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为探究儿科心力衰竭（HF）治疗困境，研究人员构建新生儿大鼠 / 小鼠右心室压力超负荷（RVPO）模型，结合 bulk RNA 和单细胞 RNA 测序，发现新生儿 RVPO 模型中多数成人相关通路未改变或下调，揭示其独特病理特征，为儿科 RV 衰竭研究提供重要参考。
论文解读
研究背景与意义
在生命科学和医学领域，儿科心力衰竭（Pediatric Heart Failure, HF）一直是困扰医学界的难题。它是一种致命性疾病，死亡率超过许多常见儿科癌症，给社会和家庭带来沉重负担。大部分儿科 HF 由先天性心脏病（Congenital Heart Disease, CHD）引起，如法洛四联症（Tetralogy of Fallot, TOF）等，右心室压力超负荷（Right Ventricular Pressure Overload, RVPO）是多种 CHD 的重要特征，决定着患儿的预后和手术方式。然而，儿科 HF 研究尚处于起步阶段，当前治疗方案、药物及靶点多源于成人 HF 研究，效果不佳，其中一个重要原因是缺乏新生儿 CHD 大鼠 / 小鼠模型。成人中，RVPO 通常会导致右心室肥厚和纤维化，涉及氧化应激、炎症、磷酸二酯酶、蛋白酶体、蛋白激酶、转化生长因子、血管紧张素等多种通路，但新生儿 RV 对压力超负荷的分子特征却知之甚少，且许多成人有效的抗 HF 药物在儿科治疗中失败。因此，深入研究新生儿 RVPO 诱导的右心室肥厚和纤维化的分子特征至关重要。
上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心、复旦大学附属儿科医院等国内研究机构的研究人员，针对这一现状开展了相关研究，旨在建立新生儿 RVPO 模型，揭示其分子特征，为儿科 HF 的治疗提供新的思路和靶点。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，具有重要的科学意义和临床应用价值。
主要研究技术方法
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 动物模型构建：通过肺动脉环扎术（Pulmonary Artery Banding, PAB）在出生后第 1 天（P1）的大鼠和小鼠中建立新生儿 RVPO 模型，并通过超声心动图和形态学检查在 P7 进行验证。
- 测序技术：对右心室组织进行 bulk RNA 测序和单细胞 RNA 测序，同时对右心室心肌细胞进行 bulk RNA 测序，以筛选关键基因和信号通路。
- 分子生物学技术：采用实时定量 PCR（qRT-PCR）对测序结果进行验证。
- 组织学染色：进行苏木精 - 伊红（H&E）染色、Masson 染色和免疫荧光染色，以观察组织形态和细胞特征。
研究结果
1. RVPO 诱导右心室肥厚
通过超声心动图检测发现，PAB 组小鼠的肺动脉峰值流速、峰值压力梯度（PPG）和速度 - 时间积分（VTI）均显著高于假手术组，表明成功建立了 RVPO 模型。同时，PAB 组小鼠右心室游离壁厚度明显增加，提示 RVPO 诱导了新生儿右心室肥厚，这与以往研究结果一致。
2. RVPO 诱导右心室心肌细胞肥厚但无纤维化
组织学染色显示，PAB 组小鼠右心室心肌细胞横截面积（CsA）显著增加，表明 RVPO 诱导了心肌细胞肥厚。然而，Masson 染色未发现肥厚的右心室中有纤维化沉积，说明 RVPO 在新生儿阶段主要诱导心肌细胞肥厚，而无明显纤维化。
3. 批量 RNA 测序揭示新生儿 RV 对 RVPO 的独特肥厚和纤维化特征
对右心室组织的 bulk RNA 测序分析显示，RVPO 在新生儿右心室中产生了 2647 个差异表达基因（DEGs），其中 1356 个上调，1318 个下调。基因本体（GO）富集分析表明，DEGs 与肥厚和纤维化相关，但纤维化相关术语主要涉及成纤维细胞激活、增殖或迁移，无纤维化产生相关术语。肥厚标记基因（NPPA 和 NPPB）高度上调，而纤维化相关标记基因（COL1a1、COL1a2、COL13a1）和肌成纤维细胞标记物（Acta2）未改变或下调。此外，氧化应激和炎症相关的 GO 术语富集，但抗炎症和抗氧化应激的基因如 HIF-1α 和 SOD3 上调，与成人模型不同。磷酸二酯酶、蛋白酶体、p38-JNK-MEK 通路、血管紧张素（AGT）系统和转化生长因子（TGF）系统中的多数基因未改变或仅部分上调。
对右心室心肌细胞的 bulk RNA 测序分析显示，RVPO 产生了 7322 个 DEGs，其中 3765 个上调，3557 个下调。GO 富集分析与右心室组织类似，肥厚标记基因（Nppa）上调，纤维化相关标记基因（COL3a1）和肌成纤维细胞标记物（Acta2）无变化，但 COL1a1 和 COL1a2 上调。炎症和氧化应激相关基因的表达与组织结果部分相似，但也存在差异，如 SOD2、CCl2、NF-κB1、NF-κB2、IL-1β 和 TNF 上调。
4. 单细胞 RNA 测序进一步验证独特特征
单细胞 RNA 测序结果显示，新生儿 PO-RV 中心肌细胞百分比增加，肥厚标记物 Nppa 表达升高，纤维化标记物 Acta2 无差异，且 PED5a、PSMC3、AGT 和 TGF 等基因表达无变化，进一步验证了新生儿 RV 对 RVPO 的独特反应。
研究结论与讨论
本研究通过建立新生儿 RVPO 模型，结合多种技术手段，揭示了新生儿右心室在压力超负荷下的独特肥厚和纤维化特征。与成人模型不同，新生儿 RVPO 模型中多数与成人肥厚和纤维化相关的通路如氧化应激、炎症、磷酸二酯酶、蛋白酶体、血管紧张素和转化生长因子等未改变或下调，这部分解释了成人有效的抗 HF 药物在儿科治疗中失败的原因。
研究还首次提供了新生儿 PO-RV 的单细胞 RNA 测序数据，为未来儿科右心衰竭的基础和临床研究提供了重要参考。此外，研究发现 SOD3 等抗氧化物酶在新生儿 RV 中上调，可能是新生儿 RV 抵御纤维化的潜在机制之一，而 NLRP3 炎症小体复合物在 RV 组织和心肌细胞中均富集，可能成为抗新生儿 RV 肥厚的潜在治疗靶点。
该研究不仅加深了对儿科 HF 病理机制的理解，还为开发针对新生儿的特异性治疗方法提供了新方向，具有重要的科学意义和临床转化价值。
