造血系统KDM6A缺失经髓系细胞表观遗传重编程损害心肌梗死后心脏恢复

《Nature Cardiovascular Research》：Hematopoietic loss of KDM6A impairs cardiac recovery in heart failure via epigenetic reprogramming of myeloid cells

克隆性造血（clonal hematopoiesis, CH）是指携带获得性突变的血细胞克隆扩增，是心血管疾病的独立危险因素。尽管DNMT3A和TET2突变已被充分研究，KDM6A突变的心血管后果仍不清楚。KDM6A是一种X连锁组蛋白去甲基化酶，在心力衰竭（heart failure, HF）患者中常发生突变。研究人员对小鼠模型和患者来源数据进行了多组学分析和功能表征，表明造血系统KDM6A缺失损害心肌梗死（myocardial infarction, MI）后的心脏恢复。KDM6A缺陷增加髓系细胞向损伤心脏的募集，并将单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞重编程为炎症性、迁移性和糖酵解状态。伴有KDM6A驱动CH的HF患者表现出相似的促炎性单核细胞特征。KDM6A沉默的巨噬细胞促进心肌细胞肥大和心脏成纤维细胞活化。值得注意的是，MI后IL-1β阻断挽救了造血系统KDM6A缺失的不良心脏表型。这些发现表明，KDM6A驱动的CH是免疫失调的驱动因素，IL-1β信号是CH相关HF的潜在治疗靶点。

克隆性造血（clonal hematopoiesis, CH）是携带获得性突变的血细胞克隆扩增，已成为心血管疾病的独立危险因素。既往研究主要集中于DNMT3A和TET2突变，而KDM6A（赖氨酸去甲基化酶6A，lysine demethylase 6A）作为X连锁组蛋白去甲基化酶，在HF患者中较常突变，但其心血管病理机制尚不明确。现有问题包括：KDM6A突变如何影响MI后心脏恢复、髓系细胞表观遗传与转录程序如何改变，以及该过程是否可治疗。为此，研究人员构建造血特异性Kdm6a敲除小鼠（Kdm6a^Δ-Haem），结合患者来源数据和多组学分析，发现造血系统KDM6A缺失通过髓系细胞表观遗传重编程加重MI后心脏功能障碍，IL-1β阻断可挽救该表型。该研究发表于《Nature Cardiovascular Research》，为KDM6A驱动CH相关HF的免疫机制和个体化抗炎策略提供了依据。

关键技术方法（不超过250字）：研究人员采用VaviCre与Kdm6a^fl/fl杂交建立造血特异性Kdm6a敲除小鼠，行永久性左前降支（LAD）结扎MI模型，并用超声心动图评估射血分数（ejection fraction, EF）；通过流式细胞术分析外周血、心脏和骨髓免疫及祖细胞；采用组织学与免疫荧光评估瘢痕和CD68⁺巨噬细胞；对MI后3天雌鼠心脏CD45⁺细胞进行单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）和单细胞ATAC测序（single-cell assay for transposase-accessible chromatin using sequencing, scATAC-seq），结合TOBIAS、LISA和CellChat分析；对心脏组织行bulk RNA-seq；患者来源为缺血性HFrEF伴/不伴KDM6A驱动CH的外周血单核细胞（PBMCs）scRNA-seq（无CH n=3，KDM6A CH n=2），并整合公开HFrEF心脏单核RNA测序（snRNA-seq）数据（n=3）；体外用小干扰RNA（siRNA）沉默人单核细胞来源巨噬细胞KDM6A，条件培养基处理原代大鼠心肌细胞和人心脏成纤维细胞；体内给予抗小鼠IL-1β中和抗体。

