研究背景
RAS-MAPK信号通路成分或调控因子的遗传变异是Noonan综合征（NS）患者发生严重且早发性肥厚性心肌病（HCM）的致病原因。尽管旁分泌通信被认为在心肌病的病因中起着关键作用，但对于导致NS中肥厚性心肌病和心脏纤维化发展的潜在病理机制仍知之甚少。
研究方法
为剖析非心肌细胞在NS发展中的影响，研究团队采用了二维和三维人类诱导多能干细胞（iPSC）模型，结合来自NS患者的iPSCs（这些患者携带LZTR1、RIT1和RAF1等关键RAS-MAPK基因的致病性变异），从分子、细胞和功能水平分析这些细胞和组织。研究团队使用了蛋白质组学、转录组学、工程化结缔组织和生物人工心脏组织等多种方法，评估了LZTR1缺陷对心脏细胞的影响。
主要发现
细胞特异性分子特征
研究发现LZTR1基因缺陷导致RAS GTPase蛋白在心肌细胞和非心肌细胞中积累。在心脏成纤维细胞和内皮细胞中检测到更高水平的LZTR1蛋白，表明LZTR1缺陷的非心肌细胞可能对病理表现有贡献。纯合LZTR1功能缺失与所有检查细胞类型中RAS GTPase的强烈积累相关。
心脏成纤维细胞促进心肌细胞肥大
LZTR1缺陷的心脏成纤维细胞通过释放旁分泌因子促进心肌细胞肥大。研究表明，来自LZTR1缺陷心脏成纤维细胞的条件培养基显著增加了心肌细胞的大小和肥大相关基因表达。值得注意的是，LZTR1缺陷的心肌细胞对这些外部刺激更为敏感。
RIT1依赖的细胞周期活性
LZTR1缺陷的心脏成纤维细胞显示RIT1依赖的细胞周期活性增强。全局蛋白质组学分析显示LZTR1缺陷的心脏成纤维细胞中有186种差异表达蛋白，主要富集在与细胞周期活性相关的上调通路中。LZTR1缺陷的心脏成纤维细胞表现出更高的Ki-67阳性核比例和增强的增殖能力。
工程化结缔组织的纤维化特征
LZTR1缺陷的工程化结缔组织表现出明显的纤维化特征。这些组织不仅宏观上看起来不同，而且随着时间推移表现出更强的收缩力。生物力学测量显示LZTR1缺陷的组织明显更硬，表明持续的肌成纤维细胞活性和明显的纤维化重塑。RNA测序分析显示LZTR1缺陷的工程化结缔组织具有促纤维化/肌成纤维细胞基因特征。
IL-8信号传导障碍
研究发现IL-8（CXCL8）在LZTR1缺陷的心脏成纤维细胞中显著上调，是条件培养基中最丰富的分泌因子之一。LZTR1缺陷的心脏成纤维细胞中CXCL8的表达显著高于野生型，且在纤维化的LZTR1缺陷工程化结缔组织中进一步升高，达到16倍的增加。此外，受体CXCR1和CXCR2在LZTR1缺陷的心脏成纤维细胞和工程化结缔组织中也显著上调。
IL-8-CXCR1信号传导促进纤维化和肥厚性重塑
重组IL-8处理显著增加了野生型心脏成纤维细胞的增殖，类似于LZTR1缺陷心脏成纤维细胞的增殖率。IL-8处理还显著增加了胶原蛋白的产生和沉积，表明IL-8对纤维化具有直接作用。虽然IL-8单独补充不足以急性激活心肌细胞中的ERK信号传导，但长期暴露于IL-8显著诱导了心肌细胞肥大。通过CXCR1选择性抑制剂reparixin和CXCR1/2双抑制剂ladarixin处理显著减少了IL-8诱导的胶原沉积，而CXCR2选择性抑制剂则没有明显效果，表明纤维化重塑主要通过CXCR1介导。
抑制IL-8-CXCR1信号传导逆转LZTR1相关心脏重塑
使用reparixin抑制IL-8-CXCR1信号传导显著减少了LZTR1缺陷心脏成纤维细胞的增殖率。在工程化结缔组织中，reparixin处理使LZTR1缺陷组织的收缩正常化至野生型水平，而不影响健康组织，表明抑制IL-8信号传导可逆转纤维化细胞外基质重塑。reparixin还显著降低了IL-8信号相关基因的表达，并逆转了LZTR1缺陷组织中的促纤维化基因特征。
IL-8-CXCR1信号传导是NS中共享的致病机制
研究扩展至携带LZTR1、RIT1和RAF1变异的患者来源的iPSCs，发现这些变异都导致IL-8分泌增加。CRISPR校正的同基因对照释放的IL-8处于基础水平。reparixin处理使CXCL8转录水平、促纤维化标志物表达和增殖活性恢复正常，而野生型、MRAS变异和校正系则不受影响。
临床意义
创新发现
- 本研究确定了心脏成纤维细胞衍生的IL-8作为Noonan综合征相关肥厚性心肌病中心脏肥大和纤维化的自主驱动因素
- 证明IL-8-CXCR1信号传导介导了病理性成纤维细胞-心肌细胞通讯，独立于免疫细胞或全身炎症
- 证实CXCR1抑制剂reparixin可逆转人类二维和三维诱导多能干细胞衍生的心脏模型中的分子和功能疾病表型
临床启示
- IL-8-CXCR1信号传导是Noonan综合征相关肥厚性心肌病的可靶向、疾病修饰治疗靶点，有望减少心肌纤维化和肥大
- 临床应用CXCR1抑制剂如reparixin或ladarixin可迅速转化为基于基因型的早期临床试验
- 本研究为Noonan综合征相关心肌病提供了新的治疗策略，可能减少对心脏移植的需求
研究结论
本研究揭示了IL-8-CXCR1信号传导障碍是Noonan综合征中肥厚性心肌病和心脏纤维化的共享致病机制。LZTR1缺陷导致RAS GTPase在心肌细胞和非心肌细胞中积累，特别是心脏成纤维细胞中RIT1依赖的IL-8异常分泌触发了心肌细胞肥大和心脏纤维化。通过reparixin抑制IL-8-CXCR1信号传导可有效逆转这些病理特征。这一发现为Noonan综合征相关肥厚性心肌病提供了一个新的治疗靶点，有望改善这一高风险人群的预后。
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