通过吡格列酮及其R-对映体靶向炎症可减轻小鼠肥厚型心肌病中的病理性心肌重构

《JACC: Basic to Translational Science》：Targeting Inflammation by Pioglitazone and its R-Enantiomer Mitigates Pathological Myocardial Remodeling in Murine Hypertrophic Cardiomyopathy

　　

肥厚型心肌病（HCM）由肌小节（sarcomeric）突变驱动，这些突变可导致能量失衡并继发炎症。本研究表明，采用吡格列酮或其过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）失活的对映体R-吡格列酮，靶向这一代谢-炎症轴，可逆转小鼠HCM模型中的疾病进展。两种药物均恢复了线粒体功能，包括线粒体丙酮酸载体1（MPC1）水平，并缓解了炎症。值得注意的是，R-吡格列酮显示出更优疗效，在不影响健康对照心脏的情况下，使间质性纤维化降低>95%，心肌肥厚降低33%。这些发现明确了R-吡格列酮作为HCM机制导向型疾病修饰治疗候选药物的前景。

肥厚型心肌病（HCM）是最常见的遗传性心脏病之一，也是年轻人猝死的重要原因。该病在临床上主要表现为进行性心肌肥厚、舒张和收缩功能障碍以及致命性心律失常风险增加；在组织学上则以心肌细胞肥大、间质纤维化和肌纤维排列紊乱为特征。近年来，研究逐渐认识到，HCM并非仅仅是由血流动力学异常或结构改变所驱动，更深层的致病基础在于肌小节基因变异引起的“机械-能量失偶联”，即异常收缩活动和钙循环增加了三磷酸腺苷需求，使心肌细胞长期处于能量负荷状态，继而诱发线粒体功能障碍、活性氧（ROS）增加、抗氧化能力下降，并激活促炎与促纤维化通路，最终推动心肌重构和疾病进展。尽管这一代谢异常与炎症继发激活的上游机制正在被不断确认，现有HCM治疗策略仍主要集中于症状缓解和梗阻控制，对非梗阻型或疾病早期阶段缺乏有效的疾病修饰手段。因此，针对代谢失衡和炎症反应这一共同病理轴线开展干预，具有重要理论价值和临床转化意义。

本研究发表于《JACC: Basic to Translational Science》，研究人员围绕吡格列酮及其R-对映体是否能够作为HCM疾病修饰治疗药物展开研究。吡格列酮是一种噻唑烷二酮类药物，已知具有抗炎、抗纤维化以及线粒体稳定作用，但其经典应用受限于PPARγ相关不良反应。R-吡格列酮被认为保留了有益的抗炎和线粒体保护效应，同时可能摆脱PPARγ介导的不良反应。研究人员使用携带Myh6 Arg719Trp变异的经典遗传性HCM小鼠模型，评估吡格列酮和R-吡格列酮对心肌肥厚、纤维化、代谢异常和炎症反应的影响，并进一步从转录组、蛋白质组以及组织病理层面验证其作用机制。研究结果显示，这两种药物均可显著逆转HCM相关病理重构，其中R-吡格列酮在减轻纤维化方面疗效尤其突出，提示其有望成为一种基于机制的新型HCM疾病修饰治疗候选方案。

就主要技术方法而言，研究人员采用携带Myh6 Arg719Trp变异的α-MHC719/+雄性小鼠，并用环孢素A加速疾病表型形成；通过经胸超声心动图评估左心室壁厚及心功能，通过Masson三色染色定量间质纤维化，通过CD68与IBA1免疫组织化学染色评估巨噬细胞浸润；对左心室组织实施RNA测序（RNA-seq）和定量蛋白质组学分析，并以血浆超敏核酸连接免疫夹心测定（NULISA）分析系统性炎症特征。

Pio and its R-enantiomer attenuate cardiac hypertrophy in vivo
研究人员首先通过经胸超声心动图评价体内心肌肥厚表型。结果显示，未经治疗的α-MHC719/+小鼠较野生型（WT）对照出现显著左心室肥厚，提示该模型成功再现HCM典型结构改变。给予吡格列酮或R-吡格列酮治疗后，最大舒张末期左心室壁厚分别下降约29%和33%，均接近WT水平。进一步地，在健康WT小鼠中应用这两种药物并未诱发心肌肥厚，说明其作用更倾向于纠正疾病相关病理过程，而非对正常心脏产生非特异性结构影响。该部分结果表明，两种药物均可在体内有效减轻HCM相关心肌肥厚，而R-吡格列酮略显示出更强的改善幅度。

Attenuation of Myocardial Fibrosis in α-MHC719/+ Mice by pio and R-pio
随后，研究人员通过Masson三色染色评价心肌间质纤维化。未经治疗的α-MHC719/+小鼠出现显著纤维化增加，而吡格列酮治疗使纤维化面积下降约65%，R-吡格列酮则使纤维化接近基线水平，降幅超过95%。这一结果与形态学观察一致，显示R-吡格列酮在抑制心肌间质胶原沉积方面明显优于消旋体吡格列酮。与此同时，WT小鼠接受药物处理后未见间质纤维化增加，进一步支持其较好的疾病特异性效应。该部分结果说明，代谢-炎症轴干预不仅能够减轻肥厚，而且对HCM进展中的关键病理终点——纤维化——具有显著抑制作用。

