1. HFpEF的疾病表型變遷：經典HFpEF多見于老年高血壓人群，以心肌肥厚、舒張僵硬、射血分數正常為特征；但隨著肥胖流行，當前HFpEF患者多合并中重度肥胖，臨床表型與治療反應均與經典型存在顯著差異，傳統 “單一舒張缺陷” 的認知無法解釋患者運動耐量顯著下降的臨床表現。

2. 心肌肌小節的功能地位：肌小節是心肌收縮的基本功能單元，由粗細肌絲協同完成鈣依賴的收縮-舒張循環；HFrEF中已明確存在肌絲收縮力下降、鈣敏感性異常，而HFpEF的肌絲功能重塑，尤其是肥胖對其的調控作用，長期缺乏人類心肌組織的直接證據。

3. 前期基礎與臨床線索：GLP-1受體激動劑等減重藥物已被證實可改善HFpEF患者臨床預后，但其獲益是否與心肌收縮蛋白功能改善相關尚不明確；既往動物HFpEF模型無法復刻人類肌絲功能改變，亟需基于臨床活檢樣本的系統性研究。

① 首ci基于心肌肌絲功能將HFpEF劃分為兩種生物學亞型，核心區分因素為肥胖程度，而非傳統的高血壓/心肌肥厚；

② 重度肥胖合并HFpEF的心肌收縮損傷程度與終末期HFrEF相當，但單純重度肥胖本身不會損傷心肌收縮功能；

③ 明確新致病靶點：cTnI T181位點過度磷酸化是收縮缺陷的核心機制，PP2a磷酸酶可逆轉該損傷；

④ GLP-1類藥物減重可修復心肌收縮儲備，直接解釋了其臨床獲益的細胞機制。

本研究依托人類心肌活檢樣本，整合肌絲力學檢測、小角X射線衍射、磷酸化蛋白質組學、體外重組蛋白突變驗證與臨床隨訪隊列，從細胞結構到臨床預后多維度解析肥胖介導HFpEF心肌重塑的規律：

1. 臨床樣本分組：納入80例深度表型的HFpEF患者室間隔心肌活檢樣本，設置非心衰健康對照（含非肥胖與重度肥胖亞組）、終末期HFrEF移植心臟對照；另納入16例接受GLP-1類藥物減重治療的HFpEF患者，驗證干預效應。

2. 肌絲力學功能檢測：制備去膜心肌細胞與肌原纖維，檢測鈣-張力關系、張力-功率曲線、肌球蛋白交叉橋附著/解離動力學、長度依賴收縮激活、舒張僵硬度與粘彈性等近30項功能參數。

3. 超微結構分析：采用小角X射線衍射（SAXRD）定量粗肌絲晶格間距、肌球蛋白頭部空間分布、肌原纖維排列紊亂度；結合mant-ATP實驗檢測超松弛態（SRX）肌球蛋白占比。

4. 分子機制驗證：通過磷酸化蛋白質組學與免疫印跡定位差異磷酸化位點；體外重組野生型/磷酸化模擬突變型肌鈣蛋白復合物，置換入健康心肌細胞驗證功能；采用PP1a、PP2a磷酸酶體外孵育進行因果驗證。

5. 臨床關聯與預后分析：匹配患者靜息與運動血流動力學數據，分析肌絲參數與運動耐量、心功能的相關性；通過3年隨訪Cox回歸分析肌絲指標與心衰再住院/全因死亡的預后價值。

1. 無監督機器學習首ci按肌絲表型將HFpEF分為兩類，核心差異為肥胖程度

基于27項肌小節結構與功能參數開展無監督K-means聚類，80例HFpEF患者被自動劃分為無重疊的兩個亞組：G1-HFpEF（n=30，平均BMI 31kg/m²）與G2-HFpEF（n=50，平均BMI 43kg/m²）。兩組患者的年齡、血壓、左室射血分數、心腔大小、靜息血流動力學等絕大多數臨床指標無統計學差異，唯yi的核心區分因素為體重指數（BMI），證實重度肥胖是驅動HFpEF心肌異質性重塑的關鍵因素。值得注意的是，重度肥胖G2組患者NT-proBNP水平顯著更低，與BMI呈負相關，這也是臨床肥胖HFpEF容易漏診的重要原因——傳統心衰標志物的診斷價值在肥胖人群中會被削弱。

圖1. 人源肌節結構與功能數據聚類分析可區分以體重指數（BMI）為核心差異特征的患者群體

2. 重度肥胖HFpEF心肌出現類似HFrEF的嚴重收縮功能缺陷

肌絲力學檢測顯示：重度肥胖G2-HFpEF組心肌蕞大鈣激活張力下降近50%，峰值收縮功率、肌球蛋白交叉橋循環速率顯著降低，表型與終末期HFrEF心肌高度相似；而輕度肥胖G1-HFpEF組收縮張力與健康對照無差異，核心異常為低鈣狀態下舒張靜息僵硬度升高。兩組HFpEF均存在肌絲舒張減慢、鈣敏感性升高的共同特征，而單純重度肥胖的非心衰人群心肌收縮與舒張功能完quan正常，證明該收縮缺陷是肥胖與HFpEF共同作用的結果，并非肥胖本身導致。

