使用深度谱库的质谱蛋白组学分析揭示持续性心房颤动患者左右心房蛋白组的同质化

Mass spectrometric proteome profiling using a deep spectral library reveals homogenization of right and left atrial proteomes in persistent atrial fibrillation patients

作者信息Aiste Liutkute, Takiy-Eddine Berrandou, Stefanie Kestel, Moritz Schnelle, Olga Dschun, Hugo Alejandro Amedei, Lisa Neuenroth, Eric Rytkin, Oksana Kyshynska, George Kensah, Aschraf El-Essawi, Ahmad Fawad Jebran, Bernhard C Danner, Hassina Baraki, Ingo Kutschka, Felix Bremmer, Henning Urlaub, Constanze Schmidt, Nabila Bouatia-Naji, Igor R Efimov, Bianca J J M Brundel, Christof Lenz, Niels Voigt
PMID41928451
发布时间2026-06-05
DOI10.1093/cvr/cvag076

实验完整度

高

研究包含多层级验证:利用DIA-MS蛋白质组学分析临床心房组织样本,结合免疫印迹进行独立队列验证,并通过组织学染色量化纤维化,同时检测血浆生物标志物,形成体外到临床的多证据链。

主要模型

人右心房及左心房组织样本 人血浆样本 非衰竭供体心脏组织

重点核对

患者队列:SR(n=15)与persAF(n=16)右心房样本 配对RA和LA样本:SR(n=8)与persAF(n=6) 免疫印迹验证独立队列:SR(n=28)与persAF(n=24) 组织学独立队列:SR(n=13)与persAF(n=6) 统计阈值:FDR<0.05且|log2FC|>0.58

摘要

目的:肺静脉位于左心房(LA),已被充分证实是房颤(AF)启动的关键部位。新出现的证据表明,在持续性房颤(persAF)中,AF触发因素可能延伸至左心房之外。然而,persAF中AF相关重构涉及右心房(RA)的程度仍存在争议。为此,我们采用蛋白质组学方法,旨在研究persAF中相对于LA的RA的AF相关重构。方法和结果:获取窦性心律(SR)患者、接受心脏直视手术的persAF患者以及因移植被拒绝的非衰竭供体心脏的RA和LA样本。采用代表人类心脏蛋白质组的参考谱库,通过数据非依赖采集质谱法评估RA和LA蛋白质组。通过人心房组织的免疫印迹定量蛋白质水平。测量SR和persAF患者的血浆NT-proANP和NT-proBNP水平。使用Masson-Goldner三色染色定量石蜡包埋切片中的纤维化水平。由5个独立供体心脏的5个解剖区域生成代表13,539种人类蛋白质的谱库。在persAF RA中,我们观察到明显的肌溶解、过度的细胞外基质沉积以及与衰竭心室蛋白质组的显著相似性,这些均与persAF LA相当。虽然SR患者的RA和LA之间存在显著的蛋白质组差异,但persAF患者的RA和LA蛋白质组比较揭示了两个心房腔室之间的蛋白质组同质化。RA通过丢失RA特异性标记物而获得LA特异性标记物,从而有助于这种同质化。结论:我们的研究结果表明,RA经历与LA相当的AF相关重构,导致心房蛋白质组统一,这代表了persAF的一个标志。

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
persAF中右心房是否发生与左心房类似的AF相关重构,以及左右心房蛋白质组在persAF中如何变化?
核心机制
RA在persAF中通过失去RA特异性标记物并获取LA特异性标记物,导致心房蛋白质组同质化,最终表现为双心房疾病。
主要证据
基于DIA-MS蛋白质组学分析发现persAF RA中21个差异表达蛋白,并通过免疫印迹验证;进一步分析配对RA和LA样本,显示persAF中DEPs数量显著减少,PCA显示RA和LA明显重叠,支持蛋白质组同质化。
研究意义
persAF是一种双心房疾病,右心房在AF维持中起重要作用,临床管理中应重视右心房,这可能为非肺静脉触发灶的消融提供理论基础。

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

建立人类心脏蛋白质组参考谱库

为后续DIA-MS分析提供全面的蛋白质鉴定基础,确保检测的深度和准确性。

从5个非衰竭供体心脏的5个解剖区域(LA、RA、LV、RV、室间隔)取样,经压力循环裂解、酶解、C18分级,采用DDA-MS生成包含13,539种蛋白质的谱库。

2

蛋白质组学分析RA-persAF与RA-SR

识别persAF相关的心房重构差异表达蛋白及通路。

采用DIA-MS分析RA样本(SR n=15,persAF n=16),比较蛋白质丰度,筛选DEPs,进行通路富集分析、蛋白互作网络分析及proteomic ruler亚细胞定位分析。

3

免疫印迹验证差异蛋白

在独立患者队列中验证蛋白质组学发现的代表性差异蛋白。

对关键蛋白(CES2, MFG-E8, GSTZ1, SLC25A36, TSPAN9, CCDC80, GABARAPL1)进行免疫印迹分析,并检测NPPA和NPPB的水平。

4

组织学分析心房纤维化

测定RA和LA的纤维化程度,比较persAF中两心房的纤维化水平。

对RA-SR、RA-persAF和LA-persAF样本进行Masson-Goldner三色染色,量化纤维化面积百分比。

5

比较左右心房蛋白质组

评估persAF中左右心房蛋白质组的相似性和差异性。

使用配对RA和LA样本(SR n=8,persAF n=6)进行DIA-MS分析,通过PCA、差异表达分析、GO富集分析比较RA和LA的蛋白质组。

6

分析RA-persAF中心房特异性标记物的变化

研究RA在persAF中是否获得LA特征或失去RA特征。

分析RA-SR特异性蛋白和LA-SR特异性蛋白在RA-persAF中的丰度变化,并通过GO分析富集重叠蛋白,评估RA向LA的转变。

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

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
蛋白质组学分析
组织样本类型、DIA-MS参数(窗口大小、梯度时长)、谱库版本、蛋白质定量方法、统计阈值
阅读提示:见Methods节'Proteome profiling: pressure cycling tissue lysis and protein digestion'、'Proteome profiling: mass spectrometry'及'Statistical and bioinformatics analysis'
免疫印迹
抗体信息、蛋白上样量、内参选择(calsequestrin)、样本队列
阅读提示:见Methods节'Biochemical studies'和补充材料Table S6
组织学分析
切片厚度、染色方案、纤维化定量方法、样本队列
阅读提示:见Methods节'Histology'和补充材料Table S5
血浆生物标志物测量
血样采集方法、离心条件、检测试剂盒、统计模型
阅读提示:见Methods节'Plasma NT-proBNP and NT-proANP measurements'和补充材料Table S7