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电生理学检测助力揭示乳腺癌独立致心律失常新机制

2026-03-06     来源:本站     点击次数:92

简介:
肿瘤心脏病学已成为肿瘤患者诊疗的重要组成部分,乳腺癌是全球女性高发恶性肿瘤,其患者的心血管疾病死亡率已超过肿瘤本身致死率。因此,阐明乳腺癌相关心血管疾病的发病机制,对改善患者预后具有关键临床意义。现有研究仅证实乳腺癌与心血管疾病的关联主要来自两方面:一、二者存在吸烟、肥胖、高龄或慢性炎症等共同危险因素,二、化疗、靶向治疗等引发的心脏毒性。但乳腺癌病灶本身是否能直接诱发心血管疾病,目前尚无明确结论。

心房颤动是临床最常见的难治性心律失常,可显著增加患者卒中、心衰风险及全因死亡率。已有研究证实,乳腺癌会显著增加房颤发生率并导致患者预后不良。但相关研究均聚焦于抗肿瘤治疗所致的心房损伤,未探究肿瘤分泌因子是否能独立于治疗手段,直接诱发心房重构和房颤。肿瘤分泌蛋白是调控微环境的核心介质,而当前针对未接受抗肿瘤治疗的乳腺癌患者,其心房病理特征与房颤患病情况的研究仍较为匮乏,这一科学问题亟待深入探究。

基于此,大连医科大学杨晓蕾教授、夏云龙教授团队联合哈尔滨医科大学潘振伟教授团队在European Heart Journal(IF 35.6)杂志发表题为“Breast tumour-secreted ADAM10 mediates atrial fibrogenesis and fibrillation”的研究论文。

研究方法:
本研究采用 “临床队列—动物实验—细胞实验” 的多维度验证体系,以乳腺癌诱发房颤的机制解析为核心,将电生理学检测—Mapping技术作为关键技术支撑,结合多学科实验手段层层验证:

一、临床研究方法
建立未接受抗肿瘤治疗的乳腺癌患者与健康对照队列,奠定临床关联基础。通过心电图、动态心电图开展核心电生理学筛查,明确患者房颤发生情况及心房电活动异常特征,同时采用蛋白质印迹法、酶联免疫吸附试验检测血浆及肿瘤组织中关键蛋白表达,借助倾向性评分匹配及回归模型完成临床数据的统计学验证。

二、动物实验方法
以C57BL/6J小鼠为研究对象,构建原位乳腺癌、肿瘤条件培养基/血浆处理、基因敲低及药物抑制等多种模型,电生理学检测为核心评估手段:

记录小鼠体表心电图,分析P波、PR间期等心房电生理指标;通过程序性电刺激评估房颤诱发率及持续时间;运用高分辨荧光标测技术精准检测左右心房传导速度,量化心房电重构特征,为房颤易感性评估提供核心依据。

采用Masson三色染色观察心房纤维化程度,通过蛋白质印迹法、实时荧光定量PCR检测心房组织中纤维化标志物及通路相关基因、蛋白表达,结合酶联免疫吸附试验检测血浆中关键蛋白水平,同步监测肿瘤生长情况,为电生理学结果提供机制支撑。

三、细胞实验方法
构建乳腺癌细胞与心房成纤维细胞的Transwell共培养模型,结合基因敲低、重组蛋白处理等方式干预关键靶点。通过免疫荧光染色验证纤维化相关蛋白表达,采用BrdU标记、细胞迁移实验评估心房成纤维细胞功能,借助蛋白质印迹法、实时荧光定量PCR检测通路相关分子表达,明确细胞层面的作用机制,为动物实验中的电生理学现象提供细胞水平解释。

四、蛋白质组学分析
对健康对照、乳腺癌合并/不合并房颤患者及小鼠的血浆样本进行比较蛋白质组学分析,筛选跨物种的差异表达蛋白,锁定sADAM10作为核心研究靶点,为后续电生理学检测及机制验证提供明确方向。

研究结果:
1. 治疗前乳腺癌(PTBC)患者心房颤动(AF)患病率显著更高

经倾向性评分匹配后,PTBC患者的房颤发生风险远高于健康对照组,患者血浆sADAM10水平与心房重构标志物PTFV1呈显著正相关,且不同乳腺癌亚型间无显著差异,同时患者存在更明显的心房重构,血浆蛋白质组学分析发现 PTBC患者与健康对照间存在多个差异表达蛋白。


图1 治疗前乳腺癌患者心房颤动患病率更高

2. 乳腺癌增加同源肿瘤移植小鼠模型的房颤易感性
通过构建乳腺癌小鼠模型,检测发现模型组小鼠出现双峰P波、P波波宽延长、PR间期延长、心率减慢,自发性房性心律失常诱发率升高等电生理改变,给予程序性电刺激后房颤的诱发率及持续时间均显著高于对照组,模型组小鼠心房传导速度降低。此外,其心房纤维化面积增大,心房组织中Ⅰ型胶原(Col-1)、Ⅲ型胶原(Col-3)等纤维化标志物的蛋白及mRNA水平均显著上调。


