《Life Sciences》：Targeting HSP90 suppresses STAT1/CCL8-driven inflammation and mitigates mitochondrial dysfunction to attenuate hypertension-induced atrial fibrillation
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房颤的发病机制涉及多信号通路协同作用，HSP90作为关键分子伴侣调控线粒体功能障碍和炎症促进房颤进展。研究通过AngII诱导的小鼠模型和HL-1心肌细胞实验，发现HSP90通过ERK/DRP1轴导致线粒体分裂和ROS产生，同时与STAT1结合上调CCL8招募巨噬细胞引发炎症，抑制HSP90可同时缓解这两种病理过程。
姚莉|吴家伟|卜星|万明珠|王毅文|秦娜娜|周子军|李家辉|于丽明|王慧山
中国沈阳东北大学医学与生物信息工程学院
摘要
背景
心房颤动（AF）的发病机制被认为是多种信号通路的协同作用结果。作为重要的分子伴侣蛋白，HSP90在心血管疾病中具有多种生物学效应。然而，其在高血压诱发的心房颤动中的具体作用机制仍不清楚。本研究旨在探讨HSP90是否作为主要调节因子，直接导致线粒体功能障碍和炎症，从而促进心房颤动的进展。
方法与结果
我们采用了生物信息学分析、AngII灌注诱导的体内心房颤动小鼠模型以及HL-1心房肌细胞体外实验。通过RNA测序确定靶点后，研究了特定HSP90抑制剂17AAG对心房颤动易感性、心房电生理特性、纤维化、线粒体功能和炎症的影响。机制研究表明，HSP90通过促进ERK磷酸化激活DRP1（Dynamin相关蛋白1，Ser616位点），从而引发过度线粒体分裂和活性氧产生；另一方面，HSP90与转录因子STAT1相互作用并稳定其表达，进而驱动趋化因子CCL8的表达，招募巨噬细胞并介导局部心房炎症。
结论
我们证实HSP90在高血压状态下是心房颤动的关键驱动因素。它通过直接促进ERK/DRP1介导的线粒体分裂和STAT1/CCL8驱动的炎症，促进心律失常性心房基质的形成。然而，抑制HSP90可以同时减轻这两种病理重塑过程。因此，HSP90的抑制为心房颤动提供了一种具有多种效应的治疗手段，为心房颤动的预防和治疗提供了新的理论和机制基础。
引言
心房颤动（AF）是最常见的持续性临床心律失常。其发病率随年龄增长显著增加[1]，并与心力衰竭、中风、高血压和死亡率密切相关[2]。其对公共卫生的影响巨大。尽管在心律控制和抗凝治疗领域取得了进展[3][4]，但这些治疗方法在疗效和安全性方面的副作用仍然有限[5]。这部分原因可能是由于对心房颤动病理生理网络的理解不足，该网络具有多机制性和高度复杂性[6]。
心房颤动的发生和持续存在依赖于“心房重塑”这一基本过程，包括电重构、结构重塑和自主神经重塑[7]。神经激素激活，如高血压和心力衰竭引起的肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）的激活，是重塑过程的上游驱动因素[8]。血管紧张素II（AngII）作为RAAS的主要效应分子，已被证明可引发纤维化、氧化应激、炎症和细胞凋亡。由此形成的病理基质可能促进心房颤动的起始和发展[9][10]。然而，AngII在心房肌细胞中的具体信号传导枢纽及其如何协调调节这些不同病理通路仍不清楚。
近年来，代谢紊乱和免疫炎症在心房颤动中的作用越来越受到重视[11]。心肌细胞的能量来源——线粒体发生功能障碍和动态失衡（异常分裂/融合），导致活性氧生成增加和能量不足，进一步加剧了电不稳定[12][13]。同时，心房组织中存在慢性低度炎症状态，浸润的炎症细胞（如巨噬细胞）释放细胞因子（如IL-6、IL-1β、TNF-α）和趋化因子，直接参与结构重塑和电传导异质性的增加，为折返性兴奋提供了条件[14][15]。有趣的是，代谢异常和炎症反应常常共存并相互促进[16]，形成恶性循环；然而，协调调节这些过程的上游主调节因子仍不清楚。
