肥厚型心肌病（Hypertrophic Cardiomyopathy, HCM）是猫和人类中最常见的心脏疾病之一。其主要特征为左心室（LV）的壁厚增生及舒张功能障碍。HCM的临床表现因个体而异，从长期无症状到快速进展为心力衰竭甚至猝死。在猫中，HCM的患病率约为15%，而在人类中，每500人中有1人受此影响。
猫自然发生的HCM与人类HCM在表型、临床表现和组织学特征方面高度相似，包括心肌细胞的变性、排列紊乱、间质纤维化和微血管异常。因此，猫被认为是研究人类HCM的理想转化动物模型。然而，尽管在人类和某些猫品种中已发现与HCM相关的肌节基因突变，对其致病机制的了解仍不完善，特别是在涉及基因表达和信号通路调控的层面。
本研究通过对健康和HCM猫的心肌转录组（左心室与左心房）进行全基因组RNA测序，探讨区域特异性和疾病相关的基因表达差异，进一步揭示HCM的潜在分子机制。
方法概述
研究使用了20个猫心肌样本，分别来自健康猫（n=10）和患HCM猫（n=10），并从左心室和左心房区域采集组织样本。采用RNA测序技术分析基因表达差异，具体步骤包括：
- RNA提取与质量控制
从组织样本中提取总RNA，确保高纯度和完整性，以保证测序数据的可靠性。 - 转录组测序与数据分析
采用高通量RNA测序技术生成配对双端数据。数据处理包括质量控制、基因比对、标准化及差异基因分析。 - 功能通路和网络分析
使用功能注释工具（如IPA，Ingenuity Pathway Analysis）解析差异基因（DEG）的生物学功能、调控网络和信号通路。
主要研究结果
- 区域特异性基因表达模式
- 健康猫：左心室和左心房表现出显著的基因表达差异。左心室中，负责肌节功能的基因（如MYL2、MYL3、MYH7）和调控因子（如IRX4）显著上调；而左心房中，与细胞外基质、炎症及钙信号通路相关的基因（如NPPA、CHRNA1）表现出更高表达。
- HCM猫：心肌区域间的表达差异在HCM中依然显著，表明左心室和左心房在疾病进程中存在不同的调控机制。
- HCM相关基因表达变化
- 左心室（LV）：412个差异基因中，290个基因上调，主要包括与纤维化、重构和炎症相关的基因（如THBS4、CXCL14）。下调基因如KLHL33则可能涉及心肌细胞结构的维持。
- 左心房（LA）：1207个差异基因中，724个基因上调，包括炎症标志物（如FAM177B）和细胞外基质重塑相关基因（如COMP、THBS4）。下调基因则主要与脂肪酸代谢及细胞死亡相关（如THRSP）。
- 功能通路与信号网络
- 左心室：纤维化、心肌重构和炎症通路（如整合素信号通路、CXCR4通路）显著激活；而代谢相关通路（如PPARα/RXRα）被抑制，表明代谢环境的改变和炎症增多可能主导了疾病进程。
- 左心房：炎症和细胞迁移通路（如LXR/RXR信号、ILK信号）显著激活，暗示左心房在HCM中更倾向于炎症驱动的重塑。
- 验证与创新性发现
- RT-qPCR验证了几种关键基因（如THBS4、CXCL14）的表达变化，与RNA测序结果一致。
- 新发现的差异基因（如KLHL33、FAM177B、THRSP）在心脏中的功能尚不明确，但可能在HCM发病中扮演重要角色。
讨论与意义
本研究首次全面分析了猫心肌的健康与病理转录组，揭示了HCM中不同心脏腔室在基因表达和功能通路上的区域差异。这些结果具有以下意义：
- 转化医学价值：猫作为自然发生HCM的模型，其转录组特征与人类HCM高度相似，进一步支持了其作为人类HCM研究模型的潜力。
- 分子机制揭示：研究发现的区域特异性基因和信号通路（如整合素信号、RhoGDI信号）为深入了解HCM的发病机制提供了新的方向。
- 潜在治疗靶点：上调的纤维化和炎症相关基因（如THBS4、CXCL14）可能成为HCM治疗的重要靶点，而代谢通路的调控（如PPARα/RXRα）为疾病管理提供了新的干预思路。
结论
本研究通过对猫心肌转录组的系统分析，揭示了健康与HCM状态下的显著基因表达和功能通路差异。区域特异性基因和信号网络的发现为HCM的分子机制研究和潜在干预策略提供了新的见解。同时，这项研究进一步验证了猫模型在心血管疾病研究中的重要性。
参考文献：
Feline myocardial transcriptome in health and in hypertrophic cardiomyopathy—A translational animal model for human disease