《Physiological Reports》：Implication of intracellular chloride channel in extracellular matrix remodeling in pressure-overloaded mice and patients with dilated cardiomyopathy
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本综述通过单细胞RNA测序技术，系统揭示了氯离子细胞内通道（CLICs）在压力超负荷小鼠模型和扩张型心肌病（DCM）患者心室肌细胞中的表达上调及其关键作用。研究发现CLIC1、CLIC4和CLIC5的表达动态变化与细胞外基质（ECM）重塑、线粒体功能障碍及心肌纤维化密切相关。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析进一步表明，CLICs通过调控黏着斑（Focal Adhesion）和肌动蛋白细胞骨架（Actin Cytoskeleton）通路，影响心脏结构重构，为心脏肥大和心力衰竭的靶向治疗提供了新的理论依据。
引言
心脏肥大是心脏在生理和病理状态下为适应工作量增加而产生的适应性反应。病理性肥大的发展涉及复杂的机制，包括机械转导、血管生成和代谢改变，这些因素共同导致心脏重构和功能障碍。细胞外基质（ECM）网络在心脏稳态中扮演着关键角色，它通过提供结构支持、促进力传导以及向心肌细胞、血管细胞和间质细胞转导关键信号来维持心脏功能。离子通道和ECM成分之间存在着相互调控的关系。氯离子细胞内通道（CLICs）是一类非经典的离子通道，在哺乳动物中有六个同源物，以可溶性或整合膜蛋白形式存在，具有酶和通道的双重功能。本研究旨在利用单细胞RNA测序（RNA-seq）技术，探究压力超负荷诱导的心脏肥大和心力衰竭过程中，单个心室肌细胞内离子通道（特别是CLICs）的转录变化。
材料与方法
研究使用了雄性C57BL/6J小鼠构建横向主动脉缩窄（TAC）模型，以诱导左心室压力超负荷，模拟高血压或主动脉狭窄，从而导致左心室肥大并最终发展为心力衰竭。小鼠根据TAC手术后处死的时间点（术后第3天及第1、2、4、8周）进行分类。从每组小鼠的左心室游离壁分离单个心室肌细胞，并将TAC手术小鼠的数据与假手术对照组小鼠的数据进行比较。同时，从接受心脏手术的扩张型心肌病（DCM）患者和健康供体心脏中获取单个心室肌细胞。通过单细胞RNA-seq分析基因表达，并利用京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析和相关性网络构建，探究CLICs在心脏重构中的分子机制。
结果
胎儿基因重激活与离子通道显著重构
TAC模型揭示了心室肌细胞中胎儿基因标志物在肥大和心力衰竭进展过程中的明显时间变化。Myh7（肌球蛋白重链β）、心房钠尿肽和脑钠尿肽从TAC后第3天开始显著上调，并持续到第1、2、4和8周。相反，Myh6（肌球蛋白重链α）在这些时间点显著下调，突出了从成年基因表达谱向胎儿基因表达谱的转换。单细胞RNA-seq在23,355个基因中分析了212个与离子通道和转运蛋白相关的基因。研究发现，在TAC模型中，离子通道发生了显著的重构。具体表现为Task-1（Kcnk3）、Kir6.2（Kcnj11）、Kir2.1（Kcnj2）和Kv4.3（Kcnd3）等钾离子通道基因显著下调，而Slc8a1（Ncx1，钠钙交换体）、CLIC4和CLIC5等基因显著上调。
CLICs的表达动态与通路富集
在CLIC家族中，CLIC1、CLIC4和CLIC5在TAC模型中显著上调。CLIC1 mRNA表达水平在肥大早期显著增加，并在第4周保持升高。CLIC4 mRNA从TAC后第3天到第4周显著增加，随后在第8周趋于稳定。值得注意的是，CLIC5 mRNA表达在TAC后第3天显著增加，并在所有阶段持续升高。KEGG通路分析显示，与CLIC1、CLIC4和CLIC5相关的基因显著富集于黏着斑、ECM重塑和肌动蛋白细胞骨架调控等通路。这些发现表明CLIC蛋白在压力超负荷下的结构重构中起着关键作用。
基因相互作用网络揭示CLICs的核心角色
基因相关性网络分析表明，CLIC1、CLIC4和CLIC5作为核心节点，与参与黏着斑通路（如ITGA5、ITGB1、TLN1、VCL、ZYX）、肌动蛋白细胞骨架调控（如ACTN1、ACTN4、CDC42、ARPC2）以及纤维化调节因子（如COL4A1、COL6A2、CTGF、TGFβ2、NPPA、NPPB）的多个基因存在相互作用。这些相互作用强调了CLICs在ECM-细胞相互作用、细胞骨架组织和心脏纤维化中的重要作用。
DCM患者中的CLICs上调与通路验证
对DCM患者心室肌细胞的单细胞RNA-seq分析显示，与健康对照组相比，CLIC1和CLIC4显著上调，而CLIC5虽有升高趋势但未达到统计学显著性。通路分析在DCM患者中同样识别出ECM-黏着斑和肌动蛋白细胞骨架调控通路的显著富集，表明CLICs在病理性ECM重塑中发挥作用。相关性分析进一步证实CLIC1、CLIC4和CLIC5与ECM重塑（如ITGA5、ITGA6、COL4A1、COL4A2）和纤维化调节因子（如TGFβ1、TIMP1、TIMP3）相关基因存在相互作用。
讨论
本研究通过单细胞RNA-seq技术，首次报道了CLICs在压力超负荷左心室和DCM患者心肌ECM重塑中的潜在作用。CLIC1、CLIC4和CLIC5在TAC小鼠模型和DCM患者中的表达上调凸显了它们在心力衰竭进展中的保守角色。CLIC蛋白与ERM蛋白（ezrin、radixin、moesin）相关，后者作为膜和肌动蛋白细胞骨架之间的交联剂。通路分析进一步支持了CLIC1和CLIC4在ECM重塑中的关键作用，揭示了它们在ECM-黏着斑和肌动蛋白细胞骨架调控通路中的显著富集。CLICs（特别是CLIC4和CLIC5）定位于线粒体，与线粒体活性氧（ROS）生成和功能密切相关，这将其与心力衰竭进展中的代谢功能障碍和氧化应激联系起来。靶向CLICs可能成为预防或逆转线粒体功能障碍、ECM重塑和心力衰竭进展的治疗策略。
结论
本研究利用单细胞RNA-seq技术，揭示了CLICs在压力超负荷左心室和DCM患者心肌重构中与ECM相关的潜在作用，提出了它们作为心脏肥大和心力衰竭治疗靶点的可能性。
