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Gasdermin D(GSDMD)是炎症小体通路重要的下游效应分子,其被caspase1/ caspase11剪切形成的N端GSDMD肽段 (NT-GSDMD) 能够形成胞膜孔道,以释放IL-1β等炎症因子,诱发细胞焦亡。但NT-GSDMD在房颤发生中的作用尚不明确。
2025年2月10日,美国贝勒医学院(Baylor College of Medicine)Professor Na Li实验室在European Heart Journal在线发表题为“Atrial cardiomyocyte restricted cleavage of gasdermin D promotes atrial arrhythmogenesis”的研究论文。该研究表明NT-GSDMD在心房肌细胞内通过非焦亡途径引起线粒体损伤,促进房颤的发生发展。
NT-GSDMD在房颤患者和Crem自发性房颤小鼠模型的心房肌细胞内表达显著增加。NT-GSDMD不仅能够在心房肌细胞膜上打孔以促进IL-1β分泌,引起心房纤维化和巨噬细胞浸润。NT-GSDMD还锚定在心房肌细胞内的线粒体膜上,引起线粒体功能障碍并释放ROS,导致钙稳态失衡。这些发现揭示了NT-GSDMD pore主要通过引起心房肌细胞线粒体损伤而非经典的焦亡通路,促进房颤发生的新机制。
NLRP3介导的炎症小体激活参与了不同诱因相关房颤的发生发展。GSDMD是多个炎症小体通路共同的下游效应分子,其分解产生的N段片段 (NT-GSDMD) 能够在胞浆膜上形成NT-GSDMD pores,释放IL-1β及IL-18等细胞因子,从而促进炎性细胞死亡即焦亡。近期研究发现,NT-GSDMD pores虽然在细胞膜上形成孔道引起炎性因子的释放,但不绝对引起细胞焦亡。例如,在LPS诱导的巨噬细胞内吞体分选转运复合体(ESCRT)活性显著升高,ESCRT通过移除NT-GSDMD pores来修复损伤的细胞膜,以维持膜的完整性和细胞内渗透压,达到阻断焦亡的作用。此外,NT-GSDMD pores还可能锚定在具有膜结构的细胞器上,引起其功能改变。
研究人员通过Adeno-associated virus(AAV)构建心房肌细胞特异性过表达NT-GSDMD(aGDNT)小鼠模型,结果发现aGDNT组小鼠房颤易感性显著增加,并减慢其心房传导速度。NT-GSDMD 确实在心房肌细胞形成孔道促进IL-1β分泌,这不仅促进心房出现纤维化,同时招募巨噬细胞浸润至心房。但aGDNT小鼠心房肌细胞没有发生明显的焦亡,经RNA-seq和免疫荧光染色证实ESCRT复合体移除了NT-GSDMD pore介导的损伤细胞膜,抑制焦亡的发生。有趣的是,NT-GSDMD pore还破坏了心房肌细胞线粒体膜的完整性,使得ROS大量释放入胞浆。ROS一方面激活NLRP3炎症小体通路,通过上调Kv1.5通道,缩短心房肌细胞动作电位时程;另一方面ROS影响肌浆网钙释放,促进异位起搏几率,诱发房颤。然而,当给予心房肌细胞特异性过表达突变的NT-GSDMD时,小鼠没有表现出上述变化。此外,应用靶向线粒体的超氧化物歧化酶模拟物(mitoTEMPO)能够有效清除ROS,并降低aGDNT小鼠房颤的易感性。由此可见,心房肌细胞内上调的NT-GSDMD pore没有引起细胞焦亡,而是通过损伤线粒体,促进房颤发生。综上所述,该研究揭示了NT-GSDMD在心房肌细胞内通过非焦亡途径引起线粒体损伤,促进房颤发生及持续的分子机制。
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