综述：PHLPP1和PHLPP2心脏研究新进展

本综述系统阐述了PHLPP1/2在心脏信号调控中的核心作用，重点介绍了其在转录（Sp1、METTL14）、翻译（mTOR、ERK-4E-BP1轴）及翻译后（β-TrCP泛素化）水平的调控机制，并探讨了通过小分子抑制剂（如NSC117079）、肽类抑制剂（TAT-PHLPP9c）、microRNA（如miR-190-5p）和天然化合物（如异槲皮素）靶向PHLPP1/2治疗心脏肥厚、缺血再灌注损伤及糖尿病心肌病等心血管疾病的 therapeutic potential。

　　

引言

二十年前，科研人员发现了PH结构域富含亮氨酸重复序列蛋白磷酸酶-1（PHLPP1）和2（PHLPP2），它们通过去磷酸化Akt（亦称蛋白激酶B）的疏水基序，成为Akt的关键负调控因子。PHLPP1和PHLPP2是金属依赖性蛋白磷酸酶（PPM）家族中的两种丝氨酸（Ser）/苏氨酸（Thr）磷酸酶同工酶。PHLPP1经历可变剪接，产生两种亚型：PHLPP1α（133 kDa）和PHLPP1β（185 kDa），而PHLPP2（145 kDa）是唯一的基因产物。它们在结构上具有相似性，包含多个功能域：一个促进蛋白质相互作用的PDZ结合基序；一个负责去除磷酸基团的PP2C磷酸酶结构域；一个用于蛋白质支架和底物识别的富含亮氨酸重复序列（LRR）区域；一个用于膜定位的PH结构域；以及一个与Ras家族GTP酶相互作用的Ras关联（RA）结构域。PHLPP1还具有一个额外的N端延伸，包含核定位信号（NLS）和核输出序列（NES）。这些结构决定了它们底物特异性和结合相互作用的多样性，从而调控包括Akt、p70S6K、PKC、Mst1等在内的多种细胞信号通路，并与癌症、免疫、心血管疾病等多种疾病状态直接相关。

心脏中PHLPP的调控

PHLPP1/2的调控发生在转录、翻译和翻译后水平，但其在心脏中的具体调控机制尚不完全清楚。

在转录水平，特异性蛋白1（Sp1）及其辅激活因子CBP/p300可直接结合PHLPP1的启动子区域，增加其转录。然而，在炎症条件下，脂多糖（LPS）可通过降低Sp1和CBP/p300来减少PHLPP1的启动子活性和表达。类似机制可能存在于心肌炎等心脏炎症中。另一方面，PHLPP2的表达可被CCAAT/增强子结合蛋白β（C/EBP-β）转录上调。表观遗传调控也参与其中，例如，甲基转移酶样蛋白14（METTL14）介导的m⁶A RNA甲基化可调控PHLPP2 mRNA的稳定性。在运动诱导的生理性心脏肥厚中，METTL14表达下降伴随PHLPP2表达减少和Akt活性增加，从而维持心脏稳态。

在翻译水平，除了经典的Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路（通过p70S6K和4E-BP1调控翻译）外，研究发现了新的机制。例如，尼古丁可通过激活细胞外信号调节激酶（ERK）-4E-BP1信号轴，独立于mTOR地促进PHLPP1的蛋白质合成，从而导致心肌细胞氧化应激、线粒体功能障碍和凋亡。这揭示了PHLPP1在尼古丁诱导的心脏损伤中的关键作用。

microRNAs（miRNAs）在翻译后水平调控PHLPP1/2的表达。目前，已有多个miRNAs被报道可直接抑制PHLPP1和/或PHLPP2的翻译。在心脏中，已发现miR-190-5p可直接靶向抑制PHLPP1，减轻大鼠心肌缺血再灌注（IR）损伤。而miR-106b-5p、miR-302a、miR-25-3p和miR-214则被报道可直接靶向抑制PHLPP2。例如，沉默环状RNA Mmu-circ-0001380可通过调节miR-106b-5p/PHLPP2轴减轻小鼠心肌IR损伤。在血管系统中，miR-302a和miR-25-3p通过下调PHLPP2影响血管平滑肌细胞增殖和迁移，参与血管重塑。

