Hevin通过TLR4/CCL5轴介导巨噬细胞极化加剧雄性小鼠心脏衰老的作用与机制

《Aging Cell》:Hevin Promotes Aging-Related Cardiac Dysfunction via Facilitating Cardiac Inflammation in Male Mice

【字体: 时间:2026年01月13日 来源:Aging Cell 7.1

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  本研究首次揭示脂肪因子Hevin在心脏衰老中的关键作用。研究发现,衰老小鼠血清及脂肪组织(尤其是iWAT)中Hevin表达显著升高,并通过Toll样受体4(TLR4)激活心脏巨噬细胞,诱导其向促炎M1表型极化及C-C基序趋化因子配体5(CCL5)分泌,进而招募炎症细胞、放大炎症反应,最终导致年龄相关性心功能不全。敲低Hevin或阻断CCL5可有效缓解衰老相关心脏炎症与功能障碍,提示Hevin/CCL5轴是心脏衰老的潜在干预靶点。

  
引言
衰老是心血管疾病的重要独立危险因素,年龄相关的心脏功能障碍显著影响老年人死亡率和发病率。慢性低度炎症(炎症衰老)是衰老的核心特征之一,其中巨噬细胞作为关键免疫细胞,其极化状态在炎症调控中起核心作用。Hevin(SPARCL1)是一种富含半胱氨酸的分泌型基质细胞蛋白,既往研究提示其参与炎症调控,但其在心脏衰老中的作用尚未明确。
Hevin在衰老小鼠循环系统中升高且与心功能相关
通过人类血浆蛋白质组数据库分析发现,70岁以上人群循环Hevin水平显著升高。在衰老(20月龄)雄性C57BL/6小鼠中,血清Hevin水平较年轻(8月龄)小鼠明显上升,且与心衰标志物N末端脑钠肽前体(NT-proBNP)水平正相关,与射血分数(FS)负相关。临床样本分析进一步证实老年(>60岁)人群血清Hevin升高,并与NT-proBNP升高及射血分数下降相关。组织来源分析表明,衰老小鼠心脏组织Hevin表达无显著变化,但脂肪组织(特别是腹股沟白色脂肪组织,iWAT)中Hevin表达显著上调。脂肪移植实验证实,衰老小鼠iWAT移植可导致受体小鼠血清Hevin升高,而3T3-L1细胞成脂分化过程中Hevin表达随过氧化物酶体增殖物激活受体γ2(PPARγ2)同步上调,提示衰老脂肪组织是循环Hevin的主要来源。
Hevin暴露促进衰老相关心脏炎症和功能障碍
衰老小鼠腹腔注射重组Hevin蛋白(0.2 mg/kg)可进一步加剧心脏衰老表型:衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)阳性细胞增多、端粒长度缩短、脂褐素积累增加,以及p16、p19、p21等衰老标志物表达上调。同时,Hevin处理增强心脏炎症反应,包括白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-1β、IL-18等促炎因子水平升高,巨噬细胞(CD68+/F4/80+)浸润增加。超声心动图显示Hevin注射加重衰老小鼠心脏收缩功能(左心室舒张末期内径LVIDd、收缩末期内径LVIDs增加,FS下降)与舒张功能(E/A比值降低)障碍,并促进心肌细胞肥大(心肌细胞横截面积增大、心脏重量/胫骨长度比值HW/TL升高)及间质纤维化(胶原沉积增加、胶原蛋白Iα1(Col1α1)、IIIα1(Col3α1)mRNA上调)。急性Hevin注射实验亦验证其可快速恶化衰老心脏功能与结构。
Hevin敲低缓解衰老相关心脏炎症和功能障碍
通过腺相关病毒血清型9(AAV9)载体递送短发夹RNA(shRNA)敲低小鼠全身Hevin表达,可显著改善衰老心脏表型:SA-β-gal+细胞减少、端粒长度延长、脂褐素积累下降,炎症因子水平及巨噬细胞浸润减轻。心功能检测显示敲低Hevin后衰老小鼠FS提升、LVIDd与LVIDs减小、E/A比值改善,心肌肥大与纤维化亦明显缓解。使用另一条shHevin#序列验证结果一致,表明Hevin缺失对衰老心脏具有保护作用。
Hevin通过诱导CCL5加剧年龄相关心脏炎症和功能障碍
RNA测序(RNA-seq)分析显示,Hevin处理激活衰老心脏中肿瘤坏死因子(TNF)信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用通路及Toll样受体(TLR)信号通路。差异表达基因中CCL5表达显著上调,并经实时定量PCR(qRT-PCR)、酶联免疫吸附试验(ELISA)及免疫组化验证。相关性分析显示血清Hevin与心脏CCL5水平正相关,且心脏CCL5与NT-proBNP正相关、与FS负相关。功能上,采用抗CCL5中和抗体(Anti-CCL5 mAb)或CCR5抑制剂UK-427857阻断CCL5活性,可逆转Hevin诱导的心脏衰老表型:衰老细胞减少、炎症因子(CXCL1、CXCL2、CCL2、IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α)水平下降,心功能及心脏结构改善。
CCL5促进衰老心脏中巨噬细胞极化
体外实验表明,Hevin刺激巨噬细胞系RAW264.7可上调CCL5及基质金属蛋白酶9(MMP9)表达,促进促炎因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)分泌,并诱导巨噬细胞向M1表型(CD86+/CD206?)极化。RAW264.7条件培养基(ConM)可诱导新生大鼠心肌细胞(NRCM)衰老(SA-β-gal+细胞增多,p16、p19、p21表达上调),而Hevin直接处理NRCM无此效应,提示Hevin通过巨噬细胞间接促心肌细胞衰老。共培养实验进一步证实Hevin刺激的巨噬细胞可促进NRCM衰老。人体外周血单核细胞实验验证Hevin可诱导CCL5/MMP9表达及促炎因子释放。体内抗CCL5抗体处理可减少Hevin诱导的心脏巨噬细胞浸润及CCL5+巨噬细胞积累。
Hevin通过TLR4/p65通路调控CCL5表达
机制探讨发现,TLR4特异性抑制剂TAK-242可阻断Hevin对RAW264.7细胞CCL5、MMP9及促炎因子表达的诱导作用,并抑制核因子κB(NF-κB)p65磷酸化(P-p65)。TAK-242处理后的ConM不再诱导NRCM衰老。体内实验显示,TAK-242可逆转Hevin对衰老心脏p65活化、CCL5表达、炎症反应、心功能及结构的不良影响。此外,手术切除衰老小鼠iWAT可降低血清Hevin及心脏CCL5水平,缓解心脏炎症与功能障碍,提示靶向脂肪组织Hevin分泌具有治疗潜力。
讨论
本研究阐明脂肪因子Hevin在心脏衰老中通过TLR4/NF-κB/CCL5轴放大炎症反应、驱动心功能衰退的新机制。Hevin并非直接损伤心肌,而是在衰老微环境中加剧巨噬细胞介导的炎症应答,导致心肌细胞衰老及纤维化。研究还提示Hevin可能参与衰老相关的肾功能障碍,且其表达存在性别差异。靶向iWAT-Hevin-巨噬细胞-CCL5轴可能为心脏衰老提供新的干预策略。
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