瘦素受体成纤维细胞是心脏纤维化的优先贡献者

Leptin Receptor Fibroblasts Are Preferential Contributors to Cardiac Fibrosis

作者信息Veronica Larcher, Ariane Fischer, Lunfeng Zhang, Omar Almolla, Mattia Chiesa, Francesca Andriani, Chiara Wernet, Simone Serio, Lukas Stefan Tombor, Sofia Peruzzo, Debanjan Mukherjee, Rossana Bussani, Serena Zacchigna, Ralf H Adams, Stefanie Dimmeler, Sylvia M Evans, Paola Cattaneo, Nuno Guimarães-Camboa
PMID41988726
期刊Circ Res
发布时间2026-05-22
DOI10.1161/CIRCRESAHA.125.327701

实验完整度

研究包含谱系追踪、细胞消融、RNA-seq、ATAC-seq、体外刺激、人类样本验证等多层级证据,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠心肌梗死模型 小鼠横向主动脉缩窄模型 小鼠原代心脏成纤维细胞 人类心脏组织样本

重点核对

LepR-Cre小鼠品系 LepR-CreERT2小鼠品系 Rosa-tdTomato报告小鼠 Col1a1-GFP报告小鼠 MIRI手术及 sham 对照

摘要

背景:心脏纤维化是心力衰竭的标志,也是一个未满足的临床需求,源于预先存在的心脏成纤维细胞的病理激活,但成纤维细胞异质性对这一过程的贡献仍不清楚。方法:使用小鼠模型在基线及心肌梗死后对特定成纤维细胞亚群进行谱系追踪或耗竭。使用下一代测序评估成纤维细胞亚群之间的转录和表观遗传差异。通过单细胞RNA-seq数据集和组织学检查评估在人类中的保守性。结果:在小鼠中,成纤维细胞是唯一表达具有信号传导能力的LepR(瘦素受体)亚型的心脏细胞类型。LepR+心脏成纤维细胞在新生期出现,占据冠状动脉外膜的特定壁龛,表现出增强的Hedgehog信号,并对瘦素作出反应。心肌梗死后,LepR-Cre+成纤维细胞比间质成纤维细胞增殖更多,成为瘢痕中的主要成纤维细胞谱系,其遗传消融减少纤维化并改善功能。LepR+成纤维细胞在人类心脏中也检测到,嵌入富含脂肪细胞的壁龛中。结论:这些发现将外膜成纤维细胞确定为病理重塑的关键驱动因素,并证明成纤维细胞而非心肌细胞是心脏中瘦素的主要反应者,重新定义了这一主要内分泌途径如何影响心脏重塑和疾病。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
心脏成纤维细胞异质性是否决定不同亚群对心脏纤维化的贡献,以及瘦素受体的心脏靶细胞类型。
核心机制
LepR+心脏成纤维细胞(LepR-Cre+ CFs)是瘦素受体的主要心脏表达细胞,它们位于冠状动脉外膜,具有祖细胞样特征,在心肌梗死后优先增殖并分化为肌成纤维细胞,通过Hedgehog信号通路增强纤维化反应。
主要证据
谱系追踪显示LepR-Cre+ CFs在心肌梗死后扩增并占据瘢痕;细胞消融减少纤维化并改善心功能;RNA-seq和ATAC-seq揭示其独特的转录和表观遗传特征。
研究意义
该研究确定外膜成纤维细胞是病理重塑的关键驱动因素,并证明成纤维细胞是心脏中瘦素的主要反应者,为重定义瘦素信号在心脏中的作用以及开发靶向纤维化的治疗策略提供了基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

LepR表达谱鉴定

确定瘦素受体在心脏中的细胞类型特异性表达。

通过RNA-seq数据分析、流式细胞术和免疫组化,验证LepR在心脏成纤维细胞中的表达。

2

LepR+成纤维细胞发育动态

研究LepR+成纤维细胞的出现和扩增时间。

通过免疫荧光和RNAscope分析不同发育阶段心脏中LepR+细胞的出现和分布。

3

转录和表观遗传特征分析

揭示LepR+成纤维细胞与间质成纤维细胞的分子差异。

通过RNA-seq和ATAC-seq比较LepR-Cre+与LepR-Cre-成纤维细胞的转录和表观遗传特征。

4

瘦素信号功能验证

验证LepR+成纤维细胞对瘦素的反应性。

体外刺激分选的成纤维细胞,检测STAT3磷酸化;分析瘦素敲除小鼠中LepR+成纤维细胞的转录变化。

5

心肌梗死后细胞命运追踪

研究LepR+成纤维细胞在心肌梗死后的扩增和贡献。

对LepR-Cre谱系小鼠进行心肌梗死手术,分析瘢痕中LepR-Cre+细胞的比例和增殖。

6

细胞消融功能研究

评估LepR+成纤维细胞消融对心功能和纤维化的影响。

通过LepR-Cre; Rosa-iDTR小鼠注射白喉毒素消融LepR+细胞,然后进行心肌梗死,评估心功能和瘢痕大小。

7

人类心脏验证

验证LepR+成纤维细胞在人类心脏中的存在和定位。

分析人类冠状动脉单细胞RNA-seq数据,并进行RNAscope和免疫荧光验证。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Qiazol裂解液Qiagen79306
miRNeasy微型试剂盒Qiagen217084
TapeStation系统Agilent--
TruSeq链式mRNA文库制备试剂盒Illumina20020594
HiSeq 4000系统Illumina--
ActiveMotif ATAC-seq试剂盒ActiveMotif53150

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
LepR表达鉴定
LepR-Cre、Rosa-tdTomato、Col1a1-GFP等鼠系的遗传背景和组合
阅读提示:详见Methods:Animal Models
细胞培养和刺激
成纤维细胞分离步骤、培养条件、瘦素刺激浓度和时间
阅读提示:详见Methods:Isolation of Murine CFs及补充材料
心肌梗死模型
手术方式、梗死面积评估、时间点
阅读提示:详见Results及Figure 5 legend
细胞消融实验
DT给药剂量、时间、途径
阅读提示:详见Methods及Figure 6 legend
测序分析
分选策略、测序平台、差异表达分析参数
阅读提示:详见Methods:RNA-Seq及ATAC-seq