心脏肌成纤维细胞在右心室衰竭中的关键作用及UCP2单核苷酸多态性在肺动脉高压中对右心室失代偿易感性的影响A Critical Contribution of Cardiac Myofibroblasts in Right Ventricular Failure and the Role of UCP2 SNPs in the Predisposition to RV Decompensation in Pulmonary Arterial Hypertension | Circulation

背景：肺动脉高压（PAH）的发病率和死亡率主要由右心室（RV）衰竭驱动，但代偿性右心室（cRV）向失代偿性右心室（dRV）转变的机制尚不明确，且部分PAH患者比其他人更快发展为dRV。

方法：我们利用两种大鼠模型（野百合碱MCT与较少炎症的肺动脉束带PAB）以及三个PAH患者队列（n=81）对比第二组肺动脉高压（PHT-2），探讨RV心脏肌成纤维细胞（cMFBs）在该转变中的作用。我们假设：解偶联蛋白2（UCP2）对线粒体钙（mCa++）调节和心脏成纤维细胞（cFBs）向cMFBs分化至关重要，UCP2丢失与dRV相关；并且UCP2功能缺失型单核苷酸多态性（SNP，rs659366）可预测人类PAH中的dRV。

结果：我们根据导管和超声心动图标准将大鼠cRV与dRV分开，发现MCT大鼠cMFBs显著增加，而PAB大鼠则不然（PAB的RV失代偿比MCT晚得多）。在离体心脏中，MCT dRV的收缩力降低，但分离的心肌细胞（CMs）收缩力无差异，提示非心肌细胞因素。MCT dRV cMFBs的线粒体呼吸低于对照和cRV cFBs，但MCT RV CMs的呼吸反而升高。mCa++从正常到MCT cRV再到dRV cMFBs逐渐降低，c(M)FBs（而非CMs）的UCP2也是如此。肿瘤坏死因子α（TNF-α）降低RV cFBs中UCP2 mRNA/蛋白水平，但不影响RV CMs。在人类PAH（而非PHT-2）中，与对照和cRV相比，dRV含有更多cMFBs且UCP2更低。UCP2水平降低及rs659366与更差的RV功能（三尖瓣环平面收缩期位移TAPSE和心脏指数）相关，即使患者平均肺动脉压相似。

结论：我们的数据提示，RV中细胞身份转变（cFBs向cMFBs）是RV失代偿的驱动因素。TNF-α或rs659366可作为PAH早期RV失代偿的潜在生物标志物。

临床视角

新发现：

尽管右心室衰竭驱动PAH的发病率和死亡率，但从代偿性右心室肥大向失代偿和衰竭转变的机制尚不明确，且其发生时间在PAH患者中各不相同。

我们发现，这种转变是由RV肌成纤维细胞激活驱动，而非心肌细胞正性肌力障碍，这在大鼠和人类PAH中得到证实。

这是由于RV肌成纤维细胞线粒体解偶联蛋白2下调所致，下调原因包括功能缺失型SNP（如rs659366）或炎症细胞因子如TNF-α。

生殖系rs659366和TNF-α是PAH（而非第二组肺动脉高压）早期RV失代偿的预测性生物标志物。

临床意义：

PAH精准健康管理可根据rs659366或高TNF-α水平识别易患RV衰竭的患者，对他们需要更强的PAH/支持治疗、更频繁的随访、更早的移植转诊以及预测移植后较慢的恢复。

