《Frontiers in Cardiovascular Medicine》：Effects of chronic alcohol consumption on gene expression in the rat left ventricle: a transcriptomic analysis
编辑推荐：
目的：慢性酒精摄入是扩张型心肌病的主要病因之一。酒精相关性心肌病（alcohol-associated cardiomyopathy, ACM）以具有长期饮酒史的患者出现心功能受损和心室扩张为特征。酒精通过线粒体功能障碍和慢性炎症对心肌产生不良影响。然而，与慢
目的：慢性酒精摄入是扩张型心肌病的主要病因之一。酒精相关性心肌病（alcohol-associated cardiomyopathy, ACM）以具有长期饮酒史的患者出现心功能受损和心室扩张为特征。酒精通过线粒体功能障碍和慢性炎症对心肌产生不良影响。然而，与慢性酒精暴露相关的更广泛的转录变化仍未得到充分阐明。方法：研究人员采用慢性乙醇喂养模型，将雄性Wistar大鼠分为乙醇喂养组（ET）和等热量对照组（CONT），分别给予含6.7%（v/v）乙醇的Lieber-DeCarli乙醇饮食或等热量对照饮食，持续6周。收集ET组和CONT组大鼠的左心室组织。利用批量RNA测序评估差异基因表达，随后进行Ingenuity通路分析（Ingenuity Pathway Analysis, IPA）。结果：转录组学分析鉴定出与CONT组相比，ET组大鼠左心室中有194个上调基因和199个下调基因。IPA揭示ET组大鼠心肌中与昼夜节律时钟和干扰素信号相关的通路下调。特别值得注意的是，发生差异改变的基因包括昼夜节律时钟调节因子（Bmal1、Npas2、Per1、Per2）和干扰素信号相关基因（Ifit2、Ifit3、Irf6、Irf9）。相反，与线粒体RNA降解、脱落酶（sheddase）信号和中性粒细胞胞外陷阱相关的通路在慢性乙醇暴露后的心肌中上调。结论：慢性乙醇暴露与大鼠心肌中昼夜节律和免疫相关信号通路的失调相关。这些发现突显了可能促进ACM发展的分子通路，值得进一步开展机制性研究。
慢性酒精摄入是扩张型心肌病的重要病因，可导致酒精相关性心肌病（alcohol-associated cardiomyopathy, ACM），约占扩张型心肌病病例的10%。ACM以心室扩张和心功能受损为特征。慢性酒精暴露可通过炎症、硝化/氧化应激和胶原沉积增加等机制促进心肌肥厚和功能障碍，但连接慢性饮酒与心肌损伤及心功能不全的分子通路仍不清楚。慢性饮酒还可导致免疫抑制，损害干扰素介导的抗病毒信号；昼夜节律时钟基因失调也与多种心血管疾病相关。研究人员前期已证实慢性乙醇暴露可诱导大鼠心肌氧化应激和线粒体功能障碍，但左心室对慢性乙醇暴露的整体转录组反应仍缺乏全面评估。因此，本研究旨在通过批量RNA测序和Ingenuity通路分析（IPA）表征乙醇诱导的左心室转录组改变，并鉴定可能促进ACM的分子通路。研究人员采用Lieber-DeCarli乙醇液体饮食（含6.7% v/v乙醇）喂养雄性Wistar大鼠6周建立慢性乙醇暴露模型（乙醇组n=5，等热量对照组n=4），收集左心室组织进行转录组学分析。结果显示：慢性乙醇暴露共改变393个心肌基因（194个上调，199个下调）；干扰素-α/β信号通路和昼夜节律调控通路显著下调，而线粒体RNA降解、tRNA加工、脱落酶信号和中性粒细胞胞外陷阱信号通路显著上调；上游调控子分析鉴定出干扰素-γ（IFNG）和干扰素-α（IFNA）为最主要的预测抑制调控子。这些发现表明慢性乙醇暴露与大鼠心肌昼夜节律和免疫相关信号通路失调相关，为理解ACM发病机制提供了新的分子层面见解。
