西方饮食或衰老不会加重 Mybpc3 c.2373insG 杂合小鼠的早期心肌改变

《The Journal of Physiology》：Early-stage myocardial changes are not aggravated by Western diet or ageing in Mybpc3 c.2373insG heterozygous mice

　　

由杂合致病变异引起的肥厚型心肌病（HCM）以疾病表型高度可变为特征。衰老与全身代谢紊乱被认为可作为额外“二次打击”调节这种基因型—表型关系。为明确代谢与衰老相关应激触发 HCM 发生的机制，研究人员探究西方饮食（WD）喂养或衰老（3、8.5 和 18 个月）能否在携带荷兰人群常见杂合（HET）c.2373InsG 突变、编码心肌肌球蛋白结合蛋白 C（cMyBP-C）的 Mybpc3 靶向敲入小鼠中触发和/或加重心肌肥厚与功能障碍。研究人员通过心脏磁共振成像（CMR）发现，与野生型（WT）小鼠相比，HET 小鼠存在弛缓受损但无左心室肥厚；Mybpc3 转录本水平降低约 50%，但未观察到 cMyBP-C 单倍体不足。WD 喂养与衰老均未在 HET Mybpc3c.2373insG 小鼠中触发心肌肥厚或单倍体不足。衰老诱导了心肌重构与外周血管重构，伴随线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）与脂肪酸氧化能力增强以及心肌灌注增加；值得注意的是，较年轻时段 HET 小鼠的线粒体功能与心肌灌注均显著高于 WT 小鼠。该研究表明，HET Mybpc3 c.2373insG 小鼠代表一种早期阶段 HCM 模型，特征为弛缓受损、Mybpc3 转录本减少但 cMyBP-C 蛋白水平保留，以及能量供应方面出现早发“衰老相关”心肌改变。由于 WD 喂养与衰老均未触发肥厚或单倍体不足，该 HET 小鼠模型很可能还需要额外疾病应激因子的组合才能引发更重表型。

研究背景：肥厚型心肌病（HCM）是影响约 1:200 个体的遗传性心肌病，约半数患者存在肌节蛋白编码基因致病变异，最常见为 MYBPC3，其杂合截短突变常经无义介导 mRNA 衰减导致 cMyBP-C 单倍体不足。临床中同一致病杂合突变携带者的疾病外显率与病程差异很大，可从无症状至猝死或早发心衰。现有 Mybpc3 截短突变小鼠模型中，纯合子早发严重肥厚与扩张，年轻杂合子多缺乏典型人 HCM 表型（如舒张功能障碍、室间隔肥厚）。人群登记与临床观察提示，肥胖等生活方式相关心血管危险因素和衰老与 HCM 外显率增加有关，即“二次打击”可能参与基因型—表型复杂性。但西方饮食（WD）与衰老如何通过心脏本身及外周血管、线粒体等机制促进 HCM 表型表达尚不清楚，且能模拟人 HCM 复杂发病的实验模型有限。研究人员此前在 HET Mybpc3_c.772G>A 黑瑞士小鼠中发现 8 周 WD 可触发心肌病，但荷兰高发 Founder 突变 c.2373insG 在 C57BL6/J 背景下受 WD 与衰老影响未知，因此开展本研究。

本研究使用 84 只 C57BL6/J 背景雄性小鼠（42 WT、42 HET Mybpc3_c.2373insG），设 WD/正常饲料 10 周饮食干预队列与 3、8.5、18 个月纵向衰老队列。结论为：HET 小鼠呈早期 HCM 样改变——弛缓受损、Mybpc3 转录本约降 50% 但 cMyBP-C 蛋白无单倍体不足、无左室肥厚；WD 与衰老均未触发肥厚或单倍体不足；衰老引起全身与血管、线粒体适应性改变但不加重心脏病理；该模型需额外打击才进展为严重表型。论文发表于《The Journal of Physiology》，意义在于用高分辨 CMR 揭示人早期 HCM 携带者样改变，说明单基因突变本身不足以在 C57BL6/J 雄鼠中重现完全人类疾病轨迹，支持多打击发病机制。

主要关键技术方法：研究人员以 C57BL6/J 雄性 WT 与 HET Mybpc3_c.2373insG 小鼠为对象，饮食队列喂正常饲料或 WD 10 周，衰老队列在 3、8.5、18 个月行纵向体内 CMR（评估收缩/舒张功能与静息心肌首过灌注）；离体以皂苷透化心室间隔纤维行线粒体呼吸测定（OXPHOS、复合体 I/II、辛酰肉碱与棕榈酰肉碱氧化）；离体股动脉压力肌动学评估乙酰胆碱内皮依赖舒张；左室组织行 Western blot 定量 cMyBP-C 与 pS282 磷酸化、SDS-PAGE 分析肌球蛋白重链（MyHC）亚型、qPCR 检测 Mybpc3/Myh6/Myh7/Nppa/Nppb 等转录本。