图2 乳腺癌增加同源肿瘤移植小鼠模型的房颤易感性

3. 肿瘤条件培养基及肿瘤血浆可诱导房颤相关病理改变
给小鼠尾静脉注射E0771细胞的肿瘤条件培养基(TCM)或乳腺癌小鼠的血浆(TP)后,证实小鼠房颤易感性增加,心房电生理异常,传导速度降低,心房纤维化加重;体外实验中,E0771乳腺癌细胞与心房成纤维细胞(ACFs)共培养,或用乳腺癌小鼠血浆处理ACFs,可促进ACFs增殖、迁移,上调纤维化标志物表达。


图3 乳腺癌小鼠血浆在体内增强房颤易感性及心房成纤维细胞的促纤维化活性

4. 肿瘤分泌的sADAM10通过体循环促进其在乳腺癌小鼠心房中的上调
乳腺癌小鼠血浆及心房组织中sADAM10水平显著升高,而心房组织中ADAM10 mRNA水平无变化;体外实验证实乳腺癌细胞可分泌 sADAM10,且明确心房中升高的sADAM10全部来自乳腺癌病灶的分泌,经体循环到达心房, 诱导心房纤维化。

图4 肿瘤分泌的sADAM10通过体循环促进其在乳腺癌小鼠心房中的上调

5. 乳腺癌细胞中ADAM10基因敲低可降低房颤易感性及心房纤维化
乳腺癌细胞ADAM10敲低(sh-ADAM10)或使用ADAM10抑制剂(GI254023X)后,与对照组相比,小鼠血浆及心房组织sADAM10水平降低,但ADAM10 mRNA水平无显著变化,证实sADAM10来源于肿瘤。经电生理检测发现房颤易感性下降,荧光标测实验提示心房传导速度改善;此外,还具有心房纤维化减轻,纤维化相关基因及蛋白表达下调等现象。体外实验中,ADAM10敲低或抑制剂处理的乳腺癌细胞与ACFs共培养,与对照组相比,可抑制ACFs的胶原合成、细胞增殖、迁移能力及纤维化信号通路活化。


图5 乳腺癌细胞中ADAM10敲低降低心房颤动易感性

6. sADAM10通过Ephrin B2/EphB3/B4信号轴介导心房纤维化
乳腺癌小鼠心房组织中Ephrin B2(剪切产物sEphrin B2)、EphB3、EphB4蛋白水平显著升高,而mRNA水平无变化 ,ADAM10敲低或抑制后上述蛋白水平降低;重组ADAM10 蛋白处理心房成纤维细胞可诱导纤维化标志物(Col-1, Col-3, p-Smad2/3, TGF-β1, α-SMA)表达上调,敲低EphB3、EphB4可逆转该效应。


图6 乳腺癌背景下sADAM10/ Ephrin B2信号轴介导心房纤维化

7. 心肌成纤维细胞特异性Ephrin B2敲低可降低房颤易感性
通过AAV9载体构建心肌成纤维细胞特异性Ephrin B2敲低小鼠模型后,经电生理检测发现乳腺癌小鼠房颤易感性降低,心房传导速度加快,心房电重构改善,此外,结构重构也有所改善。进一步验证发现,心肌成纤维细胞Ephrin B2敲低不影响荷瘤小鼠的肿瘤生长,也不会改变小鼠血浆及心房组织中sADAM10的表达水平。


图7 心肌成纤维细胞特异性Ephrin B2敲低降低乳腺癌小鼠的心房颤动易感性

8.体内外模型中成熟ADAM10(mADAM10)水平无显著变化
无论是体内心房组织还是体外心房成纤维细胞,mADAM10水平均未因乳腺癌或相关干预发生明显改变。

9. 治疗前乳腺癌患者血浆sEphrin B2浓度与sADAM10水平呈正相关
PTBC患者肿瘤组织及血浆中sADAM10、sEphrin B2水平显著升高,且合并房颤的患者上述指标更高,不同乳腺癌亚型的肿瘤组织中 ADAM10表达及sADAM10分泌能力无显著差异,血浆中sADAM10与sEphrin B2水平呈正相关。


图9 治疗前乳腺癌患者血浆中sEphrin B2浓度与sADAM10水平呈正相关

结论:
本研究通过临床队列、动物实验与细胞实验的多维度验证体系,首次证实未接受抗肿瘤治疗的乳腺癌患者房颤患病率与心房重构程度显著高于健康人群;并揭示乳腺癌可独立于抗肿瘤治疗,通过分泌sADAM10经体循环作用于心房成纤维细胞,经sADAM10–Ephrin B2–EphB3/B4信号轴激活心房纤维化通路,最终增加房颤易感性。

作为贯穿研究全程的关键技术,高分辨率光学标测(Optical Mapping)技术(设备型号:MappingLab OMS-PCIE-2002)为小鼠心房传导速度量化、房颤易感性评估、心房电重构表型验证、靶向干预效果评价提供了精准的电生理数据支撑,明确了sADAM10作为乳腺癌相关房颤标志物与干预靶点的核心价值。

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