Fgr通过调控PI3K/Akt磷酸化水平减轻心肌梗死损伤的机制研究

《Bioscience Reports》：High expression of Fgr in the left ventricle attenuates myocardial injury in the infarcted region via regulating the phosphorylation level of PI3K/Akt

本研究针对急性心肌梗死(AMI)后心肌细胞保护策略不足的临床难题，聚焦Src家族激酶成员Fgr在心肌缺血中的未知功能。通过多组学分析结合体内外实验，首次揭示左心室Fgr高表达可通过调控PI3K/Akt信号通路磷酸化水平减轻梗死区心肌损伤，为AMI治疗提供了新的潜在靶点。该研究成果发表于《Bioscience Reports》，为心血管疾病精准治疗开辟了新方向。

　　

在全球范围内，心血管疾病依然是威胁人类健康的"头号杀手"，其中急性心肌梗死(AMI)更是导致高死亡率的主要原因。尽管现代医学在冠脉介入治疗方面取得了长足进步，但统计数据显示仅有不到30%的偏远地区患者能在指南推荐的90分钟门球时间窗内完成血运重建。即使成功实施血运重建，真实世界的大规模登记研究显示心血管死亡率仍高达11%，远高于临床试验报告的2-6%。这一严峻现状凸显了开发新型心脏保护策略的迫切需求。

当前药物治疗如抗血小板药物和β受体阻滞剂虽能带来一定获益，却无法从根本上阻断进行性缺血性凋亡的病理生物学过程。面对这一治疗困境，科学家们将目光投向了细胞生存通路的关键调控机制。在众多信号通路中，磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/Akt信号通路的磷酸化水平下降被认为是AMI的典型表现。该通路通过调控细胞生存、增殖、凋亡等重要生理病理过程，在心脏保护中发挥着关键作用。

在这一研究背景下，吉林大学第一医院心血管内科邵冬埔、张治国、纪洪雷和石磊研究团队在《Bioscience Reports》上发表了创新性研究成果。该研究首次探讨了FGR原癌基因(Fgr)——一个Src家族激酶成员——在心血管疾病特别是AMI中的潜在作用。虽然Fgr在癌症转移和神经退行性疾病中的功能已有初步探索，但其在心血管疾病中的角色仍是一片未知领域。

研究人员采用多学科交叉的研究策略，主要运用了转录组范围关联研究(TWAS)筛选左心室组织易感基因，结合大鼠左前降支(LAD)结扎模型的批量RNA测序数据验证；利用人类空间转录组学结合单核RNA测序(snRNA-seq)数据确认Fgr和PI3K/Akt在梗死区域的差异表达；通过H9C2细胞中siRNA敲低Fgr和大鼠体内TL02-59药理抑制评估细胞存活和心脏功能。这些先进技术的综合运用为研究提供了多层次证据支持。

研究结果部分，通过系统的实验设计和严谨的数据分析，团队取得了一系列重要发现：

左心室组织TWAS分析鉴定与心肌梗死存在因果关系的基因

研究人员利用FUSION计算框架对欧洲人群的左心室组织表达数量性状位点(eQTL)数据进行分析，鉴定出811个与MI相关的易感基因。通过共定位分析筛选出13个MI易感基因，其中Fgr等7个基因表现出对疾病的保护作用。进一步采用基于汇总数据的孟德尔随机化(SMR)方法验证，最终确定11个与MI存在因果关系的基因，为后续研究奠定了遗传学基础。

大鼠LAD冠状动脉结扎模型的批量RNA-Seq分析鉴定与MI存在强因果关系的基因

通过建立大鼠MI模型并进行心肌顶端梗死区的RNA测序，鉴定出4894个差异表达基因(DEGs)。将这些DEGs与TWAS分析得到的11个基因取交集，发现Fgr是唯一的共同基因。值得注意的是，Fgr在模型组中表达上调最为显著，且KEGG富集分析提示PI3K-Akt信号通路可能参与其中。

