江蘇
研究背景
心臟能量代謝的異常與心力衰竭的進展密切相關。丙二酰CoA是脂肪酸從頭合成途徑的中間產物，可通過抑制肉堿棕櫚酰轉移酶1（CPT1）的活性抑制脂肪酸β氧化，發揮對脂肪酸代謝的調節作用。同時，丙二酰CoA可作為賴氨酸丙二酰化修飾的直接底物，通過翻譯后修飾的方式調控蛋白質的功能活性。然而，在缺血性心力衰竭中，丙二酰CoA的含量變化以及丙二酰化修飾在心肌細胞中發揮的作用仍有待研究。
研究方法
通過LC-MS/MS檢測缺血再灌注（I/R）28天后小鼠心臟組織中酰基CoA含量以及蛋白質丙二酰化修飾水平的變化。借助免疫共沉淀驗證醛縮酶（AldoA）的丙二酰化修飾，并構建AldoA K108位點特異性識別抗體。構建cTNT啟動子驅動的AAV9病毒，經尾靜脈注射誘導小鼠心肌細胞特異性過表達AldoA、AldoA K108E（擬修飾）、AldoA K108Q（去修飾）蛋白，I/R造模28天后，心臟超聲評估小鼠心功能，質譜檢測小鼠心臟組織糖酵解、三羧酸循環、磷酸戊糖途徑中代謝物含量。免疫熒光檢測AldoA與細胞骨架肌動蛋白共定位，借助洋地黃皂苷處理細胞，分離細胞上清和細胞骨架成分，驗證AldoA與肌動蛋白結合情況。通過Seahorse XFe96分析儀檢測細胞線粒體功能。
研究結果
首先，研究者對I/R小鼠心臟組織中多種酰基CoA的含量進行檢測，發現丙二酰CoA含量在I/R后明顯下降。同時，心臟組織泛丙二酰化修飾水平也明顯下降。進一步行心肌細胞丙二酰化修飾蛋白質組學的檢測顯示，共46個蛋白質的52個賴氨酸位點，在缺氧復氧培養（H/R）后明顯下降，并且這些蛋白質主要富集于糖酵解通路。（圖1）
圖1
之后，研究者通過免疫共沉淀證明了糖酵解通路中醛縮酶AldoA的丙二酰化修飾水平在H/R后明顯下降，并且其蛋白表達量未出現明顯改變。同時，基于自行構建的可識別AldoA K108位點丙二酰化修飾的特異性抗體對I/R小鼠心臟組織及心力衰竭患者心臟組織中該位點修飾水平的變化進行檢測，發現I/R小鼠心臟組織及心力衰竭患者心臟組織中，AldoA K108位點丙二酰化修飾水平均明顯下降。（圖2）
圖2
接著，研究者構建心肌細胞特異性過表達AldoA、AldoA K108E（擬修飾）、AldoA K108Q（去修飾）小鼠，發現去修飾突變可改善I/R后心臟收縮功能。同時，對心臟組織代謝組學的檢測顯示，AldoA下游代謝物3-磷酸甘油醛、磷酸二羥丙酮含量在去修飾組升高，意味著去丙二酰化修飾可能具有促進AldoA酶活性的功能。（圖3）
圖3
為進一步探索AldoA K108位點丙二酰化修飾影響心功能的機制，研究者利用免疫熒光、洋地黃皂苷干預分離細胞組分等實驗，發現并證實了丙二酰化修飾水平的升高可促進AldoA與肌動蛋白骨架的結合，引起細胞質中游離AldoA含量的減少。此外，研究者也發現丙二酰化修飾水平的升高可損害線粒體氧化呼吸功能。（圖4）
圖4
研究結論
本研究揭示，在心力衰竭的發生發展過程中，心肌細胞內丙二酰CoA含量的下降引起丙二酰化修飾總體水平的下降。醛縮酶 K108位點丙二酰化修飾水平的下降可抑制醛縮酶與肌動蛋白骨架結合，增加酶活性，改善心功能。
金瑋教授
上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院
上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院，心臟內科，主任醫師，博士研究生導師
中華醫學會第十二屆心血管病分會，心肌病學組，副組長
中國醫師協會心血管內科醫師分會第六屆委員會，心力衰竭學組，副組長
上海市醫學會第十二屆心血管病委員會，心衰學組，組長
上海市醫學會第二屆慢病管理專科分會，副主任委員
首批中國心衰中心示范基地，瑞金醫院負責人
首批中國罕見病聯盟ATTR心肌病診療中心，瑞金醫院負責人
以心力衰竭/心肌病診療為學術特色，先后主持國家自然科學基金 7 項
上海市科技創新行動計劃優秀學術帶頭人，上海市衛生系統優秀學科帶頭人
上海醫務工匠，獲上海市衛生系統 “銀蛇獎”
邱澤平教授
上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院
上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院心臟內科，醫師，醫學博士
首批中國心衰中心示范基地，瑞金醫院秘書
東方會OCC心衰論壇，秘書
主持國家自然科學基金1項，曾獲上海市醫學科技進步獎二等獎（第二完成人）
以第一作者在Basic Research in Cardiology、EMBO Molecular Medicine、npj Regenerative Medicine等雜志發表學術論文
主要研究方向：心力衰竭的臨床及轉化研究
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