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背景:心房颤动（Atrial fibrillation,AF）是临床上最常见的心律失常,而阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）是常见的老年性痴呆的一种,有研究显示,AF和AD均作为年龄依赖性疾病,具有相似的遗传和生化特征,以及共同的触发因素,但具体机制仍不清楚。β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积的形成是AD主流的病理假说,在AD患者的心脏和大脑中,都可能发现淀粉样蛋白。特发性扩张型心肌病（i DCM）、动脉粥样硬化等心血管疾病患者病理组织中均发现存在与AD中相似的淀粉样蛋白沉积物,因此Aβ淀粉样蛋白沉积可能是累及包括脑、心脏等多脏器的一种全身性综合征,而Aβ对于房颤的作用也值得深入研究。α7烟碱型乙酰胆碱受体（α7nAChR）是一种钙离子高渗透性离子通道,在海马神经元、自主神经突触、巨噬细胞、心肌表面表达,发挥信号传导作用。Aβ与α7nAChR之间可进行高亲和力结合,可以直接激活α7nAChR,并通过显著增加钙离子内流来调控细胞电生理活动。钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKⅡ）是钙离子相关的重要调控分子,可通过介导氧化应激反应增加AD和AF的发病风险。然而,Aβ是否能影响心肌细胞的α7nAChR尚未见报道,而Aβ-α7nAChR对房颤的作用也尚不清楚。本研究以临床人体心房肌组织、APP/PS1转基因动物模型和HL-1心肌细胞系作为研究载体,通过单细胞RNA测序技术、形态学技术、电生理技术、分子生物学技术等方式,从临床表观差异、动物心房重塑、细胞表型和分子机制四方面,逐层递进,系统分析AF和AD在机制上的相关性,探究Aβ沉积对于房颤心房重塑的影响,明确α7nAChR对Aβ影响房颤是否存在调控作用,研究氧化应激和线粒体功能障碍在其中的改变及相关分子机制,旨在为AF和AD之间的交叉研究的提供理论支持,为基于两者共同机制的治疗提供新靶点。研究方法:1.α7nAChR与β-淀粉样蛋白在房颤人体心房组织中的表达与相关性研究选取2019年9月至2020年1月北部战区总医院心血管外科收治的退行性二尖瓣疾病患者6例,手术中获取患者心耳基底部心肌组织为研究对象,大小约为0.5×0.5cm~2。根据术前房颤诊断,将获得心肌组织的入组患者分为房颤组（AF）和非房颤组（no-AF）各3例。分离心肌细胞,通过单细胞RNA测序获得差异基因,进行GO分析和富集分析,采用Western blot验证差异蛋白表达水平,采用Masson染色检测纤维化程度,采用Mito Sox染色检测氧化应激水平。2.特异性抑制心肌α7nAChR对APP/PS1转基因小鼠房颤心房结构及电重塑的作用和初步机制研究采用3月龄、6月龄和12月龄雄性APP/PS1和WT小鼠各6只,用于确定年龄增长与Aβ积累和α7nAChR表达水平的关系。12月龄雄性APP/PS1小鼠和同月龄WT小鼠各12只进行后续研究。根据注射α7nAChR敲除AAV病毒（AAV-Chrna7）情况分为:注射对照病毒AAV-c TNT-GFP的WT小鼠（WT+AAV-CON组）;注射AAV-c TNT-Chrna7的WT小鼠（WT+AAV-Chrna7组）;注射对照病毒AAV-c TNT-GFP的APP/PS1小鼠（APP/PS1+AAV-CON组）;注射AAV-c TNT-Chrna7的APP/PS1小鼠（APP/PS1+AAV-Chrna7组）。通过鼠尾PCR鉴定小鼠基因型;经尾静脉注射AAV病毒,通过免疫荧光实验验证病毒转染情况;采用Morris水迷宫检测小鼠学习记忆能力;检测血压心率等基础生理体征;通过超声心动图评估心房扩张;通过经颈静脉心房电刺激评估房颤易感性;通过Langendorff小鼠离体心脏灌流下心脏表面场电位标测评价心房肌传导能力;分别通过Masson染色、Mito Sox染色和Tunel染色量化评估心房肌纤维化、氧化应激和凋亡水平;使用Elisa检测炎症因子水平;采用Western blot检测α7nAChR、CaMKⅡ和MAPK关键分子表达水平。