人类心脏snRNA-seq数据阐明不同细胞类型的差异基因表达

整合来自同一组织的snRNA-seq和空间转录组学(ST)数据，对稳态条件下和MI后的人类心脏细胞进行图谱绘制。分析发现，在MI样本中，Fgr在心肌细胞、成纤维细胞和循环细胞中显著上调，而PI3K/Akt信号通路相关基因主要在炎症细胞、成纤维细胞和心肌细胞中上调。

利用空间转录组学数据验证Fgr和PI3K/Akt的空间共定位

研究团队利用空间转录组学技术解析DEGs的空间表达模式，通过反卷积分析每个点的细胞类型组成，发现PI3K/Akt信号通路相关基因与Fgr存在显著的空间共定位。这一发现为Fgr可能通过增强PI3K/Akt信号通路活性发挥心脏保护作用的假设提供了有力支持。

揭示心肌组织的空间组织机制

通过基于细胞类型组成对所有样本的点进行无监督聚类，研究人员成功识别出六个主要细胞类型生态位。这些生态位作为不同组织切片间共享的基本结构单元，其空间分布与组织病理状态存在潜在联系。研究发现Fgr和PI3K/Akt相关基因在三个MI组中表达均升高，且主要差异表达于特定的细胞簇。

探索Fgr和PI3K/Akt在不同心肌细胞亚型中的表达模式

为了深入解析MI后心肌细胞的分子异质性，研究人员对心肌细胞进行亚群分析，揭示了五种不同的心室心肌细胞状态。差异基因表达分析显示Fgr在vCM2状态显著上调，而PI3K在vCM2和vCM3状态均明显上调，提示早期干预增强Fgr和PI3K/Akt通路上调可能提高心肌细胞对缺血环境的适应能力。

体内外验证MI模型中Fgr上调

通过在H9C2细胞中建立缺氧/缺糖(OGD)模型和大鼠LAD结扎MI模型，研究团队在转录和翻译水平验证了Fgr的上调表达。Western blot结果显示Fgr蛋白水平显著增加，同时PI3K和Akt的磷酸化水平降低，为后续研究Fgr是否通过调控PI3K/Akt信号通路磷酸化水平保护心肌细胞提供了实验依据。

Fgr表达或功能下调通过降低PI3K/Akt磷酸化水平促进心肌损伤

通过siRNA转染实现Fgr敲低，证实敲低Fgr会导致PI3K/Akt磷酸化水平降低，并显著减弱细胞存活率。在大鼠LAD冠状动脉结扎模型中，选择性抑制Fgr同样损害心脏功能参数，并显著降低PI3K/Akt磷酸化水平。这些数据表明抑制Fgr会加重MI模型中的心脏功能损伤，这很可能是Fgr抑制诱导PI3K/Akt磷酸化水平进一步降低的结果。

研究结论与讨论部分指出，及时挽救濒危心肌细胞可显著减轻心功能障碍，降低心力衰竭发生率，改善AMI患者的长期预后。本研究首次系统阐明了Fgr在AMI中的保护作用，证实其通过调控PI3K/Akt磷酸化水平减轻心肌细胞损伤。这一发现不仅揭示了新的AMI干预靶点，也为理解MI进展的病理生理过程提供了新视角。

研究人员在讨论中也指出了研究的局限性：主要关注MI早期阶段和Fgr在此急性期的保护作用，而Fgr在MI后关键修复阶段的具体作用尚不明确；所有实验数据均来自啮齿类动物研究，向人类MI患者的临床转化需谨慎验证；目前尚不确定Fgr是否仅通过影响PI3K/Akt信号通路发挥保护作用，可能还存在其他信号通路如STAT或MAPK的参与。

该研究的创新性在于首次将多组学分析、空间转录组学和功能性验证相结合，系统揭示了Fgr在心肌梗死中的心脏保护机制。这些发现不仅为AMI治疗提供了新的潜在靶点，也展示了多学科交叉研究策略在心血管疾病研究中的强大潜力。随着后续研究的深入，针对Fgr的精准干预策略有望为心血管疾病治疗开辟新的途径。