研究背景
心力衰竭因其发病率和死亡率的增加，已成为一个引人注目的临床问题，并影响全球万患者。多巴胺是一种内源性儿茶酚胺，在中枢神经系统中作为神经递质发挥作用，但在非神经元系统中也作为自分泌和旁分泌因子发挥作用。多巴胺由于其对心肌的正性肌力作用和利钠作用，已被广泛用作急性心力衰竭患者的治疗药物之一。本研究表明表达多巴胺D1受体（D1R）的心肌细胞（CMs）在诱发心力衰竭相关的室性心律失常中起关键作用，并阐明其分子机制。
方法流程
文章中用单细胞测序方法确定了在心力衰竭模型小鼠和持续性室性心动过速心力衰竭患者中都存在表达D1R的心肌细胞，为我们了解心脏D1R在心力衰竭中的作用提供了第一个直接的实验证据，阐明了表达D1R的CMs在诱发心力衰竭相关室性心律失常中的作用。
研究结果
1
衰竭心脏中心脏D1R的异质性表达
构建横向主动脉缩窄（TAC）手术造成的压力过载导致心力衰竭的小鼠模型，并使用心力衰竭早期和晚期的心脏组织进行单细胞测序（ScRNA-seq）分析，发现编码D1R的Drd1基因显著上调（图a），qPCR结果证实了Drd1的表达增加（图b）。
使用单分子荧光原位杂交（smFISH）技术和作者开发的算法检测了Drd1在衰竭心脏中的空间表达，并利用荧光强度评估了心肌细胞中Drd1的mRNA水平（图c），结果发现：0周时有限数量的CMs中发现了Drd1的表达，而在压力超负荷导致的心力衰竭过程中（8周）表达Drd1的CMs的数量显著增加（图d）；同时，衰竭心脏的单细胞测序也证实了Drd1mRNA的异质性表达和表达Drd1的CMs数量的增加（图e）。此外，用LacZ对表达D1R的细胞进行遗传标记，进一步证实TAC操作后存在少量细胞表达D1R（图f）。
以上这些结果表明，在大多数CMs中D1R的表达不一致，导致在衰竭心脏中D1R的表达具有异质性。
2
心脏D1R缺失可改善心力衰竭相关的室性心律失常
构建心肌细胞中Drd1基因特异性缺失的小鼠（αMHC-Cre/Drd1fl/fl，图a），基因分型和qPCR结果从DNA和mRNA水平上都证实了αMHC-Cre/Drd1fl/fl小鼠CMs中Drd1的缺失（图b，c）。作者通过体表心电图（ECG）检查麻醉小鼠的室性心律失常的频率，与TAC操作的αMHC-Cre小鼠相比，TAC操作的αMHC-Cre/Drd1fl/fl小鼠的室性早搏（PVC）频率显著降低（图d左）。还通过遥测心电图分析了清醒小鼠的PVC频率，用多巴胺和咖啡因的混合物腹腔注射来增加室性心律失常的频率，发现αMHC-Cre/Drd1fl/fl小鼠的PVC频率明显低于αMHC-Cre小鼠（图d右）。此外，与αMHC-Cre小鼠相比，αMHC-Cre/Drd1fl/fl小鼠的死亡率较低（图e）。这些结果验证了表达D1R的CMs的数量增加可能会促使衰竭心脏心律失常的发生。
3
过表达心脏D1R引发室性心律失常
将αMHC-tTA敲除小鼠与TRE-D1R/lacZ转基因小鼠杂交，构建D1R在CMs中过表达小鼠αMHC-tTA/TRE-D1R，D1R过表达通过多西环素（Dox）处理而沉默（图a）。与对照组小鼠相比，药物（多巴胺和咖啡因）诱导的PVC在αMHCtTA/TRE-D1R小鼠中显著增高（图b）。CMs中异常的钙火花（Ca2+火花）处理是心力衰竭患者心律失常发生的主要原因之一，D1R的过度表达引起心律失常，并增加CMs中Ca2+火花的频率（图c–e）。兰尼碱受体2（RyR2）是调节自发Ca2+火花的核心，而RyR2高磷酸化在心力衰竭的情况下有助于心律失常的发生。蛋白激酶A（PKA）和钙调素依赖性蛋白激酶II（CaMKII）激活CMs中的RyR2。考虑到神经元D1R可以激活PKA和CaMKII，作者假设心脏D1R的异常诱导可能增加RyR2磷酸化，从而损害Ca2+处理并触发室性心律失常。免疫印迹分析显示，αMHC-tTA/TRE-D1R小鼠心脏中RyR2的两个主要位点丝氨酸(S)和丝氨酸(S)的磷酸化增加（图3f）。
注：Ca2+火花在细胞内由Ca2+探针检测到的Ca2+通道快速释放Ca2+时探针的荧光瞬间产生而又消失的区域被称作钙火花。
以上数据表明，在衰竭心脏中，心脏D1R通过RyR2的过度激活驱动Ca2+处理失调的潜在机制。
4
心力衰竭患者心脏D1R表达增加
对不同时期心肌病患者的心脏组织进行RNA测序分析显示，D1R在人类衰竭心脏中的表达上调，同时在心肌病患者中有室性心动过速病史（VT）和/或植入型心律转复除颤器(ICD)的患者的心脏D1R表达水平更高。通过对患者CMs的转录组进行scRNA测序分析，发现72例心功能正常者的CMs中不表达D1R。相比之下，11例心力衰竭患者中有9例表达D1R的CMs（图g）。此外，在VT的心力衰竭患者中，表达D1R的CMs的数量往往更高。上述结果与在动物模型中的发现一致，表达D1R的CMs在心力衰竭患者室性心律失常发病机制中的作用通过增加与心律失常相关的心脏性猝死的发生率而恶化患者的预后。
研究结论
文章报道了在心力衰竭发生过程中CMs基因表达的时空异质性，作者目前的研究提供了一个例子，细胞异质性可能在心脏疾病的发病机制中起关键作用，突出了单细胞方法对于解析疾病分子机制的重要性。
虽然本文的人体实验结果可能由于样本量小而没有达到统计学意义，但我们相信它值得临床
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