左心房(left atrium, LA)功能障碍与脑小血管病(cerebral small vessel disease, CSVD)的血浆蛋白质组学特征

《JACC: Basic to Translational Science》：Plasma Proteomic Signatures of Left Atrial Dysfunction and Cerebral Small Vessel Disease

　　

降低的左心房（left atrium, LA）储备应变（reservoir strain, LASr）与脑小血管病（cerebral small vessel disease, CSVD）相关。在无心房颤动（atrial fibrillation, AF）的记忆门诊患者中，LASr和LA通道应变（conduit strain, LAScd）与白质高信号体积（white matter hyperintensity volume, WMHv）及脑微梗死（cerebral microinfarct, CMI）显著相关。研究人员通过对1441种血浆蛋白进行蛋白质组学分析，鉴定出23种蛋白与LASr显著相关，425种与LAScd相关，199种与WMHv相关，247种与CMI相关。其中13种蛋白共同关联于LA应变与CSVD，8种蛋白对LA应变与CSVD之间的关联显示出显著的中介效应（mediation effect），包括肿瘤坏死因子受体超家族成员（tumor necrosis factor receptor superfamily member, TNFRSF）-11A、TNFRSF1B、TNFRSF10B、胱抑素C（cystatin-C）、连粘蛋白-4（nectin-4）、胰岛素样生长因子结合蛋白（insulin-like growth factor–binding protein, IGFBP）、CD27及brorin。偏相关网络分析亦支持TNFRSF11A和IGFBP在研究对象中具有高度互联性。这些血浆蛋白可为连接LA功能障碍与CSVD的病生理机制提供线索。

左心房(left atrium, LA)功能障碍与脑小血管病(cerebral small vessel disease, CSVD)关联之血浆蛋白质组学特征研究解读

本研究发表于《JACC: Basic to Translational Science》。既往研究表明降低的LA应变（特别是LASr和LAScd）与CSVD影像学标志（白质高信号white matter hyperintensity, WMH；脑微梗死cerebral microinfarct, CMI）相关，且这种关联可能独立于AF存在，提示心房心肌病（atrial cardiomyopathy, AtCM）本身即可通过系统性炎症、内皮功能障碍或微栓塞参与CSVD发生。然而，连接AtCM与CSVD的具体分子病理机制及循环生物标志物尚不明确。本研究假设多种病生理过程介导LA机械功能减低与CSVD的关联，因此在新加坡记忆门诊无AF的患者队列中，采用高通量血浆蛋白质组学结合超声心动图LA应变及脑部MRI评估，筛选共同关联蛋白并探讨其潜在中介作用，以揭示心脑轴（heart-brain axis）串话的分子基础。

研究人员纳入新加坡两家公立医疗机构记忆门诊患者，排除既往或新发AF及图像质量不合格者，最终228例进入分析。采集基线静脉血进行Olink Explore 1536平台血浆蛋白质组检测（1441种蛋白，Normalized Protein eXpression, NPX单位）。经胸超声心动图（transthoracic echocardiography, TTE）采用二维斑点追踪（speckle-tracking echocardiography）测量LA三相应变——储备应变（LASr）、通道应变（LAScd）、收缩期应变（LASct）。脑MRI（3T）评估CSVD指标：WMHv（Accubrain自动容积分析）、CMI（T₁/T₂/FLAIR序列<3 mm低/高信号皮层病灶）、脑微出血（cerebral microbleed, CMB；Brain Observer Microbleed Scale）。统计分析采用多变量线性/逻辑回归校正年龄、性别及心血管危险因素（cardiovascular risk factors, CVRF：高血压、糖尿病、高脂血症），错误发现率（false discovery rate, FDR, q<0.05）控制多重比较；对LA应变与CSVD共同关联蛋白行探索性中介分析（mediation analysis, regmedint包）；采用ACCORD算法构建血浆蛋白偏相关网络（partial correlation network）并在Cytoscape可视化。

