《Aging Cell》：Telomere Shortening Drives Atrial Fibrillation Through VCAM-1 Mediated Atrial Electrical and Structural Remodeling
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本期重点推荐的研究揭示了衰老过程中端粒缩短与心房颤动（AF）发病之间被忽视的分子纽带。研究团队通过高通量定量斑点印迹技术发现，在70岁以下人群中，白细胞端粒长度（LTL）缩短与AF风险显著相关。在端粒酶缺陷（TERT?/?）小鼠模型中，研究者证实端粒功能障碍导致心房电传导减慢、纤维化及AF易感性增加。转录组分析将血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）锁定为关键介质。功能实验表明，抑制VCAM-1能逆转电生理异常，减轻纤维化，并使AF易感性降低30%。这项工作首次确立了“端粒-VCAM-1”轴在驱动年龄相关性心房重构和心律失常发生中的核心作用，为防治年龄相关性AF提供了新的潜在治疗靶点。
2.1 高通量斑点印迹杂交揭示的白细胞端粒长度与心房颤动之间的年龄依赖性关联
既往研究多采用PCR技术测量端粒长度，但其准确性受扩增偏倚和端粒序列复杂性限制。本研究开发了一种新型的、经单拷贝基因（β-actin）校准的高通量斑点印迹杂交方法，用于人群规模样本的端粒长度检测。该方法基于变性Southern印迹杂交平台，具有更高的准确性、可扩展性和成本效益。批间变异系数低至5.66%，且与金标准末端限制性片段分析结果显著相关。利用此技术，研究者测量了74名窦性心律健康个体和58名AF患者的白细胞端粒长度，发现AF组整体LTL显著短于对照组。年龄分层分析进一步揭示，在70岁以下个体中，较短的LTL与较高的AF患病率相关，而这种关联在70岁及以上个体中减弱。此外，利用英国生物银行（UK Biobank）队列进行的验证性分析同样表明，在平均15.47年的随访期内，较长的LTL与较低的AF风险相关，且这种关联同样在70岁以下人群中更为显著。
2.2 小鼠模型中端粒缩短与心房颤动易感性的关联
为深入探究端粒功能障碍与AF易感性之间的因果关系，研究构建了端粒酶逆转录酶敲除（TERT?/?）小鼠模型。与野生型（WT）小鼠相比，第三代TERT?/?（F3）小鼠表现出显著的端粒缩短和DNA损伤标志物γH2AX水平升高。电生理研究显示，F3小鼠的心房有效不应期缩短，且经快速心房起搏诱导的AF发生率显著高于WT小鼠。这些结果表明端粒缩短通过促进折返性心律失常的基质形成，增加了AF的易感性。
2.3 TERT?/?小鼠的心房电重构
心房电重构是AF发生发展的关键。通过对小鼠心房进行心外膜电标测，研究发现F3小鼠的右心房和左心房平均心外膜电传导速度均显著降低，同时电传导的绝对不均匀性和不均匀性指数增加。这表明端粒功能障碍损害了心房电稳定性，其特征是传导减慢和异质性增加，为AF的维持创造了条件。
2.4 VCAM-1在端粒功能障碍相关心房重构中的关键作用
为了阐明端粒缩短导致心房重构的分子机制，研究对WT和F3小鼠的右心房组织进行了RNA测序分析。结果发现了1267个差异表达基因，京都基因与基因组百科全书通路富集分析显示，细胞粘附分子相关通路发生了显著改变。随后的蛋白表达验证发现，F3小鼠心房组织中血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）的表达显著上调，而细胞间粘附分子-1（ICAM-1）水平变化不大。在临床样本中，研究发现老年AF患者（年龄≥60岁）的血清游离VCAM-1水平显著高于窦性心律对照组。亚组分析显示，在60-70岁的“年轻老年”人群中，AF患者的sVCAM-1水平显著更高；而在70岁以上的“高龄老年”人群中，AF患者与窦性心律者的sVCAM-1水平无显著差异。这提示在“年轻老年”人群中，端粒缩短可能通过上调VCAM-1参与AF诱导，而在“高龄老年”人群中，其他因素可能掩盖了端粒缩短的影响。
2.5 抗VCAM-1中和抗体在TERT?/?小鼠中逆转心房重构
为验证VCAM-1的功能，研究对WT和F3小鼠施用抗VCAM-1中和抗体。治疗一个月后，接受VCAM-1阻断的F3小鼠其AF诱导率较未治疗的F3对照组降低了30%。电标测显示，抗体治疗有效逆转了F3小鼠右心房降低的电传导速度，并改善了电传导的不均匀性。天狼星红染色表明，抗体治疗显著减少了F3小鼠双心房的胶原沉积。这些结果说明，靶向VCAM-1不仅能降低AF易感性，还能改善由端粒功能障碍引起的关键电生理和组织学异常。
2.6 VCAM-1逆转端粒功能障碍小鼠的心房细胞外基质改变
进一步的RNA测序分析比较了未经治疗与经VCAM-1中和抗体治疗的F3小鼠，发现了1165个差异表达基因。富集分析显示，细胞外基质及其受体相关通路发生显著变化。蛋白印迹分析证实，F3小鼠心房组织中胶原蛋白-1α和α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）表达增加，而VCAM-1中和抗体治疗降低了它们的表达。同时，在ECM重塑中起关键作用的CD168（Hmmr）在F3小鼠心房组织中表达显著上调，抗体治疗可使其降至WT小鼠水平。此外，研究还观察到基质金属蛋白酶（MMPs）及其抑制剂TIMP1的表达失衡，而VCAM-1中和能部分逆转这种失衡。这些数据表明，F3小鼠存在ECM重塑增强和纤维化，而VCAM-1中和能通过调节CD168和MMP/TIMP平衡，部分挽救ECM代谢异常。
3 讨论
本研究通过临床队列、大型生物数据库和小鼠模型，系统阐明了端粒缩短通过VCAM-1驱动年龄相关性AF的新机制。所开发的高通量定量斑点印迹技术为端粒长度测量提供了更准确的工具。研究发现端粒缩短在“年轻老年”AF发生中扮演重要角色，而在“高龄老年”人群中，其他年龄相关的病理生理因素可能掩盖了端粒的影响。VCAM-1被确定为连接端粒功能障碍与心房重构的核心分子。靶向VCAM-1不仅能减轻心房纤维化和电重构，还能降低AF易感性。研究首次在TERT?/?小鼠中直接证实了VCAM-1在促进年龄相关性AF中的作用，并报道了VCAM-1与老年AF人群的关联，为理解AF的衰老相关机制增添了新维度。上游机制方面，端粒缩短诱导的基因组应激可能通过激活活性氧和细胞因子驱动的核因子κB/丝裂原活化蛋白激酶信号通路，导致VCAM-1上调。总之，本研究确立了“端粒-VCAM-1”轴是驱动年龄相关性心房重构和心律失常发生的重要通路，提示VCAM-1有望成为预防和治疗年龄相关性AF的新靶点。
