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背景全球约有3800万心力衰竭(心衰)患者,在我国≥35岁居民中心衰患病率约1.3%,即约有1370万人患心衰,因此心力衰竭是临床治疗重点。基于危险因素识别患心衰的高危人群有利于针对改善危险因素进行个体化治疗。心肌纤维化是心衰发生发展的重要病理基础,通过探索心肌纤维化的危险因素以及机制,有利于早期防治心衰。血清尿酸(serum uric acid,SUA)是嘌呤代谢中DNA和RNA分解的最终产物。研究证明SUA升高通过TGF-β 1/Smad2/3信号通路促进Collagen Ⅰ沉积增加小鼠心脏纤维化的严重程度,但目前SUA在心衰和心肌纤维化中的作用及机制尚未明确。因此,本研究通过临床研究和细胞实验探索SUA在心衰和心肌纤维化中的作用及机制。方法分6部分:(1)检索PubMed,Embase,Web of Science数据库,系统回顾和meta分析汇总既往所有SUA和心衰风险以及预后的研究探索SUA和心衰风险以及预后的关系。(2)纳入927例心力衰竭患者作为病例组和927例无心衰者作为对照组,通过电子病历收集两组的基线SUA值及其他重要的基线资料,用logistic回归分析研究SUA是否为心衰的危险因素。(3)纳入56例钆延迟强化心脏核磁共振显示有心肌纤维化的患者为病例组,按性别和年龄匹配56例钆延迟强化心脏核磁共振显示无心肌纤维化患者为对照组,收集两组基线SUA值和其他重要基线资料,用logistic回归分析研究SUA是否为心肌纤维化的危险因素。(4)细胞实验探索尿酸促进心肌纤维化的分子机制:1.用浓度梯度为0、4、6、8、10 mg/dl的尿酸刺激人心脏微血管内皮细胞(Human Cardiac Microvascular Endothelial Cell,HCMEC)和人成纤维细胞(Human cardiac fibroblasts,HCF)48小时后,利用探针qPCR和western blot检测各组TGF-β 1和Collagen Ⅰ的基因和蛋白;2、探索尿酸能否诱导内皮-间质细胞转化(EndMT):不同浓度梯的尿酸刺激HCMEC后,用显微镜观察HCMEC形态改变,用qPCR检测各组TGF-β1、Collagen Ⅰ、CollagenⅢ、VE-cadherin 和α-SMA 的信使 RNA 表达,用 Western blot 检测 10 mg/dl 尿酸刺激HCMEC后VE-cadherin、α-SMA蛋白表达情况。(5)用生物信息学分析探索关键基因在高血压心室重构和心肌纤维化中的作用(6)收集钆延迟增强心脏磁共振成像(LGE-CMR)显示存在心肌纤维化患者为病例组和LGE-CMR显示无心肌纤维化患者为对照组,收集他们血清标本,从血清中提取外泌体,并对提取的外泌体进行鉴定。用Illumina HiSeq2500高通量测序仪器结合生物信息学分析获得各组的血清外泌体microRNAs(miRNAs)差异表达谱;对筛选出的miRNAs进行靶基因预测,并对其做功能和信号通路注释分析。结果 第一部分纳入56项研究,进行meta分析发现矫正其他危险因素后,SUA每升高1mg/dl的心衰RR为1.14(95%CI 1.09-1.19)。处于最高分位相对最低分位SUA水平的心衰RR为1.50(95%CI 1.31-1.71)。剂量反应meta分析显示SUA水平与心衰风险之间存在线性关系。第二部分心衰病例组和对照组基线年龄、性别、体质指数均衡可比(P>0.05)。Logistic回归分析在矫正其他危险因素后,显示SUA水平每增加1mg/dl时发生心衰风险升高18.3%(OR:1.183,95%CI:1.088-1.287);基线有高尿酸血症患者相对无高尿酸血症者心衰风险增加50.7%(OR:1.507,95%CI:1.122-2.023)。第三部分心肌纤维化组和对照组基线特征均衡可比(p>0.05)。Logistic回归分析在矫正其他危险因素后,显示SUA水平每增加1mg/dl时心肌纤维化风险增加34.6%(OR:1.346,95%CI:1.015-1.785),以及基线有高尿酸血症患者的心肌纤维化风险是基线无高尿酸血症者的4.098倍(OR:4.098,95%CI:1.445-11.623)。第四部分(1)HCMEC 经 10 mg/dl 尿酸(UA)刺激后长梭形间质样细胞增多;(2)qPCR结果:与对照组比,10 mg/dl的UA刺激 HCMEC 后 VE-cadherin 的 mRNA 表达下调(P<0.001),但α-SMA、Collagen Ⅰ和 TGF-β1 的 mRNA 表达上调(P 均<0.01);(3)Western blot 显示:相比于 0 mg/dl UA 组,10 mg/dl UA 刺激 HCMEC 后 VE-cadherin 蛋白表达显著下调(P=0.002),但α-SMA、Collagen Ⅰ 和 TGF-β1 的蛋白表达都升高(P 均<0.01);(4)10 mg/dl 的UA刺激HCF后其TGF-β1和collagen Ⅰ的mRNA和蛋白表达均升高。第五部分生物信息分析发现,与对照组相比,在左心室重构和心肌纤维化的高血压患者中HLA-B、CTSL、RHOG、FLNA、MyD88、CAPNS1 和 TIMP1 等关键基因表达上调,这些差异表达的关键基因与心室重构和纤维化相关。第六部分1.组间基线临床特征均衡可比;2.血清中提取的外泌体可检测到CD9/CD63/Alix等外泌体阳性标志物且未检测到Calnexin外泌体阴性蛋白标志物,表明从血清提取的为外泌体;3.血清外泌体miRNAs测序和差异表达基因分析:相比对照组,在肥厚型心肌病相关心肌纤维化组(HCM组)血清外泌体miRNAs表达差异谱中,表达上调倍数>4.5倍的 microRNAs 有:1.hsa-miR-9-5p 上调 12.83 倍;2.hsa-miR-375-3p 表达上调了5.16倍;3.hsa-miR-1-3p表达上调4.70倍;在心肌梗死相关心肌纤维化组(MI组)和对照组中获得2个表达上调的miRNAs(hsa-miR-130b-3p,hsa-miR-654-3p)。相比对照组,在HCM组和MI组共同上调的血清外泌体miRNAs是hsa-miR-654-3p;4.对差异表达miRNAs靶基因的功能和通路注释分析可知差异表达的miRNAs靶基因主要涉及纤维化相关的信号通路。结论1.血清尿酸升高是心力衰竭风险增加的独立预测因素。2.血清尿酸升高是心肌纤维化风险增加的独立预测因素。3.高尿酸可刺激HCMEC上调TGF-β1诱导EndMT促进纤维化。4.高尿酸可刺激HCF上调TGF-β1促进Collagen Ⅰ分泌导致纤维化。5.血清外泌体miRNAs与心肌纤维化密切相关,血清外泌体hsa-miR-9-5p,hsa-miR-375-3p,hsa-miR-1-3p,hsa-miR-654-3p可能是心肌纤维化的潜在生物标志物。