正性肌力药物可能对失代偿RV患者无效。

TNF-α抑制剂可能对PAH患者的RV产生直接益处，超越其对肺血管的任何直接影响。

功能性RV成像如FDG-PET需要考虑大部分信号来自肌成纤维细胞而不仅仅是心肌细胞，根据我们的发现，这些细胞类型具有对立但“共生”的线粒体代谢。

在PAH中，死亡率和发病率的主要驱动因素是右心室的功能而非平均肺动脉压（mPAP）升高的程度。在PAH中，代偿期RV（cRV）相当短暂，失代偿常在数月内发生，与左心室肥大（代偿可持续数十年）相比。两名年龄/性别和mPAP相同的患者，其中一人的cRV可能更短、失代偿更快，这使PAH临床管理和移植转诊时机变得复杂。什么导致从cRV向失代偿RV（dRV）转变，以及为什么一个RV比另一个更容易衰竭，尚不清楚。通常假设是心肌细胞能量衰竭加上肥大RV中血管生成不足（即相对缺血），导致细胞死亡、胶原沉积和结构重塑。然而，该理论无法解释为什么在PAH RV衰竭患者接受肺移植后，RV功能通常（但并不总是）恢复，因为心肌细胞无法再生。一种可能性是RV衰竭是由除心肌细胞以外的其他细胞类型诱导的，并且病理可能是可逆的。在左心室中，心肌肌成纤维细胞在心肌梗死后迅速增加，主要通过心脏成纤维细胞分化而来，以通过分泌胶原和形成瘢痕来限制心肌创伤。与cFBs相反，cMFBs表达高水平的α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA），使其能够收缩并迁移至伤口部位，但也增加了心室的僵硬程度并损害其功能。cMFBs在左心室中可达到细胞群的30%-40%以上，并且在其他心脏病理（如肥大或糖尿病）中也会增加，但这在RV中尚未研究。有证据表明，cMFBs的分化和增殖都可以被阻止甚至逆转，这为靶向cMFBs的治疗提供了依据。尽管这在RV中尚未得到验证，但这非常重要，因为一旦dRV发生，通过PAH治疗改善mPAP将是徒劳的，如果RV无法恢复。这表明有必要研究促进dRV和RV中cMFB调节的机制，这可能与左心室不同，因为两个心室在成体心脏中具有不同的胚胎起源、代谢和生物化学。

最近的研究发现线粒体钙在肌成纤维细胞分化和激活中发挥核心作用。UCP2已被证明在MICU1甲基化时调节线粒体钙单向转运体功能和线粒体钙摄取。UCP2的减少（无论是小鼠基因敲除还是人类生殖系功能缺失型SNP），结合MICU1甲基化增加，可导致mCa++水平降低。由此抑制mCa++敏感酶（如丙酮酸脱氢酶PDH，通过Ca2+依赖性PDH磷酸酶激活），可改变可扩散线粒体代谢物的产生，这些代谢物可调节细胞核中的表观遗传机制，从而导致cFBs向cMFBs的细胞身份改变。我们团队此前已显示，小鼠UCP2基因缺失促进PAH和RV衰竭，UCP2功能缺失型SNP（rs659366）在PAH患者中常见，杂合子约40%，纯合子约20%，并与更差预后相关。此外，炎症细胞因子如TNF-α在PAH大鼠中从正常到cRV再到dRV逐渐升高，并在PAH患者血清中升高。TNF-α抑制UCP2表达并降低mCa++，这可能促进cMFB分化。基于PAH的炎症表型以及UCP2功能缺失型SNP与更差PAH预后的正相关，我们旨在确定UCP2在成纤维细胞向肌成纤维细胞转变中的作用（在大鼠RV中），以及该UCP2 SNP与PAH患者RV功能的关系。我们假设UCP2水平降低会激活肌成纤维细胞，从而加速RV失代偿，并且UCP2 SNP与人类PAH队列中更差的RV功能相关。我们显示，从cFBs向cMFBs的转变与啮齿动物和人类PAH中的RV失代偿相关，由遗传或TNF-α诱导的UCP2丢失驱动。

方法

支持本研究结果的数据可根据合理要求从通讯作者处获取。详细方法见补充材料。

人体组织样本：

队列1：所有使用人体组织的实验程序均获得拉瓦尔大学和魁北克心肺研究所生物安全与伦理委员会的批准（CER20773）。

队列2：所有涉及人类临床数据和血液样本的工作均获得阿尔伯塔大学人类研究伦理委员会的批准（Pro00057828）。

队列3：本研究中使用的组织样本来自杜克人类心脏库，该库经杜克大学医院系统机构审查委员会批准（Pro00005621）。所有队列的样本均在获得书面知情同意后采集。

动物研究：

我们在大鼠和小鼠上的工作获得了阿尔伯塔大学动物护理和使用委员会（AUP00000298）以及拉瓦尔大学（2022-1049）的许可。

统计分析：

所有统计分析在GraphPad Prism 10上进行。数值表示为均值±SEM。使用Shapiro-Wilk正态性检验评估值的正态分布后决定使用参数或非参数检验。参数检验使用双尾非配对Student t检验评估两组间的统计显著性，多组比较使用单因素方差分析后接Bonferroni事后分析。非参数检验使用Mann-Whitney U检验进行两组比较，Kruskal-Wallis检验用于多组比较。对于同一受试者的多次测量，使用线性混合效应模型显示差异来自组间（固定效应）而非每只动物内或同组不同动物间的随机效应。临床数据使用Spearman相关系数进行非参数相关分析。所有统计检验显著性设为P<0.05。

