应激反应（ER Stress）传感器PERK通过破坏由MAMs（Mitochondrial Apoptosis-Inducing Factors）介导的线粒体稳态，并促进急性心肌梗死（Acute Myocardial Infarction）期间线粒体活性氧（mtROS）的积累，从而驱动铁死亡（Ferroptosis）的发生

《Pharmacological Research》：ER Stress Sensor PERK Drives Ferroptosis by Disrupting MAMs-Mediated Mitochondrial Homeostasis and Promoting mtROS Accumulation in Acute Myocardial Infarction

PERK通过破坏线粒体-内质网接触点促进心肌缺血中的铁依赖性细胞死亡，靶向PERK可改善心脏功能。

　　急性心肌梗死（AMI）是一种威胁生命的疾病，其特点是由于冠状动脉血流的突然减少，导致心肌细胞遭受严重的缺氧和营养缺乏。这一过程不仅会引发细胞代谢紊乱，还会造成结构损伤，从而加剧心脏功能障碍。尽管再灌注治疗在改善患者生存率方面取得了进展，但有效的分子靶点以限制心肌损伤仍属空白。近年来，研究发现铁死亡作为一种受调控的细胞死亡形式，在心血管疾病中起着重要作用，尤其是在心肌缺血再灌注损伤和心力衰竭的背景下。铁死亡由铁依赖性脂质过氧化作用驱动，其特征包括系统Xc?/GSH/GPX4轴的功能障碍、铁过载以及氧化膜损伤。因此，理解铁死亡的上游调控机制对于开发新的治疗策略具有重要意义。

在本研究中，我们聚焦于内质网应激传感器PERK在缺血性损伤中对铁死亡的调控作用。通过构建心脏特异性PERK敲除小鼠模型、氧糖剥夺（OGD）的心肌细胞模型以及来自AMI患者的临床样本，我们系统性地分析了PERK在调控MAMs（内质网-线粒体连接位点）稳定性、线粒体功能以及铁死亡相关蛋白表达中的作用。研究发现，PERK的表达和激活在小鼠和人类AMI心脏中显著升高。PERK的激活破坏了MAMs结构，导致线粒体去极化和过度氧化应激，同时抑制了关键的抗氧化蛋白，如xCT、GPX4和FTH1，从而促进了铁死亡的发生。相反，基因删除或药理学抑制PERK能够维持线粒体完整性，恢复氧化还原稳态，减少梗死面积，并改善心脏功能。

从机制上看，PERK与线粒体融合蛋白MFN2相互作用，调控MAMs的稳定性。通过转录组分析和人类样本验证，我们发现PERK-MAM-线粒体氧化应激（mtROS）轴在缺血性损伤中起着核心作用。这些发现表明，PERK通过破坏MAMs结构并增强线粒体氧化应激，推动心肌细胞的铁死亡。此外，研究还表明，PERK在心脏中不仅调控MAMs的动态平衡，还影响线粒体功能，为AMI的治疗提供了新的思路。

在实验设计方面，我们采用了多种技术手段，包括免疫印迹分析、共免疫沉淀（Co-IP）、拉下实验（pull-down assay）、透射电子显微镜（TEM）和荧光显微镜等，以评估PERK与MFN2的相互作用及其对MAMs和铁死亡的影响。我们还通过Western blot分析检测了关键铁死亡相关蛋白的表达变化，结合细胞和动物实验，进一步验证了PERK在调控线粒体功能和铁死亡中的作用。同时，我们利用MitoQ（一种靶向线粒体的抗氧化剂）和Ferrostatin-1（一种铁死亡抑制剂）进行了体内和体外的干预实验，以评估其对缺血性损伤的保护作用。

在临床验证方面，我们获取了来自中国医科大学法医研究所的AMI患者的心肌组织样本，并通过HE染色、TTC染色和Perls染色等方法评估了组织损伤程度和铁沉积情况。研究发现，AMI患者的心肌组织中，PERK和其下游效应因子ATF4的表达显著升高，而关键的铁死亡抑制蛋白xCT、GPX4和FTH1的表达则明显下降。这些结果与我们在动物模型中观察到的PERK调控机制一致，进一步支持了PERK在铁死亡中的关键作用。

此外，我们还探讨了PERK在心脏功能中的影响。通过超声心动图评估，我们发现PERK基因敲除的小鼠在AMI后表现出显著改善的心脏功能，包括恢复的射血分数（EF）和缩短分数（FS），以及减少的左心室舒张末容积（LVEDV）和收缩末容积（LVESV）。这些结果表明，PERK的缺失能够有效减轻缺血性损伤，从而改善心脏功能。同时，我们还验证了PERK抑制剂GSK2656157在体内外模型中的治疗效果，发现其能够减少梗死面积，改善心脏功能，并减少线粒体和铁相关异常，而不会引起明显的毒性反应。

在研究中，我们还关注了PERK与MFN2的相互作用机制。通过Co-IP和pull-down实验，我们确认了PERK和MFN2之间存在直接的物理相互作用。进一步分析表明，PERK的激活会破坏MAMs结构，而其缺失则有助于恢复线粒体-内质网之间的正常联系。这些发现揭示了PERK在调控MAMs稳定性、线粒体功能和铁死亡中的关键作用，为开发针对缺血性心脏损伤的新型治疗策略提供了理论依据。

值得注意的是，虽然PERK在多种器官中的铁死亡调控机制已有研究，但其在心脏中的具体作用尚未完全阐明。本研究填补了这一知识空白，揭示了PERK通过调控MAMs结构和线粒体功能，促进铁死亡的发生。此外，我们还探讨了PERK在临床应用中的潜在风险。尽管我们的研究显示PERK抑制剂能够有效减轻缺血性损伤，但需要注意其系统性抑制可能带来的副作用，如胰腺毒性、体重减轻和其他eIF2α激酶的非特异性抑制。因此，未来的研究应进一步优化药物递送策略，以提高治疗的特异性和安全性。

综上所述，本研究揭示了PERK在缺血性心脏损伤中的关键作用，表明其通过调控MAMs结构和线粒体功能，促进了铁死亡的发生。这些发现不仅深化了我们对缺血性损伤机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了重要线索。未来的研究应进一步探索PERK调控策略在临床中的应用潜力，并结合其他治疗手段，如再灌注治疗，以实现更有效的综合干预。此外，研究还指出，由于本研究未考虑性别差异，未来需要在更大样本量和更多样化的群体中进行验证，以确保研究结果的广泛适用性。