研究结果

Western diet or ageing do not trigger cardiac hypertrophy in the HET Mybpc3_c.2373insG mouse model：通过体重、胫骨长校正心重与肝重分析，WD 致两组均肥胖与肝大，但 HET 与 WT 心重无基因型差异；衰老期心重随体型增大，仍无 HET 特异性肥厚。结论：WD 与衰老均未诱发病理性心肌肥厚。

Impaired myocardial relaxation in absence of cardiac hypertrophy in the HET Mybpc3_c.2373insG mouse model：通过 CMR 容积追踪，HET 小鼠 E′/A′ 比（峰值早期充盈率/心房收缩晚期充盈率）显著降低，提示弛缓受损；左室射血分数保留，无收缩功能障碍；WD 不加重该舒张异常。衰老使腔室增大，年轻 HET 左室舒张末容积（LVEDV）较低，弛缓差异随 WT 年龄相关下降而减弱。结论：无肥厚的早期舒张功能障碍是核心表型。

Early onset of ageing-related increased mitochondrial performance in HET compared to WT mice：通过离体心肌纤维呼吸法，饮食不改变线粒体呼吸；衰老使 NADH 链呼吸（复合体 I）与总 OXPHOS 能力提升，HET 在 8.5 月即出现而 WT 到 18 月才出现，辛酰肉碱氧化也早增。结论：HET 心肌能量系统更早进入“衰老相关”高绩效适应状态。

Myocardial perfusion is preserved in HET mice and ageing increased myocardial blood flow：CMR 首过灌注显示饮食无灌注缺陷；年轻 HET 基线心肌血流高于 WT，衰老整体提升灌注、HET 的早龄高灌注相对回落。结论：灌注改变是早期适应而非缺血表型。

Ageing, but not Western diet or genotype, induces vascular remodelling and impaired peripheral vasodilation in mice：股动脉压力肌动学示 WD 不改变内皮舒张；18 月小鼠管壁增厚、管腔缩小、乙酰胆碱舒张反应减弱，且基因型间无差异。结论：血管老化是系统现象，不是突变或 WD 直接致心脏恶化机制。

Reduced Mybpc3 transcripts but stable cMyBP-C protein levels：qPCR 示 HET 的 Mybpc3 转录本约降 50%；Western blot 示 full-length cMyBP-C 蛋白不降，无单倍体不足；Ser282 磷酸化不受基因型影响但随龄下降；Myh6/Myh7 转录随龄改变而 MyHC 蛋白仍以 α-MyHC 为主；Nppa/Nppb 等肥厚标志不升。结论：转录水平突变效应未转化为蛋白单倍体不足，也无肥厚转录程序激活。

讨论部分总结：研究人员指出，超声可能漏检早期弛缓，而 CMR 能捕捉 HET 小鼠舒张异常，与人早期 G+/LVH? 携带者小腔室、舒张障碍相似。人 HCM 组织常示 cMyBP-C 单倍体不足，但多来自终末期手术标本；本 CRISPR-Cas9 敲入 HET 模型总蛋白保留，可能与突变转录本下调但蛋白更新慢、维持肌节蛋白计量有关。年轻 HET 高灌注与早发线粒体提升被解释为突变心肌为满足能量需求的前置适应。与 Mybpc3_c.772G>A 黑瑞士小鼠不同，C57BL6/J 鼠 Nnt 基因缺陷、不易出现 WD 后 ROS 驱动的产能崩溃与肥厚；且 c.2373insG 不产生毒性截短蛋白。因此单合子突变＋衰老或代谢应激不构成充分二次打击，需多因素/双打击以上框架才能复现人 HCM 进展。

结论翻译：利用先进 CMR 成像，研究人员在 3 月龄 HET Mybpc3_c.2373InsG 与 WT 小鼠间发现左室尺寸、舒张功能与心肌灌注的细微差异，类似于年轻早期阶段人 HCM 队列所见。该 HET 小鼠可用于界定 c.2373InsG 杂合变异触发的极早期（适应/ maladaptive）心脏改变，但要触发成人 HCM 人群中所见肥厚与进展性心功能不全，还需更重的可能为双重应激和/或其他遗传背景的因素。