《International Journal of Molecular Sciences》：NEAT1 Coordinates a PDLIM5–CACNA1C Regulatory Program Associated with a Potentially Arrhythmogenic Cardiomyocyte State in the Border Zone During Early Myocardial Infarction
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早期心肌梗死（MI）患者发生恶性室性心律失常的风险高，但梗死后致心律失常相关的细胞类型特异性分子图景尚未被系统刻画。研究人员整合单核转录组与空间转录组，界定早期MI中心肌细胞亚群，并剖析以NEAT1为中心的调控网络如何驱动离子通道重塑。研究人员重新分析术后人类
早期心肌梗死（MI）患者发生恶性室性心律失常的风险高，但梗死后致心律失常相关的细胞类型特异性分子图景尚未被系统刻画。研究人员整合单核转录组与空间转录组，界定早期MI中心肌细胞亚群，并剖析以NEAT1为中心的调控网络如何驱动离子通道重塑。研究人员重新分析术后人类心脏单核转录组数据，鉴定出位于梗死边界区的独特亚群，称为致心律失常潜能心肌细胞（aCMs，arrhythmia-potential cardiomyocytes），其以显著离子通道重塑为特征。基因共表达网络分析发现两个与aCMs高度相关的模块，其中NEAT1与钙通道基因CACNA1C及LIM结构域蛋白PDLIM5相关。三者在大鼠缺氧心肌细胞中均上调；siRNA介导敲低证实NEAT1沉默可下调CACNA1C与PDLIM5表达，与计算机敲除预测一致。ceRNA网络进一步鉴定hsa-miR-204-5p/211-5p为关键介质。结果表明，早期MI边界区心肌细胞存在由NEAT1升高驱动的离子通道重塑，NEAT1可能通过microRNA介导的ceRNA网络调控CACNA1C与PDLIM5，靶向NEAT1值得进一步研究以预防早期MI恶性心律失常。
研究背景方面，心肌梗死（MI）仍是全球主要死亡原因，恶性室性心律失常是急性期内猝死的主导机制。临床观察显示早期MI，尤其是症状出现后5天内，心律失常易感性显著升高；然而既有机制研究多聚焦离子通道重塑、缝隙连接功能障碍、钙处理异常或肌成纤维细胞聚集等孤立病理过程，且常在批量组织水平开展，早期MI中决定心律失常易感性的细胞类型特异性分子图景未被系统揭示。单核RNA测序（snRNA-seq，single-nucleus RNA sequencing）与空间转录组虽已用于心肌病心脏修复研究，但未被系统用于早期MI后心律失常易感性分子基础。因此，研究人员通过开展人类心脏单核与空间转录组整合分析，鉴定边界区特异心肌细胞状态，并解析NEAT1中心调控轴。
主要关键技术方法方面，研究人员使用已发表人类MI空间多组学队列的snRNA-seq与Visium空间转录组数据，并以独立早期MI人类单细胞数据集作验证；方法涵盖基于Seurat的亚群重聚类、基因本体（GO）与基因集变异分析（GSVA，gene set variation analysis）、Monocle 3伪时间与scTour RNA速率分析、基于参考签名的空间亚群评分、CellChat细胞间通讯分析、hdWGCNA（high-dimensional weighted gene co-expression network analysis）共表达网络、scTenifoldNet与GeneKI计算机敲除、新生大鼠心室肌细胞（NRVMs，neonatal rat ventricular myocytes）缺氧模型及AC16人心肌细胞系中siRNA敲低、RT-qPCR、Western blot与Fluo-4钙成像。
