《Frontiers in Immunology》：Defective efferocytosis links autonomic dysfunction and atrial fibrillation: multi-omics integration and in vivo validation
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摘要
心房颤动（atrial fibrillation, AF）是最常见且临床意义重大的需治疗性心律失常。尽管已知自主神经系统（autonomic nervous system, ANS）的交感支与迷走支失衡可触发并维持AF，但其潜在机制尚未完全阐明，且目前尚
摘要
心房颤动（atrial fibrillation, AF）是最常见且临床意义重大的需治疗性心律失常。尽管已知自主神经系统（autonomic nervous system, ANS）的交感支与迷走支失衡可触发并维持AF，但其潜在机制尚未完全阐明，且目前尚无针对ANS调控的临床获批抗心律失常药物。研究人员在临床队列中开展靶向液相色谱-串联质谱（LC–MS/MS）检测，对血浆39种神经递质进行定量。为识别共有机制，整合心房转录组与交感神经激活数据集，联合差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）、加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis, WGCNA）、富集分析、免疫浸润分析及机器学习特征筛选，并进行计算机模拟对接。体内验证采用血管紧张素Ⅱ（angiotensin Ⅱ, Ang Ⅱ）输注小鼠模型并给予缬沙坦干预，包括经食管快速起搏、免疫染色、免疫印迹及胞葬作用定量。结果显示，AF患者血浆呈现自主神经失衡特征（单胺类神经递质上调，胆碱类神经递质下调）。ANS–AF生物信息学分析确定枢纽基因为CDKN2D、FYTTD1、LRR1与POPDC3。免疫分析明确CD47介导的胞葬作用为关键连接环节。体内实验中，Ang Ⅱ诱导自主神经重构、钙处理抑制、凋亡增加伴CD47/SIRPα上调、胞葬作用受损及炎症信号增强；缬沙坦可部分逆转上述改变。多组学与体内证据提示存在ANS–免疫–心房重构轴，其中CD47–SIRPα依赖的胞葬作用阻滞与心房炎症及AF易感性高度相关，缬沙坦可作为该通路的临床相关调节剂。
研究背景与意义
心房颤动（AF）是卒中与心力衰竭的重要前驱疾病，全球患病率持续上升，给医疗系统带来沉重负担。自主神经系统（ANS）通过交感与迷走神经调控心脏电传导，其失衡被认为是AF发生与维持的核心机制之一。然而，ANS失衡如何具体驱动心房电与结构重构仍不明确，且目前尚无专门靶向ANS的抗心律失常药物获批。既往研究表明，炎症尤其是心外膜脂肪组织免疫浸润在AF发病中起关键作用，而ANS可主动调节局部免疫反应，形成“自主神经–免疫–心房重构”交互网络。在此背景下，中国中医科学院广安门医院的研究人员开展了一项多组学研究，结合临床队列与动物实验，旨在解析ANS失衡促进AF的具体分子机制，并探索现有药物的潜在新靶点。该研究发表于《Frontiers in Immunology》。
关键技术方法
研究纳入中国中医科学院广安门医院2022年6月至12月的临床队列，包含阵发性AF、持续性AF患者及年龄匹配的健康对照，采集空腹血浆进行靶向神经递质代谢组学检测。整合GEO数据库中AF心房组织与交感神经分化转录组数据，通过差异表达基因（DEG）分析、加权基因共表达网络分析（WGCNA）、功能富集、免疫浸润分析及三种机器学习算法筛选共享枢纽基因。采用血管紧张素Ⅱ（Ang Ⅱ）输注C57BL/6J小鼠构建AF易感性模型，设生理盐水对照组、Ang Ⅱ组及Ang Ⅱ+缬沙坦干预组，通过超声心动图、经食管快速起搏评估心房结构与电生理表型，结合免疫荧光、免疫印迹及胞葬作用定量验证分子机制。
研究结果
3.1 AF患者的神经代谢改变