结果

大鼠从cRV向dRV转变中的cMFBs

在离体心脏中dRV收缩力下降，但分离的RV CM中无变化。我们使用野百合碱注射建立的PAH大鼠模型来研究从正常RV到cRV最终到dRV的血流动力学转变。MCT是一种植物毒素，损伤肺动脉内皮细胞并引发强烈炎症反应。尽管该炎症模型不能复制人类PAH的肺部组织学（即不复制丛状病变），但它共享炎症（尤其是特发性PAH或硬皮病相关PAH患者）、非常高的肺动脉压升高以及患者中观察到的从cRV向dRV的快速转变。我们认为肺部缺乏丛状病变不是机制上的问题，因为我们关注的不是肺血管，而是RV生物学，这与肺部组织学无关。我们在盐水（对照）与MCT注射后3或4-5周研究大鼠。选择这些时间点是因为在该模型中，肺动脉高压的临床症状出现在3周后，并在MCT后4-5周达到峰值，随后很快出现100%死亡率。我们使用右心导管术以及超声心动图记录平均肺动脉压、RV收缩压、右房压和心输出量、RV游离壁厚度、RV舒张末期内径以及三尖瓣环平面收缩期位移。我们将cRV定义为mPAP和RVSP升高但CO保持且RA压力轻度升高的状态；同时RV游离壁增厚但RVEDD无增加。相反，dRV定义为高mPAP但RVSP下降、收缩速率和舒张速率下降、CO和TAPSE下降、RA压力和RVEDD增加。所有后续标记为cRV或dRV的RV和组织均来自严格满足这些血流动力学标准的大鼠。这提供了三种RV功能阶段的准确区分。所有在3周时研究的大鼠均处于cRV，所有在4-5周时研究的大鼠均处于dRV。

dRV具有增加的cMFBs，这些细胞表现出Warburg效应，葡萄糖氧化减少而有氧糖酵解增加，与RV CMs相反。为了研究cMFBs的潜在作用，我们首先根据它们同时表达波形蛋白和α-SMA来测量其数量。我们发现正常RV和cRV之间cMFBs数量无差异，但在dRV中急剧增加。然后我们从三组中分离并短期培养# 标题：心脏肌成纤维细胞在右心室衰竭中的关键作用及UCP2单核苷酸多态性在肺动脉高压中对右心室失代偿易感性的影响

作者：Yongneng Zhang, Sébastien Bonnet, Steeve Provencher, Jiyuan Piao, Alois Haromy, Yongsheng Liu, Yuan-Yuan Zhao, Sandra Breuils-Bonnet, Sarah-Eve Lemay, Dawn E. Bowles, Michelle Mendiola Pla, Gopinath Sutendra, and Evangelos D. Michelakis

发表时间：2026年3月9日

所在国家：加拿大

原稿语言：英语

新闻类别：医学研究

是否人工智能类别：否

是否人类健康类别：是

一句话简介：研究显示，在肺动脉高压中，右心室失代偿并非由心肌细胞功能衰竭直接导致，而是由心脏成纤维细胞向肌成纤维细胞转化驱动。该转化受线粒体解偶联蛋白2下调调控，炎症因子TNF-α和UCP2功能缺失型单核苷酸多态性可加速该过程。研究为预测右心室失代偿提供了基于UCP2 SNP的生物标志物，提示未来治疗应关注逆转肌成纤维细胞激活而非单纯增强心肌收缩力。

全文：

【接上文】...然后我们从三组中分离并短期培养RV c(M)FBs，发现正常RV和cRV cFBs中α-SMA不存在，而dRV中存在。此外，dRV中的cMFBs相比cFBs不仅细胞形态改变，而且表达高水平的Ki67（一种增殖标志物），符合其高增殖性。