2.1. Identification of Arrhythmia-Potential Cardiomyocytes in Early-Stage MI：研究人员通过重新分析人类MI后snRNA-seq数据定义aCMs；细胞比例分析显示aCMs富集于早期MI，晚期MI与对照几乎缺失。GO分析富集于心肌收缩与心室肌细胞动作电位调控，GSVA显示脂肪酸β-氧化保留而离子通道通路改变，KCNQ1、CACNA1C、SCN5A表达升高。独立数据集UCell评分与标志基因小提琴图支持aCM表型可推广。结论为早期MI存在以离子通道重塑和代谢相对保留为特征的aCM状态。
2.2. Arrhythmia-Potential Cardiomyocytes Localize to the Infarct Border Zone in Early-Stage MI：Monocle3伪时间将aCMs定位于健康与损伤心肌细胞之间，scTour RNA速率显示其偏离典型hCM→iCM→dCM轨迹，沿hCM到aCM轨迹离子通道基因表达陡增。空间转录组显示aCMs几乎只存于早期MI边界区，且与成纤维细胞丰富区域部分共定位。CellChat显示aCMs通讯强度略低于健康心肌细胞（hCMs，healthy cardiomyocytes），PTPRM下降、NRXN与FN1信号增强。结论为aCMs主要驻留早期MI梗死边界区并与基质细胞信号改变相关。
2.3. Construction of Weighted Co-Expression Network and Identification of aCM-Related Key Modules：hdWGCNA得到11个模块，模块5（M5）在aCMs升高、模块10（M10）耗减。M5核心含CACNA1C、KCNQ1、THBS1，M10核心含FN1、TIMP1、CD163。相关网络显示NEAT1与PDLIM5同CACNA1C高度相关。NRVMs缺氧6小时转录层面Neat1、Pdlim5、Cacna1c上调，蛋白层面仅PDLIM5显著增加。结论为NEAT1可能是驱动aCM致心律失常表型的枢纽。
2.4. NEAT1 Regulates CACNA1C and PDLIM5 Expression：scTenifoldNet与GeneKI虚拟敲除均预测NEAT1缺失会扰动CACNA1C与PDLIM5；NRVMs中siRNA敲低NEAT1使CACNA1C与PDLIM5在mRNA与蛋白水平下调。小鼠边界区时序数据（GSE110209）中三者第3天达峰并严格相关，假手术心脏无此相关。结论为NEAT1对CACNA1C/PDLIM5具有因果调控关系，且依赖MI病理微环境。
2.5. NEAT1 Knockdown Identifies hsa-miR-204-5p/211-5p as a Potential Mediator of CACNA1C and PDLIM5 Regulation：Starbase与ENCORI预测NEAT1、CACNA1C、PDLIM5共享hsa-miR-204-5p/211-5p。AC16中NEAT1敲低使miR-204-5p/211-5p上调而靶基因下调，符合ceRNA（competing endogenous RNA，竞争内源RNA）机制；部分其他心肌相关miRNA仅呈趋势变化。NRVMs缺氧Fluo-4显示NEAT1敲低减弱胞内Ca2+升高。结论为该ceRNA轴具有功能相关性。
讨论部分总结：研究人员指出aCMs是边界区特异、离子通道重塑但代谢相对保留的中间状态；NEAT1经ceRNA调控CACNA1C与PDLIM5，为早期MI心律失常提供新机制。讨论也说明CACNA1C mRNA与蛋白在急性和物种间不一致可由大膜蛋白翻译转运慢、miRNA抑制与泛素降解缓冲、体外模型局限解释；NEAT1既往有促病理重塑与保护心功能的两面性，因此靶向策略需情境依赖。局限性包括aCM缺乏电生理直接验证、NRVMs/AC16未能完全模拟成人缺血边界区、miRNA–mRNA互作缺双荧光素酶验证、缺体内心律失常模型与动态钙瞬变记录。
结论部分翻译：早期MI边界区心肌细胞表现出由NEAT1升高驱动的离子通道重塑，其可能通过microRNA介导的ceRNA网络调节CACNA1C与PDLIM5。这些发现提示NEAT1值得作为早期MI恶性心律失常的潜在贡献因子进一步研究。该论文发表于《International Journal of Molecular Sciences》。