关键研究方法：样本来源于雄性Wistar大鼠（Charles River Laboratories，美国），乙醇喂养组（n=5）和等热量对照组（n=4）。主要技术方法包括：①建立Lieber-DeCarli乙醇液体饮食（6.7% v/v乙醇，6周）慢性喂养模型；②批量RNA测序（Illumina NovaSeq 6000）结合DESeq2鉴定差异表达基因；③IPA核心通路、毒性列表（Tox Lists）、毒性功能（Tox Functions）及上游调控子分析（Upstream Regulator Analysis）；④实时荧光定量PCR（qPCR）验证代表性基因表达。
研究结果：
（1）慢性乙醇喂养改变左心室转录组：RNA测序共鉴定出393个差异表达基因（194个上调，199个下调，校正P<0.05）。Tox Lists分析显示，差异基因与心肌坏死/细胞死亡、肝脏增殖和线粒体功能障碍显著相关；Tox Functions分析鉴定出心脏增大、心肌坏死/细胞死亡、先天性心脏异常、心律失常和心脏损伤等心脏毒性结果，其中心脏增大和心律失常类别分别包含40个和30个差异基因。
（2）免疫与昼夜节律通路被慢性乙醇喂养下调：IPA显示干扰素-α/β信号通路显著下调（P=7.76×10
?8，z-score=?2.53），涉及Eif2ak2、Gbp2、Ifit2、Ifit3、Irf6、Irf9、Oasl、Stat2、Usp18等基因下调；昼夜节律相关通路（磷酸化BMAL1:CLOCK激活核心时钟基因表达及CRY:PER:激酶复合物介导的抑制通路）均显著下调，且Bmal1和Npas2上调，而Cry2、Per1、Per2、Per3及Dbp下调。qPCR验证了Ifit3和Irf9下调、Bmal1上调以及Dbp下调。
（3）慢性乙醇喂养后左心室上调的通路：线粒体RNA降解（P=5.01×10
?8）、tRNA加工、脱落酶信号（P=1.41×10
?5）和中性粒细胞胞外陷阱（NET）信号（P=4.90×10
?5）通路显著上调，涉及Mt-co1、Mt-co3、Mt-nd1、Mt-nd2、Mt-nd4、Mt-nd4l、Mt-nd5等线粒体基因以及Adam17、Igf1、Igfbp4、Mmp14、Mmp17、Selp、Clec7a、Col5a3、Col8a2、Pik3c2g、Pnpla3、Prkcd等基因；qPCR验证了Pnpla3显著上调。
（4）上游分析鉴定主要调控子：IFNG（P=2.85×10
?37，z-score=?3.042）和IFNA（P=4.90×10
?20，z-score=?3.124）被预测为显著抑制的主要上游调控子，分别调控130个和44个差异表达心肌基因。IFNG调控的基因网络与心脏肥大激活（z-score=1.427）及抗病毒（z-score=?2.388）和抗菌反应（z-score=?2.386）抑制相关。
讨论与结论：讨论部分指出，干扰素信号通路抑制涉及Stat2和Irf9等信号转导核心成分以及Eif2ak2、Ifit2、Ifit3、Oasl等下游抗病毒效应分子，提示慢性乙醇暴露可能抑制心肌抗病毒免疫信号，增加病毒性心肌损伤易感性。昼夜节律失调表现为时钟正臂（Bmal1、Npas2）上调与负臂（Cry2、Per1–Per3）下调的相反模式，提示心肌分子时钟反馈网络被破坏，Per2下调可能削弱心肌线粒体抗炎与抗应激能力。线粒体RNA降解通路富集提示线粒体RNA稳态失调可能是ACM的重要分子特征。脱落酶信号（ADAM17、MMP14相关蛋白水解网络）和NET相关基因上调提示蛋白水解加工改变及中性粒细胞相关炎症参与酒精相关心肌重塑。研究局限性包括仅使用雄性大鼠、批量RNA测序无法解析细胞类型特异性改变以及NET基因上调不能直接证明NET形成。结论：慢性乙醇暴露与大鼠心肌中昼夜节律和免疫相关信号通路的失调相关，这些发现为理解ACM的发病机制提供了新的分子见解。