鉴于c(M)FB与CM之间线粒体功能的分离，我们推测这两种细胞可能以旁分泌方式通信，试图协调能量稳态，类似于神经元和胶质细胞之间的描述。有可能RV CMs可以利用邻近RV cMFBs产生的糖酵解副产品乳酸作为燃料来支持ATP合成，这可以解释我们在dRV CMs中发现的“矛盾性”OCR增加。因此，我们测量了两种酶的水平：优先将丙酮酸转化为乳酸的LDHA，以及优先将乳酸转化回丙酮酸的LDHB；以及两种乳酸转运体：用于输出的MCT4和用于输入的MCT1。我们发现LDHA从正常RV到cRV再到dRV c(M)FBs进行性增加，且LDHA/LDHB比值在dRV cMFBs中急剧增加。此外，dRV cMFBs相比正常RV和cRV cFBs，MCT1减少而MCT4增加。相反，dRV CMs相比正常CMs，MCT1增加。为了证明乳酸可用作燃料在CMs中生成ATP，我们用C-13标记的乳酸处理正常RV和dRV的CMs，然后测量C-13标记的TCA循环中间产物。我们发现dRV CMs相比正常CMs，C-13标记的代谢物增加。cMFBs和CMs之间代谢交叉对话的拟议机制如图所示。

OCR反映了整体线粒体功能，特别是TCA循环产生的NADH和FADH，它们与氧气一起用于电子传递链以生成ATP。NADH和FADH的产生依赖于许多mCa++依赖性酶。因此，我们测量了c(M)FBs中的mCa++，发现从正常到cRV逐渐减少，到dRV cMFBs进一步减少。然后我们测量了PDH活性，发现dRV cMFBs相比正常和cRV的PDH活性降低。为了确定这种差异的基础，我们首先测量了mCa++单向转运体MCU及其调节亚基MICU1的水平。已有研究表明，MICU1通过其甲基化负向调节MCU功能，其中PRMT1是催化MICU1上不对称二甲基精氨酸的主要蛋白精氨酸甲基转移酶。因此，我们测量了PRMT1表达和MICU1的甲基化状态，使用甲基化/MICU1总比，通过免疫印迹和免疫共沉淀评估。首先，通过RV组织和c(M)FB染色，我们发现与正常和cRV cFBs相比，dRV cMFBs的胞质PRMT1和ADMA水平增加。类似结果在免疫印迹中发现，dRV cMFBs的PRMT1和ADMA水平相比正常RV cFBs升高。但PRMT1和ADMA信号虽有显著趋势，却未达到统计学显著性。因此，我们对从分离的线粒体进行MICU1免疫共沉淀，以精确测量其甲基化。我们发现，与正常RV和cRV cFBs相比，dRV cMFBs的MICU1甲基化增加。此外，由于三组间MCU蛋白水平无差异，我们得出结论，mCa++减少并非由于MCU水平变化，而是由于MICU1甲基化增加。相反，我们在三个RV阶段的CMs中未发现PRMT1和ADMA的差异，表明这种变化是成纤维细胞特异性的。

当MICU1甲基化时，UCP2对mCa++的摄取至关重要，其下调或功能缺失可降低mCa++。因此，我们测量了整个RV组织以及RV CMs和RV cMFBs中UCP2的水平。UCP2水平仅在dRV组织中相比cRV和正常RV降低，但在相应的左心室中未发现这种降低，表明是RV特异性的。dRV c(M)FB中UCP2水平相比正常RV和cRV降低，但CMs中未降低，意味着成纤维细胞是RV中观察到的UCP2水平降低的主要来源。

为了确定UCP2在调节mCa++中独立于MICU1甲基化的作用，我们测量了野生型、UCP2杂合子和纯合子KO小鼠cFBs中的mCa++水平。我们发现随着UCP2水平降低，mCa++呈基因剂量依赖性下降。这些数据共同表明，从正常到cRV到dRV，mCa++进行性丧失的原因可能是MICU1甲基化增加结合cMFBs中UCP2丢失。这可以解释cRV向dRV时cMFBs数量的增加。