研究人员对100例参与者（70例AF患者，30例窦性心律对照）的空腹血浆进行39种神经递质靶向检测。结果显示，AF患者存在自主神经失衡特征：单胺类神经递质（如5-羟基吲哚乙酸、5-羟色胺、L-酪氨酸）上调，胆碱类神经递质（如乙酰胆碱、多巴胺、L-色氨酸）下调，提示交感神经兴奋性增强与相对迷走神经抑制。
3.2 ANS失衡相关AF的共享基因鉴定
整合三个AF转录组数据集（GSE41177、GSE115574、GSE79776）与交感神经激活数据集（GSE80689），去除批次效应后分别筛选出2205个AF差异基因与2616个交感神经分化差异基因，取交集获得297个共享差异基因。通过WGCNA分析，在AF数据集中确定与疾病最相关的蓝绿色模块，在交感神经激活数据集中确定棕色模块，两模块交集得到9个重叠基因，包括CD47、FYTTD1等。
3.3 基于机器学习的共享枢纽基因识别
联合三种机器学习算法（LASSO回归、支持向量机递归特征消除、随机森林）进一步筛选枢纽基因。最终确定CDKN2D、POPDC3、FYTTD1与LRR1为ANS失衡相关AF的共享枢纽基因，其在AF与交感神经激活数据中均呈现显著表达变化。
3.4 AF诊断效能建模与评估
四个枢纽基因在AF组中均显著上调，其中POPDC3的诊断效能最优（AUC=0.908），其余基因AUC均>0.80。基于四基因构建的联合诊断模型AUC达0.949，优于单个基因，具备良好临床应用潜力。
3.5 单基因集富集分析与免疫浸润分析
单基因GSEA显示枢纽基因显著富集于紧密连接、趋化因子信号通路、Toll样受体（TLR）通路、核因子-κB（NF-κB）信号通路等炎症相关通路。免疫浸润分析表明，AF与ANS组均存在M0巨噬细胞减少、M1/M2巨噬细胞极化增强、肥大细胞与中性粒细胞浸润增加，且枢纽基因表达与促炎免疫细胞亚群呈显著正相关。
3.6 缬沙坦与枢纽基因的分子对接
计算机模拟分子对接显示，缬沙坦与CDKN2D、FYTTD1、LRR1、POPDC3的结合能分别为-6.4、-5.9、-6.8、-6.3 kcal/mol，均<-5 kcal/mol，提示二者具有良好结合亲和力。
3.7 缬沙坦减轻Ang Ⅱ诱导小鼠的自主神经重构
Ang Ⅱ输注小鼠出现左房扩大、左心室收缩功能下降、AF诱导率与持续时间显著增加，伴心肌细胞排列紊乱、炎症浸润与纤维化。缬沙坦干预可部分逆转上述心房结构重构与电生理异常。分子水平上，Ang Ⅱ上调CDKN2D、FYTTD1、POPDC3的mRNA与蛋白表达，降低副交感神经标志物胆碱乙酰转移酶（ChAT）水平，升高交感神经标志物酪氨酸羟化酶（TH）水平，并抑制钙处理蛋白L型钙通道（Cav1.2）与肌浆网/内质网钙ATP酶2a（SERCA2a）表达；缬沙坦可部分恢复这些改变，改善自主神经与钙处理重构。
3.8 胞葬作用介导的炎症放大ANS失衡相关心房重构
生物信息学分析与体内实验一致指向CD47介导的胞葬作用缺陷为关键机制。Ang Ⅱ输注小鼠心房凋亡细胞（TUNEL阳性）与CD47表达显著增加，CD47与TUNEL空间共定位增强；同时巨噬细胞“别吃我”受体SIRPα表达上调，与巨噬细胞标志物CD68共定位增强，导致胞葬效率显著降低，伴随IL-6、TNF-α、IL-1β等促炎因子升高及NF-κB信号激活。缬沙坦可部分抑制CD47/SIRPα上调，恢复胞葬效率，并减轻下游炎症反应。
讨论与结论
研究人员通过多组学整合与体内验证，提出并证实了一条“ANS失衡–CD47–SIRPα依赖的胞葬作用缺陷–炎症放大–心房重构–AF易感性增加”的新型病理轴。该研究首次将胞葬作用障碍确立为连接自主神经功能紊乱与心房损伤的关键免疫环节，为理解AF发病机制提供了全新视角。缬沙坦除降压外，可通过调节该通路减轻心房重构与AF易感性，为其临床用于AF防治提供了机制依据。研究也存在一定局限，如临床神经递质数据为血浆系统性指标，无法直接反映心房局部神经活性；ANS数据集样本量有限；缺乏CD47–SIRPα轴的特异性功能验证实验。未来需在大样本独立队列与特异性干预模型中进一步验证该通路的因果性。总体而言，该研究为AF的免疫靶向治疗提供了新的候选方向与理论支撑。
