《Biochemistry and Biophysics Reports》：Time-series analysis of gene expression identifies of FKBP4 as a novel protective factor in severe acute pancreatitis-associated myocardial injury
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急性胰腺炎（acute pancreatitis, AP）是一种常见的炎症性疾病，可导致包括心肌损伤在内的全身性并发症。然而，AP进展过程中胰腺相关心脏并发症的动态转录组改变及关键分子机制仍未完全阐明。研究人员对8–10周龄雄性Sprague-Dawley（S
急性胰腺炎（acute pancreatitis, AP）是一种常见的炎症性疾病，可导致包括心肌损伤在内的全身性并发症。然而，AP进展过程中胰腺相关心脏并发症的动态转录组改变及关键分子机制仍未完全阐明。研究人员对8–10周龄雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠进行5%牛磺胆酸钠经胰胆管逆行灌注，以诱导重症急性胰腺炎（severe acute pancreatitis, SAP）。通过超声心动图评估、血清心肌酶水平测定和组织病理学检查评价心肌损伤。利用微阵列技术分析了心脏组织中的时间序列基因表达谱。与假手术对照组相比，在SAP诱导后12 h和24 h共鉴定出1824个差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）。这些DEGs主要与SAP诱导后心脏组织的缺血、缺氧、凋亡、线粒体分裂和氧化应激相关。共表达网络分析显示，FKBP4——免疫亲和素蛋白家族成员，参与类固醇受体信号传导和蛋白质折叠——在基因网络中处于核心位置。在SAP诱导后的所有时间点，FKBP4表达均显著下调。心肌细胞特异性过表达FKBP4可显著减轻心肌损伤，减少炎症浸润和氧化应激，并抑制线粒体分裂和心肌细胞凋亡。机制上，FKBP4过表达上调HSP90和SERCA2表达，抑制Drp1和p-P65的激活，最终改善心脏收缩功能。这些发现提示，FKBP4是在胰腺炎相关心肌损伤背景下值得进一步机制和临床前研究的候选分子。
急性胰腺炎（acute pancreatitis, AP）是一种常见炎症性胃肠急症，可进展为伴多器官功能障碍的重症急性胰腺炎（severe acute pancreatitis, SAP）。心肌损伤是SAP的重要胰外并发症，与患者死亡率密切相关，临床表现为心律失常、心力衰竭或亚临床收缩功能障碍。普遍观点认为全身炎症级联、氧化应激、钙紊乱和线粒体功能障碍是SAP相关心脏损伤的核心病理生理机制，但心肌组织在SAP进展过程中的动态分子适应和精确调控网络仍不清楚。既往研究多关注静态终点或单一通路，难以捕获疾病演进中的阶段特异性分子事件。因此，该研究利用时间序列转录组分析系统描绘SAP相关心肌损伤的动态基因表达图谱，并寻找关键调控节点与潜在治疗靶点。该论文发表在《Biochemistry and Biophysics Reports》。
研究人员采用5%牛磺胆酸钠逆行胰胆管灌注建立雄性SD大鼠SAP模型，在SAP后12、24、72小时动态评估心肌损伤；对左心室心肌组织进行微阵列时间序列表达谱分析，结合Gene Ontology（GO）富集、KEGG通路分析和加权基因共表达网络分析，鉴定出1824个差异表达基因（DEGs），并确定FKBP4为共表达网络核心枢纽基因。通过心肌细胞特异性过表达FKBP4以及体外H9c2心肌细胞脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）损伤模型，研究人员验证了FKBP4的心脏保护作用及其机制。结果表明，FKBP4通过抑制线粒体分裂和心肌细胞凋亡、减轻炎症浸润与氧化应激，改善心脏收缩功能，是胰腺炎相关心肌损伤的候选保护分子。
主要关键技术方法包括：①利用8–10周龄雄性SD大鼠建立SAP模型，样本来源为北京SPF Biotechnology公司，采集左心室心肌用于转录组检测；②采用Affymetrix微阵列芯片进行时间序列基因表达分析，并通过k-core算法和介数中心性分析构建共表达网络；③使用重组腺相关病毒血清型9（rAAV9）介导FKBP4心肌细胞特异性过表达，结合超声心动图、H&E染色、DHE染色、TUNEL染色、透射电镜及Western blot等技术评价心脏结构与功能；④体外培养大鼠H9c2心肌细胞，以LPS刺激模拟损伤，采用高分辨率呼吸测定法检测线粒体呼吸功能。
结果部分：
3.1 SAP诱导加重大鼠心肌损伤。通过血浆淀粉酶和脂肪酶活性测定、超声心动图及组织病理学检查，研究人员发现SAP大鼠血浆淀粉酶和脂肪酶活性升高，左心室射血分数（EF%）和缩短分数（FS%）降低，心肌组织活性氧（ROS）水平、炎症细胞浸润和TUNEL阳性细胞核随时间增加，证实SAP诱导可导致进行性心肌损伤。
3.2 SAP诱导后心脏组织时间序列基因表达谱。微阵列分析显示，与Sham对照组相比，SAP后12 h和24 h共鉴定出1824个DEGs（P<0.05，FC≥1.5），其中12 h有604个上调和624个下调，24 h有363个上调和601个下调，两时间点共有507个DEGs。GO富集分析显示这些基因与缺血、缺氧、凋亡、氧化应激和线粒体分裂等过程显著相关；KEGG通路分析富集到PI3K-AKT信号通路、凋亡、MAPK信号通路、线粒体生物发生和HIF-1信号通路等。
3.3 共表达网络分析鉴定FKBP4为中心枢纽基因。基于k-core算法和介数中心性分析，FKBP4位于共表达网络核心位置，直接连接30个相邻基因，具有较高的度中心性和介数中心性。微阵列、qRT-PCR和Western blot验证表明，FKBP4 mRNA和蛋白水平在SAP后12 h和24 h均进行性下降，提示其可能参与SAP相关心肌损伤的调控。
3.4 心肌细胞特异性过表达FKBP4可减轻SAP诱导的心肌损伤。rAAV9-FKBP4处理的SAP大鼠较rAAV9-GFP对照组左心室EF%和FS%显著恢复，血浆CK-MB和LDH水平降低，心肌纤维紊乱、断裂及间质水肿减轻，DHE染色显示的ROS水平和H&E染色显示的炎症浸润减少，心脏组织IL-1β、IL-6、TNF-α mRNA水平亦明显降低；尽管24 h死亡率有所下降，但未达到统计学显著差异。
3.5 FKBP4通过缓解线粒体分裂和凋亡保护心肌损伤。透射电镜观察显示，FKBP4过表达显著减轻SAP诱导的线粒体碎片化，并恢复心脏组织ATP含量。TUNEL染色显示FKBP4过表达组阳性心肌细胞比例降低，Western blot提示Bax/Bcl-2比值和cleaved caspase-3水平下降。此外，FKBP4过表达逆转了SAP引起的HSP90和SERCA2表达下调，以及Drp1、p-Drp1（Ser616）和p
