《METABOLISM-CLINICAL AND EXPERIMENTAL》：Apolipoprotein M: A liver-derived lipid-binding protein protects against heart failure with preserved ejection fraction by inhibiting TGF-β signaling
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摘要背景内脏脂肪和肝脏脂肪以及相关的炎症被认为是射血分数保留的心力衰竭（HFpEF）的重要特征。载脂蛋白M（ApoM）是一种由肝脏产生的脂质结合蛋白，具有抗炎和保护心脏的作用，其在肥胖状态下表达水平会下降。然而，它在HFpEF中的作用尚不明确。方法利用整合生物信息学和机器学习方法
摘要
背景
内脏脂肪和肝脏脂肪以及相关的炎症被认为是射血分数保留的心力衰竭（HFpEF）的重要特征。载脂蛋白M（ApoM）是一种由肝脏产生的脂质结合蛋白，具有抗炎和保护心脏的作用，其在肥胖状态下表达水平会下降。然而，它在HFpEF中的作用尚不明确。
方法
利用整合生物信息学和机器学习方法分析了英国生物银行中的血浆蛋白质组数据。通过高脂饮食结合Nω-硝基-L-精氨酸甲酯（L-NAME）建立了HFpEF的小鼠模型。通过重组腺相关病毒8型介导的过表达和敲低实验，以及全基因组ApoM敲除小鼠，研究了ApoM的作用。同时运用RNA测序和共免疫沉淀（CO-IP）技术探究其背后的分子机制。
结果
血浆蛋白质组分析显示ApoM是一种与心力衰竭相关的蛋白质。血浆中ApoM含量较低与心力衰竭的发生独立相关，但与左心室射血分数（LVEF）无关联。在HFpEF小鼠模型中，循环中的ApoM水平与舒张功能障碍的严重程度呈负相关。ApoM缺乏会加重舒张功能障碍和不良的心肌重构，而肝脏特异性ApoM过表达则能减轻这些变化。从机制上来看，ApoM通过与TGF-β受体1型（TGFBR1）和TGFBR2相互作用，抑制TGF-β/SMAD2/3通路介导的心脏纤维化信号传导。使用SB505124药物抑制TGFBR1可改善ApoM敲除小鼠的HFpEF表现。
结论
ApoM作为一种新的肝心交互作用介质，可通过抑制TGF-β信号通路来预防HFpEF。它有望成为治疗HFpEF的潜在靶点。
引言
射血分数保留的心力衰竭（HFpEF）现已被公认为全球范围内心力衰竭的主要类型[1]。目前可用的治疗方法十分有限[2]–[6]，因此相比射血分数降低的心力衰竭（HFrEF）[6]–[7]，HFpEF更亟需有效的临床解决方案。近期研究指出，HFpEF与内脏脂肪以及相关的促炎和代谢紊乱存在密切关联[8]。内脏脂肪的增加还是连接HFpEF与糖尿病这一常见合并症的关键因素[9]。最近，Packer提出了HFpEF的脂联素假说，进一步强调了脂联素失调和脂肪组织相关炎症在其发病机制中的核心作用[10]。
与大多数在肥胖状态下水平升高的脂联素不同，载脂蛋白M（ApoM）的水平反而会下降。ApoM于1999年首次被发现，主要由肝脏产生，大约5%的高密度脂蛋白（HDL）颗粒和不到2%的低密度脂蛋白（LDL）颗粒会携带它[11]–[13]。先前的研究表明，ApoM具有抗动脉粥样硬化、抗炎、抗氧化和抗凋亡作用，还能保护内皮功能[14]–[18]。最近的临床研究也显示，即使调整了缺血病因、HDL胆固醇以及作为HDL主要成分的载脂蛋白A-I（ApoA-I）等因素后，血浆中ApoM水平较低仍与心力衰竭患者的不良预后存在独立关联[19]。此外，在同时患有HFpEF和糖尿病的患者中，ApoM可解释糖尿病与心血管死亡、心脏骤停或心力衰竭住院风险之间72%的关联度[20]。动物模型研究也进一步证明了ApoM的保护心脏作用：在多柔比星诱导的急性心肌损伤小鼠模型中，ApoM可通过鞘氨醇-1-磷酸（S1P）途径减少溶酶体损伤并维持自噬功能，从而减轻心肌病[21]。在缺血再灌注损伤模型中，给予ApoM-Fc融合蛋白也能激活内皮S1P受体，保护内皮功能并减少心肌损伤[22]。