圖2. 重度肥胖型射血分數保留心力衰竭（HFpEF）患者的肌絲功能障礙表型與射血分數降低心力衰竭（HFrEF）相近

3. 粗肌絲晶格擴張與肌球蛋白失活是收縮力下降的結構基礎

小角X射線衍射結果揭示：G2-HFpEF心肌粗肌絲晶格間距顯著增大，肌球蛋白頭部大量回縮至粗肌絲骨架（OFF狀態），超松弛態（SRX）肌球蛋白占比高達72%，同時肌原纖維排列紊亂度顯著升高；而G1-HFpEF組晶格間距縮小、肌球蛋白激活狀態與健康對照接近。采用葡聚糖滲透壓壓縮晶格間距，可部分恢復G2組心肌的蕞大收縮張力，直接證實晶格擴張是收縮力下降的關鍵結構機制。

圖3. 重度肥胖型HFpEF患者存在粗肌絲結構與功能解耦聯現象

4. 肌絲功能直接關聯臨床運動耐量與預后，減重治療可逆轉心肌收縮缺陷

長度依賴收縮激活實驗顯示：G2-HFpEF心肌無法通過肌小節長度增加、鈣濃度升高提升肌球蛋白附著速率，收縮儲備嚴重受損。臨床關聯分析證實，心肌蕞大收縮力、峰值功率與患者運動做功能力呈正相關，運動誘發的右心壓力升高與肌球蛋白失活程度正相關；3年隨訪 Cox回歸顯示，肌絲鈣協同性下降、生理鈣濃度下張力降低是心衰再住院與死亡的獨立預測因素。

對接受GLP-1受體激動劑減重治療的HFpEF患者分析發現：BMI下降幅度與心肌蕞大鈣激活張力的恢復程度呈顯著線性相關；減重應答者的心肌收縮功能可回歸至接近G1-HFpEF表型，且相同BMI水平下，減重后患者的心肌收縮功能顯著優于未減重患者，證實肥胖介導的心肌收縮損傷具備可逆性。

圖4. 肌節靜息狀態、長度依賴性及鈣激活相關指標與臨床心功能、心臟儲備功能存在相關性

5. cTnI T181位點過度磷酸化是重度肥胖HFpEF的核心致病機制

磷酸化蛋白質組篩選發現，僅在HFpEF患者中，心肌肌鈣蛋白I（cTnI）蘇氨酸181位點（T181）的磷酸化水平與BMI呈顯著正相關，非心衰人群無論肥胖程度該位點均維持低磷酸化狀態。（該位點在小鼠、大鼠等嚙齒類動物中被非磷酸化的異亮氨酸替代，這也是既往小鼠HFpEF模型始終無法復刻人類肥胖相關收縮缺陷的核心原因）。體外功能驗證顯示，將健康心肌的肌鈣蛋白置換為T181磷酸化模擬突變體，可直接復刻G2-HFpEF的收縮力下降、鈣協同性降低表型。進一步機制證實，G2-HFpEF心肌蛋白磷酸酶PP2a表達下調，肌絲蛋白整體過度磷酸化；體外補充PP2a可使G2組心肌蕞大收縮力提升37%，同時改善粗肌絲激活狀態，明確了靶向去磷酸化的治療潛力。

圖5. 肌節蛋白過度磷酸化是重度肥胖型HFpEF患者心肌張力下降的重要誘因

本研究打破了 “HFpEF均為舒張性心衰” 的傳統認知，首ci基于人類心肌肌絲功能表型將HFpEF劃分為兩類完quan不同的疾病亞型：輕度肥胖型以舒張僵硬為核心缺陷，而重度肥胖型則存在與HFrEF相當的嚴重收縮儲備衰竭，核心機制為PP2a下調介導的cTnI T181過度磷酸化、粗肌絲晶格擴張與肌球蛋白失活。

研究同時明確了關鍵的臨床邊界：單純重度肥胖并不會誘發心肌收縮功能損傷，該表型是肥胖與HFpEF病理共同作用的結果，針對 BMI≥35的重度肥胖HFpEF患者，需額外評估收縮儲備功能，不能僅憑靜息射血分數判斷心肌功能；合并肥胖的HFpEF可優先選擇GLP-1 受體激動劑，實現減重+逆轉心肌收縮缺陷雙重獲益。更重要的是，該研究提示當前臨床開發的肌球蛋白抑制劑類藥物（如 Mavacamten）需謹慎用于重度肥胖HFpEF人群，甚至可能加重收縮缺陷，而靶向肌絲去磷酸化、促進肌球蛋白激活的治療策略更具精準治療價值。最后，BMI本身不直接預測 HFpEF預后，心肌肌絲收縮功能、運動耐量的參考價值更高，也可解釋HFpEF領域的 “肥胖悖論” 現象； 重度肥胖HFpEF患者NT-proBNP水平普遍更低，臨床診斷需結合癥狀與運動負荷評估，避免漏診。以上結論為HFpEF的分型診療與新藥開發提供了里程碑式的理論依據。

該研究完整驗證了肥胖HFpEF在細胞、組織層面鈣-收縮耦聯重塑的差異化表型，此類心肌功能定量高度依賴活細胞鈣離子成像與力學信號同步采集技術。SCOPE斯高研究院搭建單細胞級高通量鈣-收縮成像與組織級高分辨鈣-張力同步標測兩套設備平臺，覆蓋從原代、hiPSC心肌細胞到離體心肌切片、EHT心肌條全層級樣本的標準化檢測，為心衰、代謝性心肌病機制研究與藥物篩選提供一體化工具：

1. 細胞收縮與鈣成像系統