在翻译后水平，PHLPP1/2主要通过泛素-蛋白酶体系统（UPS）进行降解。多种E3泛素连接酶，如β-转导重复序列包含蛋白（β-TrCP）、SKP2、SAG、TRIM22、TRIM46以及衔接蛋白KCTD17等，可介导PHLPP1/2的泛素化和降解。最近研究发现，在衰老大鼠心脏中，β-TrCP表达减少导致PHLPP1积累、Akt信号受损和心功能不全，提示β-TrCP是心脏PHLPP1稳定性的关键调节因子。相反，去泛素化酶（DUBs），如USP1、USP12、USP46等，可去除PHLPP1/2的泛素标签，防止其降解。此外，钙激活的半胱氨酸蛋白酶（calpains）也在钙超载条件下介导PHLPP1/2的降解。这些复杂的调控机制共同精细调节着PHLPP1/2的蛋白水平和活性，以维持细胞稳态。

PHLPP1/2在心脏功能与疾病中的作用

病理性心脏肥厚

心脏肥厚分为生理性和病理性。生理性肥厚是心脏对运动等负荷增加的有益适应，而病理性肥厚则是心脏对高血压等慢性压力的不可逆适应不良反应，最终导致心力衰竭。研究表明，PHLPP1和PHLPP2在调节心脏肥厚中扮演不同角色。

PHLPP1缺失可增强Akt活性，从而减轻由横向主动脉缩窄（TAC）诱导的病理性肥厚，表现为心脏重量/体重比增加减少、心肌细胞尺寸减小、纤维化减轻、细胞死亡减少以及血管生成增加。在运动诱导的生理性肥厚中，PHLPP1缺失也能增强生理性生长。

PHLPP2的作用则更为复杂。在运动模型中，PHLPP2表达降低与生理性肥厚和Akt激活相关。然而，在病理性肥厚模型中，PHLPP2敲低反而会增强苯肾上腺素（PE）或血管紧张素II（Ang-II）诱导的心肌细胞肥厚性生长和胎儿基因表达。机制上，PHLPP2可与G蛋白偶联受体激酶5（GRK5）相互作用，阻止其核转位，从而抑制GRK5-HDAC5轴介导的肥厚相关基因转录。因此，PHLPP2在特定背景下可能起到抑制病理性肥厚的作用。

胰岛素信号与糖尿病心肌病

胰岛素信号对心脏具有保护作用。研究发现，衰老与心脏中PHLPP1水平升高相关，这损害了胰岛素诱导的Akt磷酸化及其在再灌注期间的心脏保护作用。在糖尿病心肌病大鼠模型中，心脏PHLPP1表达增加，导致Akt/mTOR信号受损，加剧心肌细胞凋亡和纤维化。抑制PHLPP1表达可恢复PI3K/Akt/mTOR信号并改善心功能。机制上，胰岛素可通过β-TrCP介导的UPS降解途径抑制PHLPP1，从而增强Akt激活和心脏保护。

缺血/再灌注（IR）损伤

IR损伤是血液供应恢复至缺血心肌组织时发生的 paradoxical 损伤。研究表明，PHLPP1是Akt Ser473位点去磷酸化的主要磷酸酶，其敲低可增强Akt及其下游靶点如GSK-3α/β的磷酸化，促进心肌细胞存活，减小体外循环IR模型中的心肌梗死面积。在糖尿病条件下，心脏PHLPP1水平升高，通过损害Akt和信号转导与转录激活因子3（STAT3）的活性，加剧IR诱导的线粒体功能障碍和细胞凋亡。PHLPP1敲低可恢复Akt/Mst1信号平衡，增强对IR损伤的保护。此外，心脏特异性删除PHLPP1可通过维持髓样细胞白血病-1（Mcl-1）的Thr163磷酸化来防止其降解，从而对抗心肌梗死（MI）后重塑。

