本研究旨在揭示 AF 患者的免疫細胞生理變化，通過隊列研究闡明特異性免疫細胞亞群與導管消融術后 AF 的發生率和復發之間的關系，并探討其潛在的機制。

研究方法：
本文采用熒光標測技術（Optical Mapping）來檢測 Control 組和實驗組的動作電位以及鈣瞬變信號，包括動作電位時程、傳導速度、有效不應期以及鈣瞬變交替等指標。

研究結果：
1. AF 中免疫細胞的轉錄特性和異質性
為了驗證 AF 中免疫細胞的變化，對從 AF 患者和非 AF 患者中分離出來的外周血單核細胞（PBMCs）進行了單細胞 RNA 測序（scRNA-seq）分析。在進行整合和可視化后，得到 6 個亞群：B 細胞、CD4+ T細胞、CD8+ T細胞、單核細胞、自然殺傷（NK）細胞和其他 T 細胞。然后，對每個亞群子集中前 50 個差異表達基因 (DEGs)  進行基因本體論（GO）富集分析。通過比較分析發現，AF 患者的亞群比例和基因的表達水平發生了一些變化。值得注意的是，CD4+ T細胞和 CD8+ T 細胞的比例變化是最顯著的。因此，提取這兩個子集進行進一步的分析。
 

圖1. AF 中免疫細胞的轉錄特性和異質性
 

2. AF 相關細胞亞群的識別和特征
基于不同的基因表達模式，CD4+ T 細胞和CD8+ T 細胞被進一步分為 20 個亞群，而在 AF 中有一個明顯的異質性亞群，其中大部分為效應記憶 CD8+ T 細胞。此外，AF 組中 CD8+ T 細胞數量增加。GO 富集分析顯示，AF 的特征基因集在 AF 進展中發揮的作用相似。通過構建所有 CD8+ T 細胞的偽時間軌跡，鑒定出 AF 相關亞群都位于該軌跡的末端，表明這些細胞是衰老的 CD8+ T 細胞。與此分析一致的是，這些細胞中免疫細胞衰老的標志基因 CD57（B3GAT1）和 KLRG1 表達上調，而 CD27 或 CD28 的表達下降。假時間順序熱圖顯示，大部分上調的基因與 T 細胞的激活和細胞因子的產生有關。此外，衰老細胞中各種細胞毒性、趨化性和炎癥相關因子的表達均上調。綜上所述，提示衰老的 CD8+ T 細胞可能促進 AF 的發展。

圖2. AF 相關免疫細胞亞群的鑒定
 

 

3. 衰老的 CD8+ T 細胞與房顫發病率之間的關系
為了進一步驗證衰老的 CD8+ T 細胞與 AF 發病率之間的關系，應用流式細胞術檢測得到房顫患者的衰老 CD8+ T 細胞數量顯著增加，這一結果與 scRNA-seq 檢測結果一致。

圖4. 衰老的 CD8+ T 細胞與 AF 發病率相關

4. 衰老 CD8+ T 細胞與 AF 預后的關系
在本研究中，26.8% 的患者在術后 10 個月內出現房顫復發的現象。通過流式細胞術檢測發現術后復發性房顫患者的外周血和左心房血中衰老的CD8+ T 細胞數量顯著增加。此外，Cox 比例風險模型顯示，衰老 CD8+ T 細胞百分比的升高是預測 AF 復發的關鍵指標。

圖5. 衰老的 CD8+ T 細胞與 AF 的預后相關
 

5. 衰老的 CD8+ T 細胞在 AF 中顯示出 IFN-γ 的產生增加
為了了解衰老細胞的基本病理特征，構建了蛋白質相互作用網絡，發現 IFN-γ 為衰老相關分泌表型（SASP）的主要組成成分。基因集富集分析（GSEA）結果表明 IFN-γ 相關信號通路的表達顯著上調。這些結果證明，IFN-γ 表達增加是 AF患者衰老 CD8+ T 細胞的細胞因子分泌譜中最重要的改變。

6. IFN-γ 增加可誘導 Ca²⁺ 處理異常，并增強房顫易感性通過免疫熒光檢測和 scRNA-seq 分析發現 AF 患者有更多的衰老 CD8⁺ T 細胞出現纖維化。當將 hiPSC-AMs 暴露于培養的衰老 CD8⁺ T 細胞上清液時，Ca²⁺ 火花的頻率明顯增加，而應用IFN-γ 中和抗體可以有效地降低火花的頻率。這提示，IFN-γ 誘導衰老 CD8⁺ T 細胞的 Ca²⁺ 失調。為了進一步闡明 IFN-γ 在房顫易感性中的潛在作用，我們對大鼠的心臟進行了熒光標測。雖然 IFN-γ 灌注沒有顯著改變心房有效不應期（AERP）和動作電位時程（APD），但它導致了傳導速度的降低。此外，IFN-γ 灌注后出現了電交替和鈣瞬變交替等典型的心律失常現象，同時使 AF 的誘發率增加且持續時間延長。