HSP90作为分子伴侣蛋白起着关键作用。它保护细胞免受损伤[17]，并在多种心血管疾病中作为“信号枢纽”稳定和激活大量靶蛋白。其在多种心血管疾病中的病理作用已被充分证实。在心肌肥大中，HSP90通过稳定Akt和钙调神经磷酸酶等关键靶蛋白，促进心肌细胞肥大和病理重塑[18][19]。同样，在心力衰竭中，持续的HSP90活性通过支持促炎转录因子和应激激活激酶的稳定性，促进疾病进展[20]，这些因子驱动慢性炎症、纤维化和细胞凋亡。HSP90广泛的靶蛋白谱使其成为多种病理通路的潜在主调节因子[21]。然而，尽管其在这些疾病中的作用已被证实，但在高血压诱发的心房颤动背景下，HSP90的具体功能、调控动态和治疗相关性仍需进一步研究。
基于上述背景，我们假设在AngII诱导的高血压条件下，HSP90的表达上调可能通过调节线粒体功能和炎症信号通路，发挥关键的开关效应，促进心房重塑和心房颤动易感性的增加。因此，我们通过生物信息学分析、体内动物模型和体外细胞实验探讨了HSP90在心房颤动中的潜在作用和机制：首先，我们下载公共数据库和转录组测序数据来研究HSP90在心房颤动中的潜在作用；其次，使用AngII灌注小鼠模型研究HSP90特异性抑制剂17AAG对心房颤动易感性和心房重塑以及线粒体功能和炎症的影响；最后，使用HL-1心房肌细胞系研究HSP90通过ERK/DRP1轴调节线粒体分裂，并通过与STAT1相互作用调节CCL8表达的精确分子机制[22][23][24]。
我们试图探索HSP90在心房颤动中的新作用和未知机制，提供心房颤动多机制发病机制的整合视图，并为使用HSP90抑制剂作为新型多效应治疗手段奠定理论和实验基础。
动物和实验设计
我们从华福康生物技术有限公司（北京）购买了8周大的C57BL/6 J雄性小鼠（体重22±2克）。所有动物均处于12小时光照/黑暗周期的环境中。实验程序获得了北方军区总医院动物伦理委员会的批准（批准编号2024–12），并严格遵循机构关于动物护理和使用的指南。小鼠在温度控制的房间内自由获取食物和水。
心房颤动中HSP90的表达谱和生物信息学分析
通过对人类公共数据集GSE31821的分析，从2名正常对照者和4名心房颤动患者中发现了292个显著上调基因和121个显著下调基因（图1A）。为了进一步研究高血压状态下的心房颤动机制，我们还分析了对照组（n=3）和AngII诱导的高血压心房颤动小鼠（n=3）的心房组织RNA测序数据。这两组共表达了33,461个基因。
讨论
我们的研究表明，HSP90是高血压诱发的心房颤动中同时通过ERK/DRP1轴调节线粒体功能障碍和通过STAT1/CCL8通路调节炎症的关键上游调节因子。这种双重抑制具有“一石二鸟”的治疗效果，使HSP90成为治疗这种多因素疾病的更优选择。
线粒体功能障碍与炎症之间的相互作用形成了一个关键的恶性循环
结论
总之，本研究表明热休克蛋白90（HSP90）在高血压诱发的心房颤动的发病机制和进展中起关键作用。我们发现HSP90在人类和小鼠心房颤动模型中的表达均显著上调，表明这两种模型中HSP90的表达具有功能保守性。使用特异性抑制剂17AAG后，我们进一步证实HSP90的抑制不仅降低了血压，还直接改善了心房功能。
披露
GEO数据属于公共数据库。数据库中的患者已获得伦理批准。用户可以免费下载相关数据进行研究并发表相关文章。我们的研究基于开源数据，因此不存在伦理问题和其他利益冲突。
资助
本研究得到了国家自然科学基金（编号82170328）、辽宁振兴人才计划（编号XLYC2203006）、辽宁自然科学基金优秀青年基金（编号2025-YQ-20）和辽宁省自然科学基金（编号2023-MSLH-349）的支持。
利益冲突声明
我们声明本手稿为原创作品，未曾发表过，也未在其他地方接受发表审核。所有作者均同意发表。我们确认所有列出的作者均已阅读并批准了本手稿，且没有其他符合作者资格但未列出的人员。我们进一步确认手稿中作者的排序已得到所有作者的认可。
我们理解
致谢
不适用。