与其它类型肺动脉高压相比，第1组PAH患者具有高度炎症表型。我们之前曾显示，在MCT大鼠从cRV向dRV转变过程中，血清细胞因子TNF-α水平升高。由于TNF-α可降低UCP2表达，我们在不同剂量TNF-α处理cFBs后测量了UCP2水平。我们发现UCP2 mRNA和蛋白水平呈剂量依赖性下降。不出所料，mCa++水平在TNF-α处理后也降低。为了确定TNF-α是否在经典cMFB诱导剂TGF-β之上增加α-SMA，我们研究了TGF-β单独以及与TNF-α联合对RV cFBs中UCP2、mCa++和α-SMA水平的影响。TGF-β单独对cFBs中UCP2水平无影响，而TNF-α联合TGF-β相比TGF-β单独降低UCP2 mRNA和蛋白水平。单独用TGF-β处理RV cFBs可增加α-SMA并轻微降低mCa++；而TGF-β和TNF-α联合处理cFBs则进一步增加α-SMA并进一步降低mCa++。我们推测TGF-β通过UCP2非依赖性机制激活RV cMFBs，而TNF-α通过抑制UCP2促进cMFB激活。为验证这一点，我们在WT或UCP2 KO cFBs中进行了联合实验。我们发现TGF-β在WT和UCP2 KO cFBs中均增加α-SMA，而TNF-α的额外刺激效应仅在WT cFBs中观察到。这些结果表明，TGF-β独立于UCP2激活RV cMFBs，而TNF-α通过UCP2诱导cFBs向cMFBs转变。由于TGF-β轴在PAH中因生殖系突变或其他因素受到干扰，我们的数据提示，除了肺血管细胞，RV成纤维细胞也可能受到影响，促进dRV的发生。炎症表型，尤其是在iPAH或硬皮病相关PAH患者中，或在UCP2功能缺失型SNP存在时，将加剧这种效应。相反，TGF-β和TNF-α对RV-CM中UCP2水平无影响，表明TNF-α对UCP2表达的抑制效应是成纤维细胞特异性的。

为进一步支持炎症和UCP2对RV衰竭加速进展关键作用的假设，我们比较了PAB大鼠模型与MCT大鼠模型。这些模型之间（尽管mPAP升高相似）的主要区别在于炎症，特别是涉及TNF-α等细胞因子。我们团队及其他团队此前已证明，在MCT大鼠从cRV向dRV转变过程中，血浆TNF-α水平升高。尽管PAB小鼠RV中TNF-α mRNA表达升高，但PAB动物血浆或RV心肌中TNF-α蛋白水平并未升高。也有报道称，在主动脉横向缩窄小鼠（另一种机械梗阻模型）中，TNF-α蛋白水平在6小时达到峰值，72小时内恢复至基线水平。这表明包括PAB在内的机械梗阻模型可能仅表现出与手术操作相关的急性短期炎症。为直接比较MCT和PAB模型的生存率，我们还使用了未在3或4-5周时研究的MCT大鼠。我们发现MCT大鼠在第5周后很快出现100%死亡率，而PAB大鼠在4-5周时死亡率低于10%，表明cRV向dRV的转变大大延迟。其死亡率仅在7-8周后才显著增加。因此，我们在那个时间点研究PAB大鼠，此时cRV向dRV转变正在发生，发现尽管PAB大鼠cRV的mPAP略高，但其CO下降幅度较小、RVEDD增加幅度较小（即RV失代偿较轻），即使其RV后负荷更高且持续时间更长（7-8周 vs 4-5周），这解释了其更高的生存率。我们还发现，PAB大鼠RV cMFBs数量从对照到cRV仅轻度增加，且dRV未见进一步增加。与MCT大鼠中UCP2水平从对照到cRV再到dRV进行性下降相反，PAB大鼠的UCP2水平以及PRMT1和MICU1甲基化在cRV和dRV均较对照增加，且cRV和dRV之间无差异。因此，我们得出结论，炎症驱动的UCP2丢失加速了cRV向dRV的转变。

我们研究了两组PAH患者队列和一组第2组肺动脉高压患者队列。队列1包含30例无或患有第1组PAH患者的RV组织，其中多数PAH患者有可用的mPAP、心脏指数和TAPSE值。队列2包含21例PAH患者，他们在确诊并开始口服PAH治疗后约1年接受导管和超声心动图检查。队列2没有RV组织，但提供了血液。队列3包含30例因缺血性或非缺血性心肌病接受心脏移植患者的RV。

我们将dRV定义为CI<2.2 L/min/m²或TAPSE<1.5 cm。我们通过免疫组化、微滴数字PCR、免疫印迹以及通过ddPCR在RV组织或血细胞中检测UCP2 SNP的存在来研究RV。我们将RV cMFBs数量或SNP的存在与RV UCP2 mRNA和蛋白水平以及CI和TAPSE进行关联分析。

对于PAH队列1和2，我们发现cMFBs数量在正常RV到cRV时未增加，但在dRV时急剧增加，并且与TAPSE和CI呈负相关。我们还发现cRV cFBs的胞质PRMT1和ADMA水平相比正常RV成纤维细胞增加，但与dRV cMFBs相比无显著差异；且与TAPSE或CI无相关性。相反，cMFB UCP2水平在dRV中相比正常和cRV成纤维细胞降低。UCP2蛋白和mRNA水平与RV cMFBs数量呈负相关，与TAPSE或CI呈正相关。这些人体数据表明，cRV向dRV转变的主要差异在于UCP2水平的进行性降低，与MCT大鼠数据相似。

