心臟纖維化是心力衰竭進展的核心病理過程，由過度活化的成纖維細胞導致細胞外基質過度沉積，而心肌細胞可通過旁分泌信號調節這一過程。細胞衰老是一種由多種應激源觸發的不可逆增殖停滯狀態，伴隨功能衰退和抗凋亡性。衰老細胞通過衰老相關分泌表型（SASP）主動釋放細胞因子等物質，對鄰近細胞產生深遠的旁分泌效應。近年證據表明，衰老不僅發生在有絲分裂細胞中，也發生在心肌細胞等有絲分裂后細胞中。然而，心肌細胞衰老的上游觸發因素及其與纖維化重構的機制聯系仍不清楚。

膽固醇代謝失調深刻影響細胞衰老。法尼基化是一種與膽固醇代謝相關的翻譯后修飾，依賴于甲羥戊酸途徑衍生的法尼基焦磷酸（FPP）。法尼基轉移酶β亞基（FNTB）是關鍵的催化組分。本研究發現，心肌細胞特異性Fntb基因敲除（cKO）小鼠會自發觸發以纖維化為主要特征的心臟重構。在基礎狀態下，FNTB缺陷引發了以早發性間質纖維化為開端的漸進性心臟重構程序，纖維化在誘導后2周即可檢測到，并在36周時達到三倍水平。這種膠原的顯著積累與晚期舒張功能障礙的出現同步，從24周開始E/A比顯著下降。與纖維化的快速發生相反，心肌細胞肥大延遲出現，心肌細胞橫截面積增加在12周時才變得明顯，心臟重量顯著升高則從24周開始。值得注意的是，收縮功能在整個36周的觀察期內保持顯著正常，且未出現肺充血，表明這些小鼠維持在代償性病理狀態。在壓力超負荷（TAC）模型中，Fntb-cKO小鼠表現出加速的功能惡化和顯著的纖維化重構加劇，其功能障礙的加劇主要源于纖維化惡化，而非肥厚反應。

為了闡明心肌細胞FNTB缺陷與心臟重構（尤其是纖維化）相關的分子通路，研究人員對成年Fntb-cKO小鼠心肌細胞進行了RNA測序。加權基因共表達網絡分析（WGCNA）揭示了三個與表型相關的模塊，其中模塊6相關性最強。通路富集分析顯示，模塊6中顯著富集的通路主要涉及DNA損傷反應（DDR）、細胞周期蛋白調控和MAPK信號級聯。與轉錄組預測一致，FNTB缺陷的心肌細胞表現出典型的DDR激活，包括Atm磷酸化增加、γH2AX病灶形成增多以及Chk1/Chk2激活。藥理性抑制DDR可減輕FNTB缺失誘導的間質纖維化和心肌細胞肥大。這些發現表明，FNTB缺陷觸發了心肌細胞的DDR，隨后介導了觀察到的關鍵心臟重構表型。

研究人員進一步探究了這種DDR激活下游的細胞命運。令人驚訝的是，盡管存在強烈的DDR，Fntb-cKO心肌細胞卻表現出顯著的抗程序性細胞死亡能力，Bax和cleaved Caspase-3水平穩定，TUNEL陽性細胞核頻率可忽略不計。相反，觀察到抗凋亡介質Bcl-2和Hsp70的意外上調。這些觀察促使研究團隊提出假設：FNTB缺失引發的DDR可能驅動心肌細胞走向細胞衰老而非凋亡。確實，在FNTB缺失后2周，觀察到細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑（CDKIs）的mRNA表達增加，包括Cdkn1a、Cdkn2a和Tp53。隨后，在基因缺失后12周，Fntb-cKO心臟經歷了進行性的染色質重構，其特征是衰老相關異染色質 foci（SAHF）的積累，表現為H3K9me3陽性細胞核顯著增加。心肌細胞的SA-β-Gal活性在基因缺失后24周也顯著升高。這些發現，包括強烈的DDR激活、抗凋亡蛋白表達升高、CDKIs水平增加、SA-β-Gal活性增強以及心肌細胞肥大，共同表明FNTB缺陷誘導了心肌細胞衰老。

