急性心肌梗死(AMI)是由冠狀動脈突然阻塞引發(fā)，經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（PCI）是其首選再灌注療法，但再灌注過程會誘發(fā)心肌缺血再灌注（I/R）損傷，這是導致AMI患者預后不良、發(fā)展為心力衰竭的重要原因。線粒體穩(wěn)態(tài)對于I/R引起的心肌損傷至關重要，在I/R應激期間，受損、異常或功能失調(diào)的線粒體通過線粒體自噬的過程被清除。據(jù)報道，線粒體自噬受損和線粒體功能障礙與心血管疾病，特別是心臟缺血再灌注損傷的發(fā)生和進展有關。
2026年3月5日，武漢大學中南醫(yī)院胡笑容、魯志兵教授團隊在Military Medical Research（IF 22.9）上發(fā)表題為“USP18 exacerbates myocardial I/R injury by inhibiting Parkin mitophagy through the deubiquitinase PTEN-L”的文章，研究表明USP18通過PTEN-L-Parkin軸損害線粒體自噬并加劇心臟I/R損傷，靶向USP18-PTEN-L通路可能是減輕心肌I/R損傷的新治療策略。
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In Vivo
基因信息 USP18：泛素特異性蛋白酶 18，PTEN-L：磷酸酶與張力蛋白同源物
病毒產(chǎn)品 AAV9-cTnT-USP18、AAV9-negative control；AAV9-cTnT-shPTEN-L, AAV9-cTnT-shParkin, AAV9-ScRNA-control；
實驗動物 雄性C57BL/6J小鼠
注射方式 單次尾靜脈注射
注射劑量 60−80μL，(5.0−6.5)×10¹³ viral genome/mL
In Vitro
病毒產(chǎn)品 Ad-USP18、Ad-PTEN-L
實驗細胞 新生大鼠心肌細胞（NRVMs）
MOI 100
腺病毒介導USP18和PTEN-L在NRVMs中過表達
研究結(jié)果分享
1、USP18缺乏減輕體內(nèi)線粒體功能障礙、急性心肌I/R損傷和心臟重構
研究人員分析發(fā)現(xiàn)USP18表達水平在I/R損傷的小鼠心臟、缺血性心臟病（IHD）患者心臟組織以及缺氧/復氧（H/R）處理的心肌細胞中上調(diào)，表明USP18 表達是由心臟I/R損傷誘導。此外，USP18主要定位于心肌細胞細胞質(zhì)中，其上調(diào)與炎癥因子TNF-α和HMGB1相關。進一步建立了心臟特異性USP18-cKO小鼠，與WT對照小鼠相比，USP18-cKO小鼠在心臟I/R損傷后梗塞面積縮小、心臟損傷減小，同時總體細胞凋亡減少，減輕了線粒體功能障礙。研究人員評估USP18對生理條件下心臟功能以及心臟I/R損傷后心臟重塑的長期影響，發(fā)現(xiàn)USP18-cKO小鼠在I/R損傷后表現(xiàn)出心臟功能改善和心室擴張減弱。
圖1.USP18 缺乏可減輕線粒體功能障礙、急性心臟I/R損傷和體內(nèi)心臟重塑
2、心臟USP18過表達對線粒體功能及缺血重塑后的病理影響
接下來，研究人員探究了USP18過表達的影響，使用AAV9-cTnT-USP18在小鼠心臟過表達USP18，然后進行I/R手術。結(jié)果發(fā)現(xiàn)USP18過表達小鼠在心臟I/R損傷后梗死面積更大，血清cTnI、CK-MB和LDH水平升高，并顯著加劇了線粒體功能障礙。此外，USP18的心臟特異性過表達導致心臟功能下降，USP18-OV小鼠在I/R后4周表現(xiàn)出明顯的心臟重塑。表明USP18 的心臟特異性過度表達會加劇I/R后心臟的線粒體功能障礙、急性缺血性損傷以及隨后的結(jié)構和功能惡化。研究人員在體外新生大鼠心肌細胞（NRVMs）進行了驗證，發(fā)現(xiàn)USP18敲低可減輕H/R誘導的細胞損傷和線粒體功能障礙，而使用腺病毒在NRVMs過表達USP18則加劇上述損傷，與體內(nèi)結(jié)果一致，以上結(jié)果表明了USP18在體內(nèi)和體外都會加劇線粒體功能障礙和心臟 I/R 損傷。進一步研究發(fā)現(xiàn)USP18通過調(diào)節(jié)線粒體和抑制線粒體自噬加重心臟缺血再灌注損傷。
圖2. USP18在心臟中過表達會加劇小鼠I/R后的線粒體功能障礙、心臟損傷和心臟重塑
3、USP18通過去泛素化和上調(diào)PTEN-L抑制線粒體自噬降解和促進心肌I/R損傷
免疫沉淀結(jié)合質(zhì)譜和Co-IP等實驗發(fā)現(xiàn)USP18與PTEN-L相互作用，但不與PTEN相互作用；I/R和H/R應激可顯著增強二者的內(nèi)源性相互作用。研究人員進一步探究了負責USP18和PTEN-L之間相互作用的分子結(jié)構域，Pull-down分析顯示USP18的1−109 aa和299−368 aa片段與PTEN-L的ATR結(jié)構域密切相關；此外，USP18顯著抑制PTEN-L的Lys48連接的多聚泛素化，但不抑制Lys63誘導的泛素化，進一步實驗表明USP18通過特異性結(jié)合PTEN-L并使之去泛素化來穩(wěn)定PTEN-L。機制研究表明通過去泛素化PTEN-L，USP18增加了I/R應激期間心肌細胞中PTEN-L的水平，并且PTEN-L與Parkin相互作用，隨后抑制其磷酸化和易位到線粒體中，從而抑制線粒體自噬降解，USP18對心肌細胞的有害作用主要是通過其去泛素酶活性介導的，證實PTEN-L是USP18調(diào)控心肌 I/R 損傷的關鍵下游靶點。進一步研究發(fā)現(xiàn)使用抗PTEN-L抗體可預防體內(nèi)心臟缺血再灌注損傷。
圖3. USP18 通過去泛素化和上調(diào)PTEN-L抑制線粒體自噬降解并促進心臟I/R損傷
結(jié)論
本研究表明，在I/R損傷期間，炎癥因子誘導USP18的上調(diào)減少了泛素化降解并增加了 PTEN-L的水平。PTEN-L反過來與細胞質(zhì)中的Parkin結(jié)合，抑制Parkin易位至線粒體，從而抑制線粒體自噬降解，從而加速心臟損傷。USP18被確定為心肌細胞中富集并與炎癥相關的有害因子，表明USP18/PTEN-L通路的靶向治療可能為減輕心臟I/R損傷提供有前景的策略。