摘要目的·利用单细胞核RNA测序(single-nucleus RNA sequencing,snRNA-seq)技术,探究核纤层蛋白A/C基因第195位天冬酰胺替换为赖氨酸(Lamin A/C p.Asn195Lys,Lmna N195K)突变导致扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM)小鼠模型心脏细胞的组成和分子特征变化,明确该突变对心脏多细胞生态系统的影响,并从细胞类型比例、基因表达谱、细胞间通信等方面系统描述其病理表型.方法·通过成簇规律间隔短回文重复序列及其相关蛋白9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats-associated protein 9,CRISPR-Cas9)技术构建Lmna N195K纯合突变小鼠模型,并设立野生型对照.采用心脏超声和心电图评估心功能参数,通过苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色、天狼星红染色、小麦胚芽凝集素(wheat germ agglutinin,WGA)染色和末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记(terminal deoxynucleotidyl transferase dutp nick end labeling,TUNEL)凋亡检测分析心脏组织的病理变化.提取心脏组织细胞核进行snRNA-seq,使用Seurat(v4.4.0)进行细胞聚类、差异表达分析和细胞亚群鉴定,拟时序分析追踪细胞状态转变,CellChat(v1.6.1)推断细胞间通信网络.实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,RT-qPCR)及蛋白质印迹法(Western blotting,WB)分别检测纤维化标志物和LMNA蛋白表达水平.结果·Lmna N195K纯合突变小鼠表现出心腔扩张、收缩功能下降、严重心脏纤维化和高死亡率.组织学分析显示心肌细胞排列紊乱、纤维化面积显著增加、凋亡细胞增多,且突变组中LMNA蛋白表达降低.snRNA-seq共鉴定出9种心脏细胞类型,包括心肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞等.突变组中代谢型心肌细胞(CM2)比例显著降低(P=0.005),收缩型心肌细胞(CM3)比例上升(P=0.004);成纤维细胞几乎全部转化为促纤维化亚群FB4(P=0.001);内皮细胞中高细胞外基质(extracellular matrix,ECM)分泌亚群EC3 比例增加(P=0.007),提示内皮-间质转化(endothelial-to-mesenchymal transition,EndoMT)发生.差异表达分析发现多个与纤维化、能量代谢和心脏损伤相关的基因表达异常.细胞间通信分析显示,突变组中骨膜蛋白(periostin,POSTN)-整合素(integrin)、血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)-血管内皮生长因子受体1(vascular endothelial growth factor receptor 1,VEGFR1)以及层粘连蛋白亚基α2(laminin subunit alpha 2,LAMA2)-整合素(integrin)等受体-配体通路显著激活.结论·Lmna N195K突变引起心脏多细胞生态系统紊乱,主要表现为心肌细胞亚群比例失衡(代谢型减少、收缩型增加)、成纤维细胞向促纤维化表型转化、内皮细胞发生EndoMT并增强ECM分泌能力.这些变化通过异常的细胞间通信网络进一步协同促进心脏纤维化和病理性重塑,最终导致DCM的发生与发展.该研究从单细胞水平系统提示了Lmna N195K突变对心脏细胞组成和功能的影响,为理解该突变致DCM的细胞基础提供了重要数据支持.