综合以上信息，我们推测血浆中ApoM水平降低可能参与了HFpEF的发病和发展过程，且ApoM有望成为该疾病的潜在治疗靶点和生物标志物。因此，本研究旨在阐明ApoM在HFpEF中的功能作用及其背后的病理机制。
章节节选
研究人群
英国生物银行（UKB）是一个前瞻性队列研究，纳入了50万多名40–69岁的个体，这些参与者来自英国22个检测中心，数据收集时间为2006–2010年[23]。该研究获得了西北多中心研究伦理委员会的批准（批准号：16/NW/0274），所有参与者在入组前都签署了书面知情同意书。基线评估包括触摸屏问卷调查、身体测量、生物样本分析以及对健康相关结果的全面评估。
HFpEF小鼠的循环ApoM水平降低，且与舒张功能呈负相关
利用英国生物银行的前瞻性队列数据，我们对421名基线时患有心力衰竭的参与者以及51,523名没有心力衰竭的参与者的血浆蛋白质组谱进行了整合生物信息学和机器学习分析（见图S1A）。这些参与者的基线特征见表S3。差异表达分析共发现了915个差异表达蛋白，其中包括822个表达上升的蛋白和93个表达下降的蛋白（见图S2A）。功能富集分析（见图S2B–D）和蛋白质互作网络分析共识别出了44个
讨论
在本研究中，我们发现一种由肝脏产生的载脂蛋白ApoM能够预防HFpEF的发生发展。对英国生物银行中的心力衰竭患者队列进行分析后发现，这些患者的血浆ApoM含量显著降低。在HFpEF小鼠模型中，循环中的ApoM水平同样下降，并且与舒张功能障碍的严重程度呈负相关。ApoM缺乏会加剧舒张功能障碍和不良的心脏重构，而肝脏特异性ApoM过表达则
结论
总之，本研究确定了一种由肝脏产生的脂质结合蛋白ApoM，它是预防HFpEF发生发展的重要保护因子。无论是心力衰竭患者还是经过双重诱导方案产生HFpEF的小鼠，其体内ApoM水平均有所下降。ApoM通过直接与TGFBR1和TGFBR2结合，抑制受体活化，进而阻断下游的SMAD2/3信号通路，从而发挥保护心脏的作用。这些发现揭示了一种此前未被认识到的
CRediT作者贡献说明
杨红：论文撰写——审阅与编辑、论文撰写——初稿、可视化分析、软件应用、方法设计、数据整理。梅帅：方法设计、实验研究。何毅：软件应用、数据整理。蔡子阳：结果验证、研究资源准备。李帆：正式数据分析、数据整理。王红：研究指导、资金筹集、概念构思。江江刚：实验研究、正式数据分析、概念构思。
伦理声明
本研究遵循《赫尔辛基宣言》的要求。研究已获得西北多中心研究伦理委员会的批准（批准号：16/NW/0274），所有参与者在入组前都签署了书面知情同意书。英国生物银行的数据是通过编号为95608的获批申请获取的。动物实验则获得了华中科技大学同济医院动物伦理委员会的批准（批准号：TJH-202311014），并且实验过程遵循ARRIVE指南进行。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究所报告研究成果的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究使用了英国生物银行的资源（申请编号：95608）。作者感谢所有英国生物银行参与者以及研究团队所付出的努力与奉献。
Hong Yang|Shuai Mei|Yi He|Ziyang Cai|Fan Li|Hong Wang|Jiangang Jiang
华中科技大学同济医学院同济医院内科心脏病科，中国武汉430030