Association of LA Strain and LAVI With Cerebral Small Vessel Disease

在多变量校正模型中，LAScd独立负相关于WMHv（β=-0.05, 95%CI:-0.09~-0.01, P=0.015）；LASr（aOR:0.90, 95%CI:0.84~0.97, P=0.005）与LAScd（aOR:0.84, 95%CI:0.74~0.94, P=0.006）均独立负相关于CMI；LAVI及LASct与各CSVD指标无显著关联。提示LA储备及通道功能受损与CSVD负荷相关。

Protein signatures of LA strain

年龄性别校正后，23种蛋白与LASr显著相关（如SPINK1、IGFBP-4、Cystatin-C等），425种与LAScd显著相关（如Cystatin-C、RARRES-2、SPINK1、IL-19等），LASct无显著关联蛋白。通路富集显示TNF结合及细胞因子信号通路在LASr/LAScd相关蛋白中过代表征。

Protein signatures of CSVD

199种蛋白与WMHv显著相关（如NfL、CCL27、CA4等），247种与CMI显著相关（如TNFRSF10B、GFRA1、SCARF2、IGFBP-4、TNFRSF1A等）。WMHv相关蛋白富集于细胞外基质（extracellular matrix, ECM）组织、NF-κB信号及细胞黏附；CMI相关蛋白富集于IGFBP调节/IGF转运、信号转导及炎症反应。

Shared protein signatures between LA strain and CSVD

13种蛋白共同关联于LASr、LAScd、WMHv及CMI，包括brorin、TNFRSF10B、SPINK1、RELT、TNFRSF1B、IGFBP-4、progranulin、SORCS2、nectin-4、CD27、RARRES-2、Cystatin-C、TNFRSF11A。

Proteins mediating the observed associations of LA strain indices and CSVD markers

中介分析显示：LASr与CMI的关联被上述13种蛋白中10种显著中介（完全中介），其余为部分中介；LAScd与WMHv的关联被11种显著中介（完全中介），其余为部分中介；LAScd与CMI无完全中介但11种呈部分中介。其中TNFRSF11A、TNFRSF1B、TNFRSF10B、Cystatin-C、nectin-4、IGFBP-4、CD27及brorin共8种蛋白对LASr-CMI及LAScd-WMHv两条通路的关联均有显著中介作用。Progranulin对LAScd-WMHv中介效应最强，TNFRSF10B对LA应变-CMI中介比例最大。

Network analysis of plasma proteins

偏相关网络中与LAScd、WMHv及CMI均非零偏相关的95个蛋白构成子网络，节点连通度最高者为TNFRSF11A、GDF-15、SPINK1、CD83、ASGR1、FSTL3、RARRES-2、WFDC2、TNFRSF10A及IGFBP-4；其中TNFRSF11A与IGFBP-4兼具显著中介效应及高网络连通度。

讨论部分指出，本研究首次在无AF人群中报道LA应变与CSVD共享的循环蛋白质组特征，LA功能障碍相关蛋白富集于TNF信号及炎症-纤维化通路，CSVD相关蛋白富集于ECM重塑与炎症。8种共同中介蛋白涉及免疫应答（CST3、TNFRSF11A、TNFRSF10B、TNFRSF1B、nectin-4、CD27）、凋亡（TNFRSF10B/TNFRSF1B/CD27）、ECM重塑（CST3/TNFRSF10B）、细胞黏附（brorin/nectin-4）及神经分化/保护（brorin、IGFBP-4）。特别值得注意的是TNFRSF11A（RANK）可通过RANKL诱导心房间质纤维化致AtCM，并通过NF-κB活化促神经炎症或影响血管钙化/僵硬度参与CSVD；IGFBP-4可调控胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1, IGF-1）生物利用度，在心脏与脑缺血中具双向调节作用。两者在心脑轴串话中可能为核心介质。研究受横断面设计、样本量及未校正肾功能等因素限制，结论需外部队列验证。

Conclusions（结论部分翻译）

在无AF患者中，研究人员识别出 underpinning LA机械功能与CSVD的蛋白特征，13种共同关联蛋白中8种潜在中介LA应变与CSVD的观测关联。结果提示TNFRSF11A和IGFBP-4可能在链接AtCM与CSVD中发挥机制性作用，未来需进一步阐明其在心脑轴中的病生理角色。