在高脂饮食诱导下，ApoE缺陷雄性小鼠出现的心脏纤维化现象会因PACAP–PAC1信号通路的基因缺失而进一步加剧

《Journal of Neuroendocrinology》：Cardiac fibrosis induced by high-fat diet in ApoE-deficient male mice is exacerbated by genetic deletion of PACAP–PAC1 signaling

　　心脏纤维化是多种心脏疾病的关键病理因素，尤其是代谢综合征相关的心衰保留射血分数（HFpEF）。本研究利用ApoE缺陷小鼠模型，通过高胆固醇饮食（CED）诱导代谢压力，探究PACAP-PAC1信号通路在心脏纤维化中的作用。结果显示，PACAP或PAC1基因敲除的小鼠在CED喂养下心肌纤维化面积显著增加（p<0.001），而野生型ApoE缺陷小鼠纤维化程度较低。此外，PACAP缺陷小鼠在高脂饮食下纤维化程度加重，但PAC1缺陷小鼠仅在代谢应激条件下表现出纤维化加剧。这表明PACAP通过激活PAC1受体抑制代谢压力诱导的心脏纤维化。研究为开发PAC1受体激动剂治疗代谢相关心脏纤维化提供了新靶点。

　　
心脏纤维化是由心肌细胞外基质（ECM）过度沉积引发的病理过程，其与多种心脏疾病密切相关，尤其是射血分数保留型心力衰竭（HFpEF）。当前针对心脏纤维化的治疗手段有限，因此探索新的靶向治疗策略至关重要。近年来，神经肽PACAP（ pituitary adenylate cyclase-activating peptide）及其受体PAC1在心脏保护中的作用受到关注。PACAP属于VIP家族，通过激活腺苷酸环化酶发挥生物学效应，其中PAC1受体对PACAP具有高亲和力，而VPAC1和VPAC2更多响应VIP。研究发现PACAP可通过抑制纤维化相关信号通路、促进抗炎介质释放等机制减轻心肌纤维化，但其具体作用机制尚不明确。

本项研究以ApoE缺陷小鼠为模型，结合高胆固醇饮食（CED）诱导代谢性心脏纤维化，系统评估PACAP-PAC1信号轴在代谢压力下的调控作用。实验采用基因编辑技术生成PACAP缺陷（PACAP?/?）和PAC1缺陷（PAC1?/?）双重ApoE缺陷小鼠，通过对比标准饮食（SD）与CED喂养后的心肌纤维化程度，探究PACAP-PAC1信号在代谢性心脏纤维化中的病理作用。

在实验设计方面，研究人员首先构建了三种基因型小鼠模型：ApoE?/?作为基础模型，PACAP?/?/ApoE?/?和PAC1?/?/ApoE?/?作为信号轴缺陷模型。所有动物在标准环境中随机分组，分别接受SD或CED喂养10周。通过宏尺度观察发现，不同基因型小鼠在SD喂养下心脏结构未出现显著差异，但CED喂养后PACAP和PAC1缺陷小鼠的左心室壁厚度增加，右心室壁厚度伴随性变化。电镜分析显示心肌细胞横截面积在SD条件下各组无显著差异，但CED喂养后ApoE?/?小鼠的细胞直径较SD组增长约6%，而PACAP和PAC1缺陷小鼠未表现出此类代偿性变化，提示纤维化可能通过非细胞肥大途径发生。

关键实验结果体现在心肌纤维化程度的定量分析。通过Picrosirius红染色结合图像处理技术，研究人员发现SD喂养各组的心肌纤维化面积均值为7.5%-8.1%，未达统计学显著性。然而在CED喂养条件下，ApoE?/?小鼠的纤维化面积仅为5.6%，而PACAP和PAC1缺陷小鼠的纤维化面积分别达到9.5%和9.8%，较野生型组显著升高（p<0.001）。组织学染色显示纤维化区域呈均匀分布，以细胞外基质（ECM）蛋白如胶原I和III的异常沉积为特征，这与代谢性压力诱导的炎症反应高度吻合。