那么，FNTB缺失誘導的心肌細胞衰老如何機制性地導致心臟纖維化呢？首先，將來自Fntb-KO或WT小鼠培養的原代心肌細胞的條件培養基應用于原代WT心臟成纖維細胞。結果顯示，來自KO心肌細胞的條件培養基顯著增強了心臟成纖維細胞的活化、增殖、活力和細胞外基質分泌。SASP是指衰老細胞中分泌活性特征性增強的現象。此前WGCNA分析已發現，Fntb-cKO心肌細胞的模塊6中SASP相關通路顯著富集。從機制上講，DDR誘導的SASP與Gata4的穩定化有關。研究首先證實了Fntb-cKO心肌細胞中Gata4蛋白水平增加。接下來，通過整合RNA測序和RT-qPCR分析，系統評估了候選SASP因子。其中，Tgfb2、Gdf15和Timp2的mRNA表達水平在FNTB缺失后的心肌細胞中顯著升高。免疫印跡進一步證實了Fntb-cKO心肌細胞中Tgf-β2和Gdf15蛋白水平升高，而Timp2蛋白水平未變。ELISA檢測同樣證明，來自KO心肌細胞的條件培養基中Tgf-β2和Gdf15的分泌增加。為了確認這些因子的功能必要性，研究人員使用siRNA敲低了FNTB缺陷的心肌細胞中的Tgfb2或Gdf15。關鍵的是，中和條件培養基中的任一因子都顯著削弱了其促纖維化作用，有效減弱了成纖維細胞活化和ECM相關基因的誘導。此外，在Fntb-cKO心臟中對CD45和F4/80進行免疫熒光染色，未發現顯著的白細胞或巨噬細胞浸潤，這表明觀察到的纖維化并非主要由炎癥細胞募集驅動，而是由心肌細胞到成纖維細胞的直接旁分泌信號傳導所致。這些發現提供了令人信服的證據，表明心肌細胞中FNTB缺失誘導了以Tgf-β2和Gdf15產生和分泌增加為特征的DDR依賴性SASP，從而驅動心臟成纖維細胞活化并促進心臟纖維化。

最后，研究探討了FNTB缺失導致DNA損傷和心肌細胞衰老的機制。核纖層蛋白A（LaminA）是一種核膜蛋白，與DDR有關，其成熟需要法尼基化。在缺乏法尼基化的情況下，LaminA以未加工的前體形式（prelaminA）保留。與此一致，對prelaminA的免疫熒光染色顯示，Fntb-cKO心肌細胞中這種前體異常積累。總LaminA（檢測成熟LaminA和prelaminA）染色顯示，78%的細胞核中LaminA出現異常的核質重新分布，而WT細胞則呈現典型的周邊定位。這種成熟缺陷是LaminA特異性的，因為LaminB1的亞細胞分布保持不變。透射電子顯微鏡揭示了FNTB缺陷心肌細胞細胞核的顯著超微結構異常。FNTB敲除細胞核的核膜顯得不規則且呈扇貝狀，伴有核膜連續性的局灶性中斷，同時電子致密物質疝入細胞質。這些核膜缺陷表明結構穩定性受損，已知會觸發DDR激活。為了確定有缺陷的LaminA成熟是否是Fntb-cKO表型的主要驅動因素，研究使用了腺相關病毒血清型9（AAV9）來過表達一種成熟形式的LaminA（在氨基酸647處截短），它繞過了法尼基化依賴性加工的要求。值得注意的是，恢復成熟的LaminA改善了Fntb-cKO心臟特有的顯著間質纖維化。盡管纖維化明顯減輕，但在挽救時間范圍內，心臟肥大以及整體收縮和舒張功能保持相對穩定。這些結果表明，心肌細胞特異性FNTB缺失損害了LaminA成熟并破壞了核膜的穩定性，這很可能是FNTB缺陷心臟中觀察到的DDR的主要驅動因素。