结果：1. Hematopoietic loss of KDM6A impairs recovery of cardiac function after MI。通过Kdm6a^Δ-Haem小鼠MI模型和超声心动图发现，MI后28天EF降低、瘢痕增大、心脏Il1b和Nlrp3表达升高；MI后3天外周血单核细胞增多、心脏髓系细胞尤其单核细胞浸润增加，雌鼠表型更明显；MI后28天心脏CD68⁺巨噬细胞增多，骨髓祖细胞动态改变。2. KDM6A loss enhances inflammatory transcriptional and epigenetic activation in recruited macrophages after MI。对雌鼠MI后3天心脏CD45⁺细胞scATAC-seq和scRNA-seq发现，KDM6A缺失的CCR2⁺募集巨噬细胞染色质可及性总体增加，炎症和髓系活化基因（Il1a、Nfkb1、Cd74、Fos、Junb、Cebpa、Cebpb）相关区域更开放，活化蛋白1（AP-1）和CCAAT/增强子结合蛋白（C/EBP）结合增强、CTCF结合降低；scRNA-seq显示促炎基因（Il1b、Nlrp3、Cxcl2、Saa3、Fos）及氧化应激和糖酵解相关基因上调，LISA提示核因子κB（NF-κB）和炎症转录因子富集。3. KDM6A deletion induces transcriptional and chromatin reprogramming toward increased inflammatory and chemotactic signatures in neutrophils after MI。中性粒细胞scATAC-seq显示多数差异可及区域关闭（1030下/393上），但开放区域关联中性粒细胞活化与趋化基因；转录因子AP-1/C/EBP结合增强、GATA结合降低；scRNA-seq显示趋化和免疫活化基因（Saa3、Junb、Ccl6、Cxcr1、Ccr1、S100a8、Sell、Cxcl2）上调，提示选择性促炎迁移程序。4. Dysregulated monocyte transcriptomic signatures in patients with HF with KDM6A-driven CH。对HFrEF伴/不伴KDM6A CH患者PBMC scRNA-seq发现，KDM6A CH患者经典单核细胞扩增，单核细胞上调髓系分化、免疫调节和白细胞活化基因（CCR2、NFKB1、FOS、JUN、CCL5、STAT5B、IL32、IL7R、MIF及TLR1/2/5/6/8），与小鼠Kdm6a^Δ-Haem髓系炎症特征相似。5. Altered interactions in the cardiac milieu driven by KDM6A CH monocytes。整合患者单核细胞scRNA-seq与公开HFrEF心脏snRNA-seq行CellChat分析，发现KDM6A CH单核细胞向成纤维细胞和心肌细胞的外向信号增强，富集IL-6、CCL、HGF和MHC-I/II通路；体外KDM6A沉默巨噬细胞条件培养基使大鼠心肌细胞搏动频率和肥大增加、人心脏成纤维细胞胶原α1(I)增加。6. Inhibition of IL-1β improves cardiac function after MI in Kdm6a^Δ-Haem mice。对MI后Kdm6a^Δ-Haem小鼠给予抗IL-1β中和抗体（MI后2小时首剂，每周共4次）发现，第4周EF较IgG对照改善，雌雄均受益，EF接近Kdm6a^WT；瘢痕和间质纤维化无显著差异；心脏RNA-seq显示TNF、IL-6、IFNγ和凋亡通路下调，氧化磷酸化和脂肪酸代谢上调、糖酵解下调。

讨论部分总结：KDM6A缺失使造血祖细胞状态改变，MI后放大全身和心脏炎症，重塑髓系细胞染色质并增强AP-1/C/EBP等促炎转录因子结合；人KDM6A CH单核细胞呈相似炎症特征，并可能通过旁分泌异常激活心脏细胞。IL-1β阻断可挽救KDM6A缺失所致心脏功能损害，提示IL-1β依赖炎症是可干预的下游环节。研究局限性包括患者scRNA-seq队列较小、KDM6A突变异质性和X连锁/UTY补偿等问题，机制仍需进一步阐明。研究结论翻译：这些发现表明，KDM6A驱动的CH是免疫失调的驱动因素，IL-1β信号是CH相关HF的潜在治疗靶点。总之，研究人员揭示KDM6A在MI后HF免疫细胞反应中的关键作用；造血系统KDM6A缺失启动炎症性髓系程序、放大全身与心脏炎症、破坏免疫-心脏交互并损害心肌损伤后心脏恢复，IL-1β阻断对心脏功能的挽救突显了靶向该炎症通路的治疗潜力。