UCP2 SNP影响UCP2基因启动子，导致携带-866变异等位基因者UCP2 mRNA水平低于WT基因型。该UCP2功能缺失型SNP的存在与PAH患者更差预后相关。我们首先从所有人体RV组织中测量了UCP2 SNP的存在，发现总体而言，SNP的存在以基因剂量依赖性方式与UCP2蛋白和mRNA水平降低相关，即从WT到杂合子到纯合子逐渐降低。这表明，总体而言，生殖系SNP的存在反映了RV中UCP2水平，因此可作为RV UCP2水平的替代指标而无需活检。在队列1的PAH患者中，TAPSE降低与UCP2 SNP的存在相关，CI也有趋势。即使患者具有相似的mPAP，情况也是如此。携带WT UCP2的患者TAPSE高于杂合SNP和纯合UCP2 SNP患者，即使他们的mPAP相似。在队列2的PAH患者中，同样发现这些关联，但CI有显著性。当我们将队列1和2的PAH患者合并时，样本量达到36和39（分别对应TAPSE和为分析PAH患者中UCP2 SNP与RV功能的关系，我们首先从所有人体RV组织中检测了UCP2 SNP的存在，发现总体而言，SNP的存在以基因剂量依赖性方式与UCP2蛋白和mRNA水平降低相关，即从WT到杂合子到纯合子逐渐降低。这表明生殖系SNP的存在可反映RV中UCP2水平，因此可作为RV UCP2水平的替代指标而无需活检。在队列1的PAH患者中，TAPSE降低与UCP2 SNP的存在显著相关，CI也有降低趋势。即使患者具有相似的mPAP，携带UCP2 WT的患者TAPSE仍高于杂合子或纯合子SNP携带者。在队列2的PAH患者中，同样发现这些关联，且CI的差异具有统计学显著性。将队列1和2的PAH患者合并分析后（TAPSE和CI样本量分别达36和39），发现SNP的存在能清晰地区分dRV和cRV。在这些患者中，携带杂合或纯合SNP的患者比例从cRV组的39.1%升高至dRV组的81.3%。

对于第2组肺动脉高压患者（队列3），与PAH队列相反，正常RV、cRV和dRV之间的RV cMFBs数量无显著差异。然而，在相同的免疫组化方案下，这些心肌病患者的RV相比队列1的对照患者，cMFBs数量更多，这可能是因为这些心肌病患者的RV生物学也受到原发疾病的影响。在PHT-2 RV的c(M)FBs中，胞质PRMT1或UCP2水平未发现显著差异。在队列3的肺动脉高压患者中，我们未观察到TAPSE或CI与UCP2 SNP的存在或RV UCP2 mRNA水平之间存在关联。这种与PAH的差异可能有几种解释：首先，PHT-2通常比PAH的炎症负担更轻，而我们的大鼠数据显示TNF-α会降低UCP2表达；其次，在队列3的心肌病病例中，RV受原发疾病的影响与LV同等程度，这超出了RV后负荷的影响，与PAH不同。这些发现表明，UCP2水平与PAH中的dRV特异性相关，但在PHT-2中不相关，尽管在mPAP显著升高且可能存在显著全身性炎症的PHT-2病例中（如肥胖代谢综合征和HFpEF患者），UCP2可能发挥类似作用。

讨论

我们的工作挑战了RV衰竭是由能量衰竭和随后的心肌细胞死亡所致、且仅因后负荷升高而可预测地发生的概念。相反，我们证明，导致RV cFB UCP2水平丢失并促进其向cMFB分化的遗传因素（UCP2功能缺失型SNP）和心肌外因素（炎症），与啮齿动物和PAH患者从cRV向dRV的加速转变相关。这表明，目前局限于靶向肺血管张力和重塑的PAH治疗，或许应扩展至包括预防甚至逆转RV cMFB激活的治疗。重要的是，我们提出，UCP2 SNP的存在可能识别出在PAH诊断后早期即易发生RV失代偿的患者，这在目前尚不可能，从而有助于优化临床管理。尽管这需要在多中心队列中进一步前瞻性验证，但我们相信，我们的工作为PAH亟需的精准健康方法开辟了新窗口。

