1.单细胞/核转录组测序（sc/snRNA-seq）揭示DOX诱导的心脏毒性小鼠的心脏细胞景观

为了确定DOX诱导的心脏毒性的心脏细胞和转录景观，作者建立了DOX治疗小鼠的模型。对DOX处理组和正常对照组的小鼠心肌样本进行snRNA-seq和scRNA-seq。与小鼠参考基因组比对，质控之后最终以18956个细胞核和24365个细胞数据进入生物信息学分析。通过细胞特异性标记基因的表达和转录特征共计得到8种细胞类型包括成纤维细胞（FBs）、内皮细胞（ECs）、心肌细胞（CMs）、单核吞噬细胞（MPs）、中性粒细胞、壁细胞（4.73%）、T细胞和B细胞。

2.在DOX诱导的心脏毒性过程中上调PICALM在CMs表型变化中的表达

对6472个CM细胞进行进一步细分，共获得5种亚型。在差异表达基因（DEG）分析中，来自DOX处理小鼠的CMs表现出高Myh7、Jph2、Mypn、Ppargc1a、PICALM、Actc1、Maml3和Msrb3表达。通过KEGG对DOX治疗小鼠中上调的DEG分析，发现DOX极大地影响了CM的细胞骨架结构和收缩功能，转变为扩张型心肌病（DCM）表型，这与人类临床数据一致。另外，KEGG富集结果中的胃酸分泌、cGMP-PKG信号通路和钙信号通路聚集在综合指向细胞凋亡。结果表明，DOX诱导CMs凋亡，这与DOX组中凋亡细胞数量的增加一致。

为了探索CMs各亚群之间的分化发育关系，作者对每个心肌细胞簇进行了拟时序分析。共确定三个CM分支和五个阶段。正常CM包含两个细胞阶段（C和E），以Shroom3和Cd36表达为标志。DOX处理组包括两个细胞阶段（A和B），以Myh7、PICALM和Msrb3表达为标志。在DOX处理的小鼠中，它显示出与疾病相关的心肌细胞表型的趋同。CMs拟时分析揭示了PICALM表达在该轨迹末端的增加。此外，PICALM在CM3和CM4两个亚群中的表达水平更高，这两个群的占比在DOX处理后增加且平均表达上调。这些结果表明，在DOX诱导的心脏毒性中，PICALM表达上调，与疾病相关的心肌细胞表型趋同。scRNA-seq数据结果还显示出，DOX不会诱导其他细胞类型中PICALM的表达。说明DOX可能发挥某些针对于CM细胞的作用。

图2. PICALM在DOX治疗小鼠组和化疗诱发心脏毒性患者的CMS中的上调

3. DOX治疗的小鼠组和化疗诱导的心脏毒性患者的CMs中淀粉样蛋白𝜷（1-40）肽上调

使用基因集分析来确定DOX处理的小鼠所涉及的途径。其中，A𝛽肽产生途径，如淀粉样蛋白代谢和淀粉样蛋白前体蛋白生物合成在DOX处理的小鼠中被激活（PICALM表达的上调），而A𝛽肽降解途径，如溶酶体和mTOR信号通路在DOX治疗的小鼠中受到抑制（Lpin1和Gnptab的表达下调）。

A𝛽有两种形式（A𝛽1-40，A𝛽40和A𝛽1-42，A𝛽42），均参与了阿尔茨海默病（AD）和心血管疾病的发病机制。为了阐明哪种淀粉样蛋白肽是DOX诱导的心脏毒性的主要形式，作者分析了小鼠组织和血清中Aβ40和Aβ42的表达，最终认为Aβ40是化疗诱导的心脏毒性患者的主要因素。总的来说，PICALM可以在蒽环类药物治疗期间调节CM中A𝛽40肽的产生。它可能导致心脏毒性。血清A𝛽40肽是患者心脏毒性的生物标志物。

图3 淀粉样蛋白代谢途径及其相关基因是DOX致小鼠心脏毒性和化疗致患者心脏毒性的主要问题