阿尔茨海默病（AD）是一种神经退行性疾病，主要表现为认知障碍和记忆丧失。AD的病理学特征之一是β-淀粉样蛋白（Aβ）的沉积，该蛋白质的沉积会导致神经元死亡和突触损伤。除了影响中枢神经系统外，Aβ沉积还可能影响心血管系统，尤其是对心房功能影响。
心房颤动（AF）是最常见的心律失常之一，表现为心房不应期缩短和传导异常，可能与神经调节异常和心肌纤维化有关。α7nAChR是一种响应乙酰胆碱的受体，在中枢神经系统中发挥调节记忆和认知功能的关键作用。研究表明，Aβ不仅是APP代谢的“垃圾”产物，还是一种能激活α7nAChR并通过显著增加Ca2+释放神经递质以增强突触可塑性的肽。最近的研究表明，α7nAChR的激活可通过CaMKII/ERK/p38 MAPK通路诱导心肌细胞凋亡和炎症，而garcinol可抑制该过程。然而，Aβ是否会影响心肌细胞中的α7nAChR，以及Aβ-α7nAChR对AF的影响仍不清楚。
基于此，北部战区总医院心血管外科王辉山教授团队在《Redox Biology》杂志上发表了题目为：Diminished α7 nicotinic acetylcholine receptor (α7nAChR) rescues amyloid-βinduced atrial remodeling by oxi-CaMKII/MAPK/AP-1 axis-mediated mitochondrial oxidative stress的相关研究论文。
此次研究中涉及多种检测技术，其中采用了体外电标测技术（Electrical Mapping）在小鼠心房记录了传导速度、传导离散度变化等，表明了抑制α7nAChR有助于改善电重构。
研究结果
1.在体外实验中，α-BTX可阻止Aβ长期诱导的心肌细胞死亡。
该研究探讨了Aβ对心肌细胞死亡的影响以及α7nAChR在其中的作用机制。α-BTX为α7nAChR的拮抗剂，实验结果显示：
（1) 在24小时内，5 μM到50 μM的Aβ处理对细胞活力没有显著影响。
（2) 在72小时处理后，20 μM和50 μM的Aβ诱导的细胞毒性显著增加，α-BTX可以逆转Aβ诱导的细胞毒性。
（3) 同时，α-BTX可以下调Aβ处理后HL-1细胞中α7nAChR的表达，并减少Aβ诱导的细胞凋亡。
（4) α-BTX可以减轻Aβ诱导的氧化应激和线粒体功能障碍。
这些结果表明α7nAChR在Aβ诱导的心肌细胞毒性和凋亡中发挥了重要作用。
Fig1、α-BTX可以防止Aβ在HL-1细胞内长期诱导的细胞毒性和凋亡，
通过CCK-8实验和Western blotting检测，
发现α-BTX可以提高HL-1细胞的活力，
减少细胞凋亡，并且抑制Aβ诱导的Caspase3的裂解。
2.α-BTX抑制α7nAChR可以减轻Aβ在体外诱导的氧化应激和线粒体功能障碍。
结果显示，Aβ处理可引起氧化应激损伤和线粒体功能异常，导致线粒体膜电位降低、mPTP开放和ATP生成下降，而α-BTX可以抑制这些效应，改善线粒体形态和ATP生成。这些结果表明，α-BTX通过抑制α7nAChR对Aβ诱导的氧化应激和线粒体功能异常具有保护作用。
Fig2、α-BTX可减轻Aβ诱导的体外氧化应激和线粒体功能障碍。
通过检测反应性氧化物、谷胱甘肽/谷胱甘肽二硫酸盐比值、NAD+/NADH、JC-1荧光和mPTP开放程度等指标来验证效果。
3.α-BTX抑制了Aβ诱导的体外线粒体钙处理异常和CaMKII表达。
用荧光探针检测细胞内Ca2+水平发现：Aβ组MFI显著高于对照组、α-BTX组和Aβ+α-BTX组，证明Aβ会导致细胞内Ca2+水平升高。
通过Western blotting分析发现Aβ组NCX1、Serca2和RYR2的表达水平明显高于其他三组，同时发现Aβ处理导致了更高效的Ca2+摄取，α-BTX能够抑制其作用。
进一步的实验发现Aβ处理会导致线粒体内Ca2+含量增加，α-BTX能够抑制这种现象，表明Aβ会导致线粒体内Ca2+超载，并且α-BTX能够通过调节MCU和CaMKII来预防这一过程。
这些结果表明，Aβ会导致Ca2+过载，而α-BTX能够通过调节线粒体内的CaMKII和MCU来防止这种过程的发生。
Fig3、α-BTX可以抑制Aβ诱导的Ca2+处理异常和线粒体CaMKII表达，减轻心房重构。
4. α-BTX通过调节oxi-CaMKII的活性和表达，达到对Aβ诱导的MAPK信号通路的保护作用。
研究了α7nAChR在Aβ介导的HL-1细胞体外机制中的作用。结果表明，α-BTX显著抑制了Aβ诱导的CaMKII氧化/总CaMKII比值的升高，进一步证明了氧化的CaMKII在Aβ-α7nAChR对HL-1细胞的影响中的重要作用。
