研究概览
Study Overview
心肌梗死（MI）患者中约13%在出院后30天内发展为心力衰竭（HF）。线粒体损伤在该类型HF发病机制中发挥关键作用，避免损伤线粒体积累是预防心室不良重构的重要治疗策略。PINK1/Parkin通路介导的线粒体自噬是线粒体质控的重要通路，有证据表明增加线粒体自噬通量有心脏保护作用。然而，尽管被广泛研究，目前还没有可用于临床HF的线粒体自噬调节药物。
近日，美国雪松西奈医疗中心Jennifer Van Eyk教授团队在欧洲心脏杂志（EHJ，IF=37.6）发表文章。发现MI后单次注射小分子Parkin激活药物PR-364能够有效改善生存率、心脏功能并延缓HF进展。本研究利用小鼠MI模型和细胞模型，通过代谢组学与蛋白组学相结合的方法揭示了PR-364显著增加了线粒体自噬和线粒体生物发生，改善了三羧酸循环、线粒体钙定位改变以及线粒体翻译重编程，证实了PR-364对线粒体代谢的促进和对心肌的保护作用。
01
PR-364选择性激活心肌细胞Parkin并促进线粒体自噬
1.1 模型
H9c2细胞（大鼠心肌细胞）、AC16细胞（人类心肌细胞）
1.2 实验方法
Western blot（点击跳转观科研丨图解WB），siRNA转染，荧光显微成像，Seahorse线粒体应激测定，流式细胞术（点击跳转观科研丨图解流式），蛋白质组学，靶向代谢组学（点击跳转观科研丨代谢组学）
1.3 研究结果
图1. PR-364在体外选择性激活Parkin并促进 Parkin依赖性线粒体自噬
图2. PR-364上调代谢物和蛋白质表达，改善AC16细胞的线粒体呼吸和钙摄取
02
PR-364促进小鼠线粒体自噬并改善MI后心脏功能
WT小鼠、MI小鼠模型（永久冠状动脉结扎, PCAL）
1.2 实验方法
Western blot，蛋白质组学，超声心动图，Parkin基因敲除小鼠（点击跳转观科研丨基因敲除鼠），Masson染色（点击跳转观科研丨图解病理染色）
1.3 研究结果
为了研究PR-364的在体效应，作者对WT小鼠腹腔注射PR-364后6h对心肌组织进行检测，发现心肌裂解物和线粒体组分中的自噬标志物LC3水平均显著升高，提示心肌细胞自噬激活（图3A-D）。随后作者构建了健康小鼠队列（n=4），给与PR-364处理并在6h时收集心肌组织蛋白。在sham小鼠中，PR-364显著改变心肌蛋白质谱（图3E-G），并显著增加翻译及多种线粒体蛋白的丰度（图3H-I）。
图3. PR-364在6小时内增加线粒体翻译和线粒体自噬
随后作者在为永久冠脉结扎（PCAL）后2h的小鼠单剂量腹腔注射PR-364 (1mg/kg)，并观察28天（图4A）。与载体对照相比，给与PR-364显著改善MI小鼠28天生存率（图4B）和心脏重量（图4D）。此外，PR-364显著改善心脏大小（图4E）和射血分数，而在Parkin敲除鼠（PKO）中无此效应（图4F）。Masson染色显示PR-364显著改善MI后28天的心肌瘢痕面积，提示PR-364改善了病理性心室重构（图4G）。
图4. PR-364通过维持心脏功能、防止心脏重构和降低MI后死亡发挥心肌保护作用
03
PR-364改善MI心脏早期的翻译重编程
MI小鼠模型（永久冠状动脉结扎, PCAL）
1.2 实验方法
蛋白质组学
1.3 研究结果
作者发现MI队列中死亡小鼠多发生于PCAL后3-7天（图4B），因此观察了第3天（死亡开始前）和第7天（存活小鼠）PR-364对心脏蛋白质组谱影响（图5A）。在7天队列中，PR-364处理组生存率为100%，而对照组为50%（图5B）。在3天队列中，共检测到904个蛋白质发生组间显著改变，而7天队列中发现1115种蛋白质发生显著变化（图5D）。
作者认为载体组PCAL后发生差异表达，但PR-364恢复假手术组水平的蛋白质是生存关键蛋白，在3天队列中，符合该改变的蛋白有70种，而7天队列中发现287种。主成分分析发现PR-364/PCAL组于假手术组相近，而载体/PCAL组与其余三组有差异（图5E）。通过使用ClueGO分析PR-364/PCAL组和载体PCAL组之间的通路和细胞成分变化，发现3天组中通路改变有限，提示主要是由于急性MI效应主导的蛋白质组变化（图5F）。然而，7天组中发现多个通路在应用PR-364组上调，包括参与代谢和线粒体质控的蛋白（图5G-H）。
研究总结
损伤线粒体增加是MI后HF发生的重要机制，促进线粒体自噬被认为可减轻MI后缺血/再灌注损伤，然而缺乏通过该机制改善线粒体质控的药物。本研究通过心肌细胞模型和小鼠模型验证了候选小分子药物PR-364在促进线粒体质控的作用，并利用蛋白质组学证实了PR-364可诱导MI后心脏翻译重编程，改善MI后心脏的线粒体翻译与蛋白质谱，进而改善生存并预防心室不良重构，展现了PR-364的临床应用潜能。
参考文献：
写在最后
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图文：往观
审核：定观
编辑：往观
编审：仓观
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