动物模型与机制研究

MCT注射导致严重的肺动脉高压，伴有多个器官的炎症表型，在短暂的cRV肥大阶段后，约4-5周内导致dRV和死亡。通过将Millar导管推进主肺动脉进行完整右心导管术测量mPAP，以及同时进行超声心动图，我们定义了血流动力学和结构标准来界定代偿性RV肥大与失代偿性RV。因此，所有MCT处理的大鼠RV组织均被明确分类为cRV或dRV，这在领域内很少做到。这不仅使我们观察到dRV中cMFBs数量的急剧增加，还观察到cRV和dRV中PRMT1水平和MICU1甲基化相比对照心脏的增加；但重要的是，UCP2水平的持续下降专门区分并定义了从cRV向dRV的转变。

机制上，我们发现成纤维细胞分化的核心驱动因素是mCa++水平的降低，这是在MICU1超甲基化背景下由UCP2丢失驱动的。mCa++水平降低抑制了Ca++敏感线粒体酶的活性以及可扩散代谢物的产生，这些代谢物调节cFB细胞身份改变所涉及的表观遗传变化。我们的工作表明，dRV cMFBs的柠檬酸盐和富马酸盐减少，这些物质通过ATP-柠檬酸裂解酶在细胞核中生成乙酰辅酶A参与组蛋白乙酰化。此外，我们此前已证明线粒体PDH转移到细胞核直接影响组蛋白乙酰化。PDH抑制与肌成纤维细胞激活需要组蛋白去乙酰化介导的基因抑制的研究一致。为确认cMFBs中UCP2丢失对mCa++调节的直接主要作用（独立于MICU1甲基化），我们显示纯合或杂合UCP2 KO小鼠的cFBs具有基因剂量依赖性的mCa++降低。此外，我们显示UCP2表达水平响应TNF-α单独或TNF-α联合TGF-β而降低，与TNF-α单独可激活肌成纤维细胞、TNF-α与TGF-β联合进一步增强cMFB激活的发现一致。TGF-β轴在PAH中常见紊乱，炎症和TNF-α等细胞因子在啮齿动物和人类PAH中均上调。有趣的是，其他人已证明UCP2丢失与组织巨噬细胞激活相关，在我们的UCP2 KO小鼠肺中，我们观察到肺部炎症细胞浸润显著增加。因此，生殖系UCP2功能缺失型SNP可能影响骨髓来源的肺部炎症细胞和RV cFBs中的UCP2水平，在促炎cMFBs和循环炎症细胞之间产生相互加强的反馈回路，从而增强cMFB激活并加速dRV。

炎症的重要作用得到以下事实支持：在炎症较轻的PAB模型中，没有进行性UCP2丢失，尽管类似于MCT，与对照相比，cRV和dRV中MICU1甲基化增加。这解释了尽管PAB大鼠RV后负荷更高，但RV cMFBs更少、cRV向dRV转变大大延迟、死亡率远低于MCT大鼠的原因。

我们的人体队列包括队列1：RV组织和包括多数患者CI或TAPSE的临床数据，这些患者正式诊断为第1组PAH；队列2：正式诊断为第1组PAH患者的血液和临床数据；队列3：因缺血性或扩张性心肌病接受心脏移植的第2组PHT患者的RV组织和临床数据。我们能够在81例患者中检测UCP2 SNP的存在，并显示其与UCP2水平负相关。在队列1和3的患者中，我们还测量了RV UCP2 mRNA和蛋白水平，并将其与CO和TAPSE关联。首先，纯合或杂合SNP与UCP2水平的负相关证实，该生殖系SNP反映了所有队列中RV组织UCP2水平的下降。其次，UCP2 SNP与PAH患者RV功能在统计学上的负相关，但在PHT-2患者中不相关，表明UCP2 SNP在PAH中与dRV的关联强于cRV，即使对于具有相似mPAP的患者也是如此。总体而言，这些数据表明，UCP2 SNP可作为RV UCP2水平的替代指标，无需活检，也可作为活体PAH患者早期cRV向dRV转变和更差预后的预测指标。我们的工作可能解释了为什么某些PAH患者独立于mPAP升高而比其他人失代偿更快。同样，我们的工作可能解释了为什么某些患者在肺移植后RV恢复较晚或较不完全。

