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曲静/马帅/张维绮/刘光慧合作揭示灵长类心脏衰老的驱动因素

临床研究

2023-07-11

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心脏是为人体血液循环提供动力的重要器官，而左心室是心脏将血液泵至全身各处的核心腔室。随着年龄的增长，左心室结构及功能逐渐衰退，心血管疾病的患病风险增加。

心脏是由心肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞等多种细胞类型组成的复杂器官，由于不同类型细胞衰老程度存在差异，需要高精度的研究手段加以解析。迄今为止，心脏衰老相关研究多聚焦于啮齿类动物，人们对灵长类心脏衰老机制的认知非常有限。

近日，中国科学院动物研究所/北京干细胞与再生医学研究院曲静研究员、马帅“致一”研究员、刘光慧研究员和北京基因组研究所张维绮研究员合作在 Protein & Cell 期刊发表了题为：Single-nucleus transcriptomics reveals a gatekeeper role for FOXP1 in primate cardiac aging 的研究论文。

该研究首次系统解析了灵长类心脏衰老的结构和基因表达改变，发现心肌肥大、纤维化和免疫细胞浸润是左心室衰老的典型特征，进而揭示转录因子FOXP1的下调是心肌衰老的关键驱动力，为心脏衰老提供了潜在的标志物和干预靶标。

研究人员通过对年轻及年老食蟹猴左心室的形态及组织学分析，发现老年食蟹猴左心室表现出心肌细胞肥大、间质纤维化及炎症因子升高等表型。在分子水平，一系列衰老标志物发生明显变化，包括脂褐素累积和p21表达增加，以及核纤层蛋白Lamin B2和异染色质蛋白HP1下调。

进而，研究人员在单细胞分辨率解析了心肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞、巨噬细胞、T细胞、B细胞等十余种心脏细胞类型的转录组变化。结果显示，心肌细胞对衰老最为敏感，且增龄伴随着心肌细胞FOXP1转录因子显著下调。在人类多能干细胞衍生的成熟心肌细胞中敲低FOXP1导致细胞加速衰老、体积增大、钙超载等心肌衰老表型，提示FOXP1的表达降低是灵长类心肌衰老的驱动力之一。

该研究在单细胞水平系统揭示了衰老对灵长类左心室不同细胞的影响，发现FOXP1是拮抗心肌衰老的核心转录因子。研究为深入理解灵长类心脏衰老的驱动因素，以及临床评估心脏衰老程度提供了新型生物标志物，为防治衰老相关心脏退行性疾病提供了潜在干预靶标。

图1. 年老食蟹猴左心室衰老的细胞分子特征

中国科学院生物物理研究所博士后张译元，中国科学院动物研究所博士郑彦东，首都医科大学宣武医院王思研究员为论文的并列第一作者。中国科学院动物研究所/北京干细胞与再生医学研究院曲静研究员、马帅“致一”研究员、刘光慧研究员，中国科学院北京基因组研究所张维绮研究员为共同通讯作者。该研究得到中国科学院动物研究所宋默识研究员的指导，获得国家自然科学基金委、中国科学院及北京市等项目的资助。

论文链接：

doi.org/10.1093/procel/pwac038