶抑制剂1（Timp1）及Ⅰ型胶原（Col1a1）基因表达显著上调。这些结果一致证实，TAC成功激活了经典心脏应激重塑通路，但未在R14/+小鼠中诱发特异性增强效应。

TAC未破坏PLN与SERCA2a表达平衡

蛋白免疫印迹分析表明，TAC后SERCA2a水平略有下降但无统计显著性，PLN表达量及SERCA2a/PLN比值在基因型间及操作组间均无显著变化，排除钙处理调控失衡作为加速疾病的可能机制。

TAC未诱导异常S/ER簇形成

免疫荧光染色显示，14周龄R14/+小鼠（无论TAC或假手术组）均未出现PLN核周聚集现象，与21月龄阳性对照中明显S/ER簇形成形成鲜明对比。同时，自噬标记物p62在WT-TAC组升高但未在R14/+中进一步加剧，证实TAC未能触发PLN-R14del特异性病理改变。

全基因组表达谱揭示共有应激通路激活

RNA测序主成分分析显示，样本按操作类型（TAC vs Sham）显著聚类，而基因型间无分离。功能富集分析发现，TAC组共同上调基因集中于细胞外基质、发育反应及免疫应答通路（如NPPB、MYH7、COL8A1、TIMP1、IL4RA），下调基因则涉及线粒体功能（ATP5pf、PINK1）、氨基酸与脂代谢（ACADVL、HADHA）。这些变化在WT与R14/+小鼠中高度一致，进一步证实压力超负荷未激活R14del特异性转录程序。

本研究结论鲜明：尽管TAC成功引发强烈心脏重塑与应激通路激活，但其未能加速PLN-R14del心肌病发病进程，也未诱导特征性S/ER异常聚集。这一结果挑战了“常见心脏应激通路可降低PLN-R14del发病阈值”的传统假设，提示该病致病机制可能独立于常规肥厚/纤维化通路之外，或需年龄相关性因子（如氧化应激、蛋白质质量控制衰退）协同作用。未来研究需关注内质网应激（UPR）激活、特定药理刺激或高龄动物模型，以揭示PLN-R14del心肌病的特异性触发机制。该工作为临床管理提供了重要参考——常规心脏负荷因素可能并非PLN-R14del携带者疾病进展的主要推手，针对性治疗策略应更聚焦于突变特异性病理生理环节。