临床意义

我们的工作表明，基于生物标志物（即UCP2 SNPs和TNF-α血清水平）的精准健康方法可在PAH诊断后早期应用于患者，以预测、预防或潜在逆转未来的dRV。携带UCP2 SNP（尤其是纯合子）的患者应更密切随访，接受强化PAH和支持治疗。此类患者或许应有更低的移植阈值。采用精准健康设计的临床试验可以评估此类患者相比无SNP患者，是否更能从抗炎策略中获益。目前，抗炎策略仅尝试以改善肺血管重塑为目标。靶向TGF-β/BMPR轴的疗法也是如此，其靶点可能包括RV成纤维细胞，其程度甚至可能超过肺动脉血管细胞。我们的工作表明，这两类治疗也可以以预防或逆转RV失代偿为目标来应用。

目前，PAH中dRV尚无特异性RV治疗。有趣的是，我们的工作表明，RV衰竭的答案可能不是增加RV正性肌力，这提醒我们正性肌力药物治疗LV衰竭的挑战。相反，我们建议更好的靶点可能是线粒体或调节RV成纤维细胞分化的表观遗传通路，以及抗炎疗法。已有研究表明TNF-α通过诱导型一氧化氮合酶降低UCP2表达。其他通路如NF-kB、MAPK或PI3K也可能参与。

UCP2功能缺失型SNP相对常见。例如，我们研究的rs659366 G-to-A SNP在肥胖和糖尿病患者中纯合子形式约16%，杂合子形式高达40%。由于其常见，该SNP可能不会出现在比较PAH与对照患者的遗传数据库中。当我们在之前两项研究中用PCR专门寻找该SNP时，发现其在PAH患者中的患病率确实与肥胖和糖尿病患者中的报道相似，并且与更差的预后和治疗抵抗相关。

最后，我们意外发现，dRV CMs的线粒体呼吸增加，而dRV cMFBs的氧化磷酸化减少、糖酵解和乳酸产生增加。事实上，使用标记的乳酸，我们发现CMs可以利用邻近cMFBs产生的乳酸作为燃料，可能补偿潜在的ATP减少。这表明，功能性RV代谢成像的解释需要仔细考虑，因为大部分信号可能来自非CM细胞，且可能不像在正常RV中那样直接反映CM的能量或代谢状态。

局限性

理想情况下，需要携带UCP2 rs659366等生殖系功能缺失型基因变异的转基因小鼠模型来研究RV在压力负荷增加下的反应。或者，条件性心脏成纤维细胞特异性UCP2 KO小鼠可以揭示UCP2丢失导致RV失代偿的直接因果作用。然而，在这项首次将UCP2与RV衰竭关联的研究中，我们提供了以下数据：（1）显示UCP2 mRNA和蛋白水平在人类RV中因功能缺失型SNP的存在而以基因剂量依赖性方式下降；（2）TNF-α单独或与TGF-β联合可降低成纤维细胞而非CMs中的RV UCP2水平；（3）在UCP2 KO小鼠模型中，RV cMFBs的mCa++水平降低，这是cMFB激活的基础；（4）在缺乏UCP2的情况下，TNF-α不促进cMFB分化。尽管我们的研究未证明UCP2丢失在RV衰竭中的直接因果作用以将其确认为治疗靶点，但它提供了足够支持，将UCP2 SNP确定为预测人类RV衰竭的亟需生物标志物，且检测方法简单。

我们关于大鼠RV衰竭时分离的CMs收缩性未如通常假设的那样降低的发现可能受到技术的偏倚，因为体外肌小节长度测量选择的大多是形态正常、有搏动的CMs。此外，我们的数据未得到来自衰竭RV的人体CMs类似研究的支持。TNF-α降低RV cFBs中UCP2 mRNA和蛋白水平但不影响RV CMs的事实提示细胞类型特异性信号或翻译后修饰，我们未进一步探讨。我们希望我们的发现能够激发其他中心进行这些重要的未来研究。尽管如此，我们的研究提醒我们，靶向CM正性肌力可能不一定是RV衰竭中的有吸引力的选择，正如LV衰竭中许多失败的尝试所示。

结论

综上所述，我们的数据表明，RV中cFBs向cMFBs的细胞身份转变是PAH中RV失代偿的驱动因素，而非心肌细胞的内在收缩功能障碍。TNF-α或UCP2功能缺失型SNP可作为PAH早期RV失代偿的潜在生物标志物。这些发现为PAH的精准健康管理提供了新思路，并为开发靶向RV成纤维细胞而非仅关注肺血管或心肌细胞的治疗策略奠定了基础。

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