3.α7nAChR通过介导CaMKⅡ/MAPK通路对Aβ诱导HL-1细胞系氧化应激损伤和线粒体功能障碍的作用和机制研究以心房心肌细胞系HL-1作为主要研究对象。为探究α7nAChR在Aβ诱导心肌细胞损伤中的作用,本研究根据给予HL-1细胞不同药物处理,分组为:药物溶剂处理的Control组、α7nAChR抑制剂（α-BTX）处理的α-BTX组、Aβ1-42处理的Aβ组、Aβ1-42和α-BTX共处理的Aβ+α-BTX组,共四组。为明确CaMKⅡ在α7nAChR影响Aβ诱导心肌细胞损伤中的调控作用和下游机制通路,本研究根据给予HL-1细胞不同药物处理,分组为:Aβ组、Aβ+α-BTX组、Aβ+α-BTX+过表达质粒o CaMKⅡδ组、Aβ+α-BTX+血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）组、Aβ+α-BTX+敲除质粒si CaMKⅡδ组,共五组。通过CCK-8测定细胞活力;通过流式细胞仪检测Fluo-3 AM或7-AAD/AnnexinⅤ分别评估钙离子水平或凋亡水平;采用活性氧ROS荧光探针DHE染色,还原型谷胱甘肽（GSH）/氧化型谷胱甘肽（GSSG）评估氧化应激水平;采用JC-1染色、Mito-Tracker Red染色、m PTP染色和NAD+/NADH检测评估线粒体功能;采用Lipofectamine 3000转染干扰病毒或过表达病毒;采用Western blot检测α7nAChR、CaMKⅡ和MAPK关键分子水平。结果:1.通过单细胞RNA测序获得差异基因APP、CHRNA7、CAMK2D等,GO分析显示这些差异基因富集于淀粉样纤维形成的调节、钙离子跨膜转运和MAPK信号通路等功能上。WB验证了人体房颤心房组织这些基因相关蛋白APP、α7nAChR、CaMKⅡ、p38和Erk的高表达。与非房颤组相比,房颤心房组织也存在纤维化和氧化应激水平的升高。2.α7nAChR和Aβ在APP/PS1小鼠心房组织中的表达水平是年龄依赖的,12月龄APP/PS1小鼠可作为本部分实验后续研究对象。APP/PS1小鼠出现显著的心房扩张和心肌纤维化现象,AAV-Chrna7对APP/PS1基因型突变诱导的心房结构重塑具有保护作用。APP/PS1小鼠具有较强的房颤易感性和持续性,可通过抑制心肌α7nAChR减弱这种易感性和持续性。直接促进心房α7nAChR活性可导致APP/PS1小鼠心房的异位电活动;相反地,下调心房α7nAChR对APP/PS1小鼠心房电活动具有保护作用。APP/PS1基因型突变可诱导小鼠心房肌氧化应激损伤、凋亡和促炎因子累积,这种损伤作用可通过抑制心肌α7nAChR表达而减弱。APP/PS1小鼠心房组织内的CaMKⅡ的氧化、MAPK通路分子（p38、Erk）的磷酸化及转录因子AP-1（c-Fos、c-Jun）的增加可被α7nAChR的下调所抑制。3.通过时间和剂量依赖实验,明确Aβ和α-BTX对HL-1细胞系的给药浓度和处理时间:50μM Aβ和50n Mα-BTX给药72小时。Aβ处理可促进HL-1细胞胞内钙离子水平,α-BTX可抑制这种促进作用。Aβ处理可诱导HL-1细胞氧化应激水平升高,且可被α-BTX抑制。对于线粒体功能,Aβ处理可导致线粒体膜电位的降低、破坏线粒体完整性,进而诱导细胞凋亡,这种损伤效应可被α-BTX所抑制。过表达CaMKⅡ和血管紧张素（AngⅡ）的处理可显著激活MAPK通路,其中AngⅡ的作用更强,然而敲除CaMKⅡ（si CaMKⅡ）无法在α-BTX基础上进一步下调MAPK关键蛋白（p38和Erk）的磷酸化。结论:1.AD和AF可能存在机制上的共通性,Aβ-α7nAChR的作用可能是关键所在。2.Aβ通过α7nAChR促进氧化应激损伤、线粒体功能障碍和炎症水平,进而导致房颤心房重塑,而特异性的下调心肌细胞α7nAChR可改善上述作用。3.CaMKⅡ/MAPK通路激活在Aβ-α7nAChR诱导的促房颤效应上发挥重要的介导作用。