射血分数保留的心力衰竭患者出现与射血分数降低的HF相似的症状，具有较高的住院率、发病率和死亡率。与HFrEF不同，HFpEF缺乏有效的治疗方法。

尽管存在临床异质性，但是否存在独特的HFpEF特征，以及如何因肥胖和其他并发症而改变，分子表型是否能识别临床HFpEF亚群，尚不清楚。

基于此，约翰霍普金斯大学医学院心力衰竭和心脏移植部主任Kavita Sharma教授带领团队对符合HFpEF共识标准的患者（n=41）的右室间隔内膜心肌活检进行了RNA测序，并与射血分数降低的HF患者和供体对照组（n=24）的右室间隔组织进行了对比。主成分分析和层次聚类测试组间转录组的差异性、并发症的影响、差异基因表达和通路富集。该项工作以“Myocardial Gene Expression Signatures in Human Heart Failure With Preserved Ejection Fraction”为题在线发表在Circulation杂志上。

发表在《Circulation》杂志上

研究方法及结论

HFpEF研究人群、心肌组织采集与加工、RNA的分离与制备、非负矩阵分解识别基于基因表达的HFpEF簇、基因差异表达分析

1、HFpEF和HFrEF的转录组学差异

筛选后的RNAseq读取集鉴定了约13000个基因。使用所有RV隔表达基因的PCA将这些患者分为3个不同的组，HFpEF和HFrEF中只有少数重叠的患者。无监督层次聚类分析也确定了3个不同的分组，其中88%的HFpEF、97%的HFrEF和100%的对照组在其类别内聚类。使用5%的错误发现率阈值，共有8793个基因在HFpEF和对照组之间差异表达，6802个基因在HFrEF和对照组之间差异表达。对于每一个方向的改变，近一半是共享的，而≈5%是相反的方向。

. HFpEF和HFrEF的转录组学差异

2、HFpEF、HFrEF和对照组有不同的mRNA表达谱

检测了每个HF组和对照组在这些和其他选择性途径中的差异表达。绘制了每个通路中基因的Z值，与HFrEF相比，HFpEF增强了氧化磷酸化的表达，但降低了内质网、cGMP相关、自噬、纤维化和肥大相关基因的表达。氧化应激、炎症和一氧化氮信号通路基因也受到类似的影响。

. HFpEF、HFrEF和对照组有不同的mRNA表达谱

3、HFpEF协变量对HFpEF基因表达变化的影响

为了测试主要HFpEF发病率的潜在影响，对调整DESeq2内的临床协变量（包括性别或BMI单独或与年龄、糖尿病和估计肾小球滤过率相结合）后获得的差异表达基因进行了重复通路分析。尽管共病调整，下调的基因富集途径没有改变。相比之下，在对所有5种共病进行校正后，上调的基因途径不再显著，并且主要通过单独调整BMI来解释。性别调整不影响路径富集。因此，上调的HFpEF转录组学特征与肥胖密切相关，而下调的HFpEF转录组学特征与BMI和其他主要协变量无关。

.HFpEF协变量对HFpEF基因表达变化的影响

4、基因表达簇与HFpEF临床亚群的关系

该研究团队用两种方法对此进行了测试。第一个是NMF，它根据患者间的最大表达相关性确定了3个HFpEF亚组。第1组（n=11）和第2组（n=10）的内部相关性最大，而第3组（n=18）的异质性更大。PCA（使用所有基因）发现第1组最接近HFrEF，第1组富集的基因途径与HFrEF患者共享，第2组以免疫途径为主，第3组以炎症和细胞外基质过程为特征。

第一组主要是男性；几乎所有成员都有糖尿病，相对较低的BMI，较高的NT-proBNP，LV尺寸和肺血管负荷；第2组均为女性，BMI最高，LV最小，NT-proBNP最低，但CD68+炎性细胞数量较多。前12个月的首次事件发生时间Kaplan-Meier分析显示第1组死亡或心衰住院风险最高。

.基因表达簇与HFpEF临床亚群的关系

5、在HFpEF进行WGCNA分析

为了进一步测试NMF结果的稳健性，该研究团队还采用WGCNA作为一种替代方法，将转录组分组与临床相关性相匹配。这些簇还表现出与NMF确定的群的态射。NMF组1与WGCNA蓝簇共有许多基因，这些蓝簇富含肌节组织和应激激活激酶信号通路，并与左室肥厚、血清NT-proBNP和右室后负荷相关。NMF组2在氧化磷酸化、免疫-炎症信号和内质网应激中的黄色和红色WGCNA簇中共享基因，患者的临床特征与组1相反。NMF组3与棕色簇相匹配，棕色簇在较小、较少肥厚的心脏和较少糖尿病但心衰症状更严重的患者中显著富集细胞外基质和血管生成途径。

.在HFpEF进行WGCNA分析

小结

HFpEF心肌表现出与对照组和HFrEF不同的特征性转录特征。其中一些转录组特征与肥胖和其他并发症密切相关，而另一些则与之无关。该研究团队发现HFpEF中的分子亚群具有相应的独特临床特征。

总之，这些结果为HFpEF提供了新的生物学见解，并有助于形成一个框架，以开发更好的精确指导疗法。