RNA sequencing identifies therapeutic modulation of metabolic, mitochondrial, and inflammatory pathways in the left ventricle of α-MHC719/+ mice
为阐明结构改善背后的分子基础，研究人员对左心室组织进行了RNA测序。结果发现，未经治疗的α-MHC719/+小鼠相较WT存在大量差异表达转录本，通路富集分析显示，疾病状态下出现明显的转录重编程，其特征为代谢功能和线粒体相关过程受抑，而炎症、应激和重构相关通路被激活。吡格列酮和R-吡格列酮治疗后，这些异常转录特征大部分得到纠正，提示药物作用并非局限于终末表型，而是深入影响HCM的核心分子病理网络。

Suppression of mitochondrial and metabolic signaling
在代谢层面，未经治疗的HCM小鼠心脏中，脂肪酸摄取和β-氧化相关基因表达普遍下降，如Fabp3、Acsl1、Hadha、Hadhb和Ech1等，提示脂质底物利用能力减弱。同时，葡萄糖代谢出现病理性“代谢转换”，表现为非胰岛素依赖性转运体Slc2a1（GLUT1）上调，而胰岛素依赖性转运体Slc2a4（GLUT4）下调，反映心肌从相对高效的底物利用状态转向代偿性但效率较低的代谢模式。在线粒体能量生成方面，三羧酸循环（TCA）及电子传递链复合体I至IV多个关键组分表达降低，说明心肌处于广泛的线粒体呼吸抑制状态。治疗后，这些脂肪酸氧化酶、线粒体呼吸链亚基及能量代谢通路表达均恢复至接近WT水平，提示吡格列酮及R-吡格列酮能够阻断HCM中的代谢压抑状态并改善线粒体生物能学。

Activation of structural remodeling, hypertrophic stress, and stress pathways
与代谢抑制相对应，未经治疗的α-MHC719/+小鼠心脏中，细胞外基质重塑、血管生成调控、细胞-基质黏附、Wnt、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）及SMAD结合等促重构信号显著增强。此外，氧化应激标志物、凋亡相关基因以及促炎趋化因子如Ccl2、Ccl6和Spp1表达升高，而抗氧化分子Prdx5下降，提示疾病心肌存在明显的应激和炎症激活状态。两种药物处理均可有效抑制这些异常通路，并使Nppa、Myh7等肥厚和胎儿基因程序标志物表达趋于正常。该结果表明，药物治疗不仅改善能量代谢，也同步抑制了与病理性重构紧密相关的下游应激和炎症转录程序。

Proteomic evidence supports transcriptomic findings and indicates therapeutic recovery
为在蛋白水平验证转录组结果，研究人员进一步进行了定量蛋白质组学分析。结果与RNA-seq高度一致：未经治疗的HCM小鼠表现出明显的线粒体呼吸相关蛋白耗竭，而炎症和增殖/重构相关蛋白上调。尤其重要的是，线粒体丙酮酸载体1（MPC1）在疾病模型中显著下降，而经吡格列酮或R-吡格列酮治疗后恢复至接近WT水平。由于MPC复合体在丙酮酸进入线粒体、维持氧化代谢和能量稳态中具有关键作用，这一发现为药物改善线粒体底物通量和稳定心肌能量供应提供了重要证据。同时，MPC2和长链酰基辅酶A合成酶4（ACSL4）在各组之间未见明显变化，提示MPC1可能是本研究中更突出的相关节点。该部分结果从功能蛋白层面支持两种药物确实推动了代谢与线粒体网络的恢复。

Validation of inflammatory signaling: Macrophage infiltration and systemic inflammatory tone
研究人员随后通过免疫组织化学对炎症特征进行细胞层面验证。结果显示，未经治疗的α-MHC719/+小鼠左心室间质中IBA1⁺和CD68⁺巨噬细胞明显积聚，证明疾病心肌存在显著局部免疫细胞浸润。经吡格列酮或R-吡格列酮治疗后，巨噬细胞数量显著下降并接近WT水平，说明药物可有效缓解心肌局部炎症。另一方面，血浆NULISA分析显示，全身炎症改变相较局部心肌炎症更为有限，并未出现广泛、非特异性的细胞因子风暴；其中仅趋化因子Ccl17和免疫调节因子Il10升高具有统计学意义，而R-吡格列酮处理后这两项异常不再显著。该结果提示，在该模型中炎症主要表现为组织局部、自主性应答，更可能源于心肌细胞代谢压力和损伤，而非全身性免疫异常。药物通过纠正上游代谢缺陷，减弱趋化信号，从而同时缓解巨噬细胞浸润与纤维化进程。

讨论部分强调，本研究的核心贡献在于证明：HCM中存在一个由线粒体生物能障碍、应激基因重激活和局部炎症共同构成的“致病三联征”，而吡格列酮及其R-对映体能够协同逆转这一病理网络。研究支持HCM的病理进展并非单纯由力学异常决定，而是与心肌代谢崩解及继发炎症密切相关。R-吡格列酮的价值尤其突出，因为其在减轻纤维化方面优于消旋体，同时理论上规避了PPARγ相关不良反应，显示出更好的临床转化潜力。论文亦指出若干局限，包括部分转录组样本采用混样、应用环孢素A加速表型、R-对映体体内可能存在部分外消旋、R-吡格列酮诱导CCL5升高的意义尚待阐明、其精确分子靶点和下游通路仍未完全明确，以及结论目前仅基于单一小鼠模型，仍需在人源诱导多能干细胞来源心肌细胞或人类心肌组织中进一步验证。

研究结论部分可译为：研究确定了HCM中存在显著的代谢与炎症缺陷，这些异常驱动了结构性病程进展。吡格列酮和R-吡格列酮通过恢复线粒体完整性并消除局部炎症，有效中断了这一致病性恶性循环。这些发现支持HCM治疗范式从单纯血流动力学管理转向代谢治疗。