进一步分析血浆脂质谱发现，CED喂养显著升高各组总胆固醇和甘油三酯水平（p<0.01），但PACAP和PAC1缺陷组与ApoE?/?组相比无统计学差异。这一结果提示代谢压力对脂质代谢的调控独立于PACAP-PAC1信号轴，而该信号轴更可能通过调节炎症和纤维化相关通路发挥作用。值得注意的是，PAC1缺陷小鼠的纤维化程度较PACAP缺陷组更高（9.8% vs 9.5%），提示PAC1可能介导PACAP的部分抗纤维化效应。

机制探讨方面，研究团队提出代谢压力通过激活炎症小体（如NLRP3）和TGF-β信号通路促进纤维化。PACAP-PAC1轴可能通过以下途径发挥作用：1）抑制心肌成纤维细胞增殖和ECM合成；2）促进 atrial natriuretic peptide（ANP）等抗纤维化激素的释放；3）调控抗氧化酶（如SOD2）表达以减轻氧化应激。例如，体外实验显示PACAP可抑制成纤维细胞蛋白质合成，而ANP通过阻断TGF-β信号抑制胶原表达。这些机制在动物模型中得到部分验证，但具体信号节点仍需深入探索。

临床转化潜力方面，研究指出PAC1受体激动剂可能成为治疗代谢性心脏纤维化的新靶点。目前针对PAC1的拮抗剂（如CGRP抑制剂）用于偏头痛治疗，但可能加剧心肌纤维化。相反，PAC1激动剂如maxadilan在动脉粥样硬化模型中显示出保护作用，提示其可能同时改善代谢性心脏纤维化和血管重塑。未来研究需结合多模态成像（如心脏MRI纤维化定量）和单细胞测序技术，明确PACAP-PAC1轴在成纤维细胞分化、免疫细胞浸润等关键环节的作用。

研究局限性主要涉及动物模型的代表性和样本量问题。首先，ApoE缺陷小鼠虽能模拟人类动脉粥样硬化病理，但其纤维化程度与人类HFpEF存在差异，需补充人类原代成纤维细胞体外实验验证。其次，实验周期为10周CED喂养，而人类代谢性心脏纤维化可能存在更长的潜伏期，需延长观察周期。此外，未评估PACAP-PAC1信号轴在左心室与右心室纤维化中的区域特异性差异，未来需采用三维心脏成像技术进行更精细的解剖学分析。

在方法学上，研究团队创新性地采用"双盲三区"的纤维化定量策略。通过激光共聚焦显微镜和AI图像分析算法，将心肌分为左室游离壁、室间隔和右室游离壁三个解剖区域，每个区域随机选取5个切片进行Picrosirius红染色，经Deconvolution处理消除细胞核的干扰信号后，计算纤维化面积占比。这种多维度评估方法既避免了心脏收缩导致的切片偏移，又通过统计学平均减少了个体差异的影响。

该研究对临床实践具有重要启示：首先，PACAP-PAC1信号轴可能成为代谢性HFpEF的新型生物标志物，其表达水平与心肌纤维化程度呈显著负相关（相关系数r=-0.82，p<0.001）。其次，现有PAC1拮抗剂可能通过抑制抗纤维化通路加重心肌损伤，提示需重新评估这类药物在心血管疾病中的适用性。第三，研究证实PACAP的生理功能具有组织特异性，在脑部作为偏头痛触发因素，而在心脏则通过PAC1受体发挥抗纤维化作用，这种分化机制为靶向治疗提供了理论依据。

未来研究方向可聚焦于以下领域：1）开发PAC1特异性激动剂，避免对VPAC受体系统的非选择性激活；2）探索PACAP-PAC1轴与mTOR信号通路的交互作用；3）建立基于人工智能的纤维化预测模型，整合基因组学、代谢组学和影像学数据。此外，开展多中心临床试验评估PAC1激动剂在代谢性HFpEF患者中的疗效，同时监测潜在副作用如心悸或血压波动，这对药物转化至关重要。

总之，本研究首次在代谢性心脏纤维化模型中明确PACAP-PAC1信号轴的双重作用：作为内源性保护机制抑制纤维化发展，其缺失则加剧代谢压力诱导的病理改变。这些发现不仅深化了我们对神经肽在心血管疾病中的调控机制理解，更为开发新型抗纤维化疗法提供了关键靶点，具有显著的转化医学价值。