PHLPP2在IR损伤中的作用也被揭示。急性IR应激下，PHLPP2表达增加，导致Akt去磷酸化，促进细胞凋亡。心脏特异性敲低METTL14可通过减少PHLPP2 mRNA的m⁶A甲基化来降低PHLPP2表达，从而减少梗死面积、抑制凋亡并改善心脏功能。此外，PHLPP2沉默可通过促进GSK3β磷酸化和核因子E2相关因子2（Nrf2）核转位，激活抗氧化反应，在缺氧条件下发挥保护作用。

癌症治疗诱导的心脏毒性

阿霉素（Dox）等化疗药物可引起严重的心肌损伤。早期研究发现，敲低PHLPP1可增强白血病抑制因子（LIF）对Dox诱导的心肌细胞死亡的保护作用，该作用依赖于Akt。近期研究进一步表明，PHLPP1可与Mcl-1相互作用，使其Thr163位点去磷酸化，导致Mcl-1降解，从而加剧Dox诱导的心肌细胞凋亡、心脏重构和功能障碍。心肌细胞条件性敲除PHLPP1则可保护心脏免受Dox毒性损伤。

靶向PHLPP1和PHLPP2的治疗策略

鉴于PHLPP1/2在心脏疾病中的重要作用，靶向这些磷酸酶已成为潜在的治疗策略。

小分子抑制剂

通过化学和虚拟筛选，已鉴定出数种可降低PHLPP1/2水平的小分子抑制剂（SMIs），如NSC117079、NSC45586、NSC74429和NSC25247。其中NSC74429和NSC25247在窒息性心脏骤停和创伤性脑损伤大鼠模型中显示出神经保护作用。然而，这些抑制剂目前缺乏对PHLPP1或PHLPP2的同工酶特异性。

肽类抑制剂

基于HIV1 TAT蛋白的细胞穿透肽已被开发用于靶向PHLPP。一种名为TAT-PHLPP9c的肽类抑制剂，可特异性阻断PHLPP1与钠氢交换调节因子1（NHERF1）的相互作用，从而增强Akt激活。在小鼠和猪的心脏骤停模型中，TAT-PHLPP9c显示出改善复苏后结局的潜力。

microRNAs

多种miRNAs可通过靶向PHLPP1/2的mRNA来调控其表达。例如，miR-190-5p通过抑制PHLPP1减轻心肌IR损伤。miR-214通过靶向PHLPP2改善糖尿病相关的主动脉内皮细胞功能障碍。然而，某些miRNAs如miR-25-3p，在紫绀型先天性心脏病（CCHD）患者中高表达，通过抑制PHLPP2导致Akt/mTOR/HIF-1α/VEGF信号轴过度激活，促进肺动静脉畸形，可能产生不利影响。

长链非编码RNAs

长链非编码RNAs（lncRNAs）如LINC00402、LINC00461和SFTA1P，可通过竞争性结合miR-141和miR-424等，上调PHLPP2的表达。虽然这些lncRNAs在癌症中被研究，但其在病理性心脏肥厚中通过增加PHLPP2表达发挥保护作用的潜力值得探索。

天然化合物

天然化合物也能调节PHLPP1/2活性。维生素C（VC）可通过增强启动子活性来增加PHLPP2表达，发挥抗肿瘤作用，其在心脏保护中的潜在应用尚待研究。异槲皮素则可降低PHLPP1水平，通过调节PHLPP1/Akt/Bcl-2通路减轻蒽环类药物吡柔比星诱导的心肌细胞损伤。

结论

PHLPP1和PHLPP2是重要的Ser/Thr磷酸酶，在心脏稳态和疾病中发挥着复杂而关键的调控作用。它们通过影响Akt等多种信号通路，参与心肌细胞存活、氧化应激、线粒体功能和病理性重构等过程。对PHLPP1/2在多水平上的调控机制的深入理解，以及针对其开发的特异性抑制剂（如小分子、肽类、miRNA、lncRNA和天然化合物），为治疗心脏肥厚、IR损伤、糖尿病心肌病和癌症治疗相关心脏毒性等心血管疾病提供了新的 therapeutic potential。未来的研究需要进一步阐明其在心脏中的特异性调控网络和作用机制，以推动其向临床转化。