研究发现Aβ明显增加了p-p38/p38和p-Erk/Erk，这些可以通过α-BTX下调。进一步的实验发现，CaMKII在Aβ-α7nAChR机制中发挥了重要的作用，并且氧化的CaMKII直接促进了Aβ-α7nAChR在HL-1细胞中的效应。此外，p38和Erk的激活也参与了氧化性应激的诱导以及线粒体损伤的过程。
Fig4、α-BTX对Aβ诱导的MAPK信号通路的保护作用受CaMKII活性和表达的调节。
Fig5、p38或Erk的抑制可以逆转Aβ/α7nAChR/oxi-CaMKII诱导的氧化应激和线粒体功能障碍。
5. 将α7nAChR基因在心肌细胞中进行沉默处理，可以减轻老化的APP/PS1小鼠心脏的结构改变。
为了确认Aβ-α7nAChR在心房功能不全中的作用，研究使用APP/PS1小鼠来确认Aβ对心房重构的影响。首先，研究了WT和APP/PS1小鼠心房中Aβ和α7nAChR的表达，在3、6和12个月的小鼠中，随着小鼠的年龄增长，WT和APP/PS1小鼠的α7nAChR表达逐渐增加。与12个月的WT小鼠相比，APP/PS1小鼠的α7nAChR和Aβ表达水平显著增加，表明Aβ沉积对α7nAChR的影响可能是一个与衰老相关的长期过程。此外，12个月大的WT和APP/PS1小鼠被选择进行后续的实验。研究发现，AAV-Chrna7能够成功减少APP/PS1小鼠心房中α7nAChR的表达，但无法影响Aβ的表达。最终，通过心脏超声检查和结构重构分析，发现通过AAV-Chrna7靶向沉默心肌细胞中的α7nAChR可以预防APP/PS1突变引起的心房结构重构。
Fig6、在心肌细胞中沉默α7nAChR减弱了老年APP/PS1小鼠的结构重构。
6. 沉默α7nAChR阻断了APP/PS1小鼠房颤易感性和心房电异常。
为了评估房颤易感性，我们进行了经静脉刺激以诱导房颤的实验。与WT + AAV-CON (1/10)和WT + AAV-Chrna7 (1/10)组相比，APP/PS1+AAV-CON组的小鼠表现出更高的房颤发生率。而沉默α7nAChR可减轻这种情况。此外，我们用nicotine和α-BTX进行了心脏灌注实验，发现nicotine能显著降低WT的心房传导速度，但不会对APP/PS1小鼠的心房传导速度产生显著影响。然而，α-BTX在两种小鼠中都导致了心房传导速度的增加。此外，我们发现在APP/PS1组中出现了异位搏动，而α-BTX可以抑制nicotine诱导的计算离散度的增加。这些结果表明，抑制α7nAChR有助于改善电重构，并减少APP/PS1小鼠的房颤发展。
Fig7、通过静脉给予脉冲刺激诱导房颤的实验以及对心房电活动的定量分析。
7. 沉默α7nAChR可抑制APP/PS1小鼠中的氧化应激损伤、细胞凋亡和炎症，同时降低CaMKII氧化和MAPK/AP-1信号通路的表达。
评估了AAV-Chrna7对WT和APP/PS1小鼠氧化应激、细胞凋亡和炎症的影响。结果表明，AAV-Chrna7显著减轻了APP/PS1突变引起的线粒体氧化损伤，减少了MitoSOX-Red荧光强度；同时，APP/PS1小鼠的TUNEL荧光强度增加，但这一现象可以被AAV-Chrna7逆转；测量心房炎症因子显示，APP/PS1+AAV-CON组的TNF-α、IL-1、IL-6和IL-10水平比WT + AAV-CON和WT + AAV-Chrna7组高，但AAV-Chrna7可以逆转这些因子，除了IL-10。此外，通过检测CaMKII和相关MAPK的关键蛋白表达，证明AAV-Chrna7治疗抑制了APP/PS1突变引起的oxi-CaMKII/CaMKII、p-p38/p38、p-Erk/Erk、c-Fos和c-Jun的上调。总之，这些结果表明，沉默心肌细胞的α7nAChR通过下调CaMKII和MAPK/AP-1信号通路的活性和表达，抑制了APP/PS1突变引起的氧化应激、细胞凋亡和炎症。
Fig8、沉默α7nAChR阻断了APP/PS1小鼠的房颤易感性和心房电学异常。
结论
研究表明心房肌细胞的α7nAChR降低能够对抗β淀粉样蛋白诱导的线粒体氧化应激和心房重构，并且这个保护作用是通过CaMKII/MAPK/AP-1信号通路介导的。这项研究首次明确了阿尔茨海默病和房颤之间存在着固有的联系，并提出了靶向α7nAChR来阐明β淀粉样蛋白在心脏功能障碍中的潜在作用的新观点，这一研究为心房病理性重构的治疗提供了新的思路。