考慮到法尼基化與膽固醇代謝之間的已知聯系，研究進一步探究了脂質超載條件下FNTB的調控。在高脂飲食（HFD）喂養的小鼠中，觀察到一種以間質纖維化、舒張功能障礙、持續性DNA損傷和衰老標志物誘導為特征的顯著心臟表型。在這些小鼠中，心臟Fntb的mRNA和蛋白水平相較于普通飲食對照組顯著降低，而Fnta表達保持不變。高效液相色譜-質譜（HPLC-MS）分析顯示，脂質超載后心臟FPP水平沒有顯著改變，排除了底物介導的反饋機制。這種抑制在膽固醇處理的原代心肌細胞中得以重現，棕櫚酸（PA）也顯示出部分抑制作用。重要的是，與正常血脂對照組相比，高脂血癥患者的左心室乳頭肌樣本顯示出FNTB蛋白水平降低。對公開的心臟RNA-seq數據的分析進一步擴展了這些觀察結果。研究發現，與FNTB高表達組患者相比，FNTB低表達的射血分數保留的心力衰竭（HFpEF）患者表現出心臟纖維化增加的趨勢。此外，基因集富集分析（GSEA）表明，衰老基因集在FNTB低表達組中顯著富集。

研究人員接下來探索了脂質誘導FNTB抑制的轉錄機制。通過對Fntb啟動子進行整合生物信息學篩選，發現了12個候選轉錄因子，其中三個（Myc、Srebf和Ppar）是已知的脂質代謝調節因子。在膽固醇刺激的心肌細胞中進行實驗驗證，揭示了Ctcf、Pparg、Srebf1、Srebf2和Fntb轉錄本的協同下調，而其他候選因子則表現出不一致的表達模式。通過siRNA敲低進行功能探究顯示了特異性——沉默Srebf2使Fntb蛋白減少37%，而靶向Ctcf、Pparg或Srebf1則沒有效果。染色質免疫沉淀（ChIP）實驗證實了Srebf2在Fntb啟動子處的結合。此外，雙熒光素酶報告基因檢測證明，Srebf2增加了293T細胞中Fntb啟動子的轉錄活性。

最后，研究評估了恢復Srebf2-Fntb軸是否能減輕脂質超載誘導的心臟重構，使用了AAV9介導的過表達策略。值得注意的是，AAV9-Fntb遞送顯著改善了HFD喂養小鼠的舒張功能，表現為E/A比恢復正常，并顯示出間質纖維化減輕的明顯趨勢。相比之下，Srebf2過表達未能挽救這些病理參數，可能是由于其復雜的下游代謝效應或額外的脂質誘導抑制信號。與先前的觀察一致，無論是Fntb還是Srebf2干預都沒有顯著影響心肌細胞肥大或收縮功能。這些發現確定了FNTB的抑制是代謝應激下舒張功能和纖維化的關鍵驅動因素。

總之，本研究結果證明，脂質超載通過SREBF2介導的轉錄抑制降低了心肌細胞FNTB表達，隨后減少了法尼基化。心肌細胞衰老在心臟重構中起著關鍵作用，但其調控機制仍不清楚。本研究結果確定了FNTB是心肌細胞衰老的關鍵調控因子。暴露于高脂環境會減少心肌細胞中的法尼基化，損害LaminA成熟并誘導DNA損傷反應。這進而觸發了以分泌促纖維化因子（如Tgf-β2和Gdf-15）為特征的過早心肌細胞衰老，促進成纖維細胞活化和心臟纖維化。這些發現揭示了受損的法尼基化與心肌細胞衰老之間的新聯系，為與血脂異常相關的心臟重構提供了機制性見解。盡管存在這些見解，本研究也存在一些局限性。首先，雖然提出衰老心肌細胞及其SASP驅動纖維化表型，但并未通過在體內選擇性消除衰老細胞來直接證明因果關系。其次，需要對慢性應激下心肌細胞特異性FNTB缺陷進行更長期的研究，以充分了解其衰老軌跡。第三，關于轉化相關性，在高脂血癥患者的心臟組織中觀察到FNTB表達降低；然而，必須謹慎地將小鼠的機制發現直接外推到人類病理學。