我们报告了一种新颖的体外ATTR-CM模型，通过将三种主要的人类心脏细胞类型暴露于TTR纤维来揭示细胞类型特异性表型，从而提供对ATTR-CM疾病细胞机制的全新见解。使用Thioflavin T、Amytracker、刚果红和点印迹分析生成和表征人类重组TTR蛋白（WT、V122I、V30M）及其相应纤维。将人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞（hiPSC-CMs）和内皮细胞（ECs）接种在TTR纤维上导致细胞存活率降低。共聚焦显微镜显示TTR纤维在hiPSC-CMs的细胞外定位，导致肌节破坏、钙处理异常和机电耦合中断，而ECs则表现出迁移能力降低和细胞形态异常。hiPSC成纤维细胞（hiPSC-FBs）基本不受TTR纤维影响，具有正常存活率，但显示出与TTR纤维的增强定位。我们的模型显示WT和变异型TTR纤维导致细胞类型特异性表型，为ATTR-CM疾病的基础细胞机制提供了新见解，从而促进新治疗靶点和生物标志物的发现。
我们的模型显示，野生型和变异型TTR纤维导致细胞类型特异性表型，为ATTR-CM疾病的潜在细胞机制提供了新见解，从而促进新治疗靶点和生物标志物的鉴定。
在本研究中，我们将由人类诱导多能干细胞（hiPSCs）分化而来的三种主要心脏细胞类型——心肌细胞（hiPSC-CMs）、内皮细胞（ECs）和成纤维细胞（hiPSC-FBs）暴露于重组人TTR纤维中，以模拟ATTR-CM病理条件。我们观察到TTR纤维对hiPSC-CMs和ECs的显著毒性作用，而hiPSC-FBs表现出显著的耐受性。通过转录组分析，我们发现不同细胞类型对TTR纤维的分子响应存在显著差异。
ATTR-CM是一种由于TTR蛋白错误折叠形成淀粉样纤维并沉积在心肌中，导致心脏功能恶化的疾病。其主要特征包括心肌进行性增厚、舒张功能障碍和传导障碍。目前尚无有效的体外疾病模型来研究ATTR-CM的细胞机制，这限制了疾病理解和治疗发现。本研究通过开发一种基于人源细胞的体外模型，首次系统评估TTR纤维对三种主要心脏细胞类型的影响。
在体外生成的TTR纤维显示出与体内淀粉样纤维相似的关键特征。V122I和V30M变体在轻度酸性条件下表现出更高的荧光强度，表明其比野生型TTR更快形成纤维。这种纤维形成效率的增加与既往研究结果一致，支持这些变体比WT TTR更容易形成纤维的观点。
我们的研究发现，TTR纤维通过改变心肌细胞的结构和功能来驱动疾病进展。在hiPSC-CMs中，TTR纤维显著降低细胞活力，导致肌节结构破坏，干扰钙处理，并中断细胞间通讯。这些改变与临床观察到的收缩功能受损和心律失常现象一致。
对于ECs，TTR纤维不仅降低了细胞活力，还显著影响其迁移能力。ECs的细胞间连接异常可能解释了ATTR-CM患者心脏微血管功能障碍的现象。相比之下，hiPSC-FBs在暴露于TTR纤维时表现出显著的适应性，尽管观察到微小的形态变化，但未见明显的毒性效应。
转录组分析揭示了TTR纤维对不同细胞类型影响的分子机制。在hiPSC-CMs中，TTR纤维激活了与DNA修复、凋亡和氧化应激相关的通路，同时抑制了细胞粘附和结构组织相关的通路。ECs的转录组显示与DNA复制、线粒体基因表达和细胞粘附相关的基因集下调，而与ECM降解和血管内皮细胞分化相关的基因集上调。在FBs中，观察到与细胞生长、胶原形成和未折叠蛋白结合相关通路的上调。
这些发现不仅提供了ATTR-CM患者临床表现的新见解，还为研究潜在的病理生理机制提供了重要平台。我们的模型可能为开发靶向治疗干预措施铺平道路。
缩写
ATTR-CM：转甲状腺素蛋白淀粉样变性心肌病
ATTRv-CM：变异型转甲状腺素蛋白淀粉样变性心肌病
ATTRwt-CM：野生型转甲状腺素蛋白淀粉样变性心肌病
hiPSC-CMs：人类诱导多能干细胞衍生心肌细胞
hiPSC-FBs：人类诱导多能干细胞衍生成纤维细胞
HUVECs：人脐静脉内皮细胞
ROS：活性氧
TTR：转甲状腺素蛋白
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