肽酰-tRNA水解酶2（PTRH2）作为围产期心肌病负调控因子的机制与治疗潜力研究

《Nature Communications》：Peptidyl-tRNA hydrolase 2 is a negative regulator of peripartum cardiomyopathy with heart failure in female mice

本研究针对围产期心肌病（PPCM）这一病因不明的妊娠相关致死性心脏病，揭示了肽酰-tRNA水解酶2（PTRH2）在孕期心脏保护中的关键作用。研究人员通过构建心脏特异性Ptrh2基因敲除（Ptrh2-CKO）小鼠模型，发现PTRH2缺失导致母鼠出现左心室收缩功能障碍和心力衰竭，模拟人类PPCM病理特征。机制研究表明PTRH2通过激活PI3K/Akt-Bcl-2生存信号通路并抑制caspase 3介导的细胞凋亡发挥心脏保护作用，为PPCM的靶向治疗提供了新策略。

　　

围产期心肌病（Peripartum cardiomyopathy, PPCM）是一种威胁孕产妇生命的严重心脏病，其特征是在妊娠末期或产后五个月内出现左心室收缩功能障碍和心力衰竭。这种疾病在不同种族和地域的女性中发病率存在显著差异，亚洲和非洲地区的发病率最高。尽管研究表明约20%的PPCM患者携带肌节蛋白基因（如TTN、MYH7、TNNT2等）的功能缺失突变，但大多数患者的遗传病因仍然不明，且目前缺乏特异性治疗方法和可靠生物标志物。

怀孕期间，心脏会经历显著的血液动力学变化，包括心输出量和血容量增加约50%，这种极端的机械应力会激活心脏的重塑过程。正常情况下，怀孕心脏会通过上调保护性信号通路（如PI3K/Akt和Stat3）来应对这些应激，但当这些保护机制失调时，就会导致心肌细胞凋亡和PPCM的发生。

在这项发表于《Nature Communications》的研究中，Montoya-Uribe等研究人员将目光投向了肽酰-tRNA水解酶2（Peptidyl-tRNA hydrolase 2, PTRH2）——一种在细胞应激中发挥促生存作用的蛋白质。先前研究发现PTRH2基因突变会导致先天性婴儿多系统疾病（IMNEPD），但其在心脏中的功能尚未被探索。

研究人员首先检测了人类PPCM患者心脏组织中PTRH2的表达情况，发现与正常供体心脏相比，PPCM患者心脏中的PTRH2 mRNA和蛋白水平均显著降低。同时，心肌肥大标志物ACTA1和β-MHC（由MYH7基因编码）的表达则显著上调。RNA测序分析进一步证实，PPCM患者心脏中与心肌病、PI3K/Akt信号和整合素介导的信号通路相关的基因表达发生了显著改变。

为了探究PTRH2在怀孕心脏中的具体功能，研究团队构建了心脏特异性Ptrh2基因敲除（Ptrh2-CKO）小鼠。令人惊讶的是，虽然未怀孕的Ptrh2-CKO小鼠心脏结构和功能正常，但怀孕后这些母鼠出现了严重的PPCM表型：90%的母鼠在第二次怀孕后死亡，100%的母鼠在第四次怀孕后死亡。超声心动图显示，Ptrh2-CKO产后母鼠出现明显的心室扩张和功能异常，表现为左心室射血分数（LVEF）和短轴缩短率（LVFS）显著降低，同时伴有心脏肥大、纤维化和心肌细胞凋亡增加。

通过RNA测序分析Ptrh2-CKO产后小鼠心脏的基因表达谱，研究人员发现与心肌病（PPCM/DCM）、心脏肥大和心力衰竭相关的基因（如Nppa、Nppb、Acta1、Myh7）显著上调。String分析进一步将Ptrh2与PI3K/Akt和整合素信号通路联系起来，提示这些通路可能在PTRH2介导的心脏保护中发挥关键作用。

在机制层面，研究发现PTRH2通过调节Akt-Bcl-2信号通路和抑制caspase 3活性来保护怀孕心脏。Ptrh2-CKO产后小鼠心脏中Akt磷酸化水平和Bcl-2蛋白表达显著降低，而活化的caspase 3水平和心肌细胞凋亡则显著增加。最为重要的是，当研究人员在怀孕期间给Ptrh2-CKO母鼠输注caspase 3特异性抑制剂（Z-DEVD-FMK）后，这些母鼠全部存活下来，并且心脏功能、肥大和纤维化等病理指标均得到显著改善。

关键技术方法

本研究使用了心脏特异性基因敲除小鼠模型，通过超声心动图和心电图进行心功能评估，采用蛋白质印迹、免疫组化和qRT-PCR分析分子表达，利用RNA测序进行转录组分析，并通过隧道（TUNEL）染色和caspase 3活性检测评估细胞凋亡。人类心脏样本来自国家疾病研究交换所（NDRI）和Accio BiobankOnline.com生物样本库。

PTRH2 mRNA和蛋白在PPCM患者心脏中表达降低

研究人员发现，与正常供体心脏相比，PPCM患者左心室组织中PTRH2的mRNA和蛋白水平均显著降低，而心肌肥大标志物ACTA1和β-MHC的表达则显著升高。免疫组化染色进一步证实了PTRH2蛋白在PPCM患者心脏中的表达减少。

心脏Ptrh2缺失重现小鼠PPCM模型

在野生型小鼠中，Ptrh2蛋白水平在怀孕期间显著升高，产后则下降。心脏特异性Ptrh2敲除（Ptrh2-CKO）母鼠在怀孕后出现高死亡率和严重心脏功能障碍，表现为左心室扩张、肥大和纤维化增加，成功模拟了人类PPCM的关键特征。

Ptrh2-CKO产后心脏的RNA-seq差异基因表达特征分析

RNA测序分析显示，Ptrh2-CKO产后小鼠心脏中与心肌病（PPCM/DCM）、心脏肥大相关的基因表达显著改变，特别是Nppa、Nppb、Acta1和Myh7等标志性基因表达上调，呈现出典型的PPCM基因表达特征。

PTRH2调节怀孕期间心脏的保护性信号

研究发现PTRH2通过激活Akt-Bcl-2信号通路发挥心脏保护作用。Ptrh2-CKO产后小鼠心脏中Akt活性和Bcl-2蛋白水平显著降低，而caspase 3活性和心肌细胞凋亡则显著增加，表明PTRH2缺失导致保护性信号减弱和凋亡信号增强。

怀孕期间输注caspase 3特异性抑制剂改善Ptrh2-CKO介导的PPCM

在怀孕期间给Ptrh2-CKO母鼠输注caspase 3特异性抑制剂可完全阻止PPCM的发生，母鼠存活率显著提高，心脏功能、肥大和纤维化等病理指标均得到明显改善，证明抑制caspase 3活性可以有效逆转PTRH2缺失引起的心脏病理变化。

这项研究首次揭示了PTRH2在围产期心肌病中的关键保护作用，阐明了其通过调节Akt-Bcl-2生存信号和抑制caspase 3依赖性凋亡的分子机制。研究发现不仅为理解PPCM的发病机制提供了新视角，更重要的是提出了靶向caspase 3的治疗策略，为开发PPCM的有效治疗方法奠定了理论基础。由于PTRH2在人类PPCM患者心脏中表达下调，该基因可能成为PPCM诊断的生物标志物和治疗的潜在靶点。这项研究为解决这一威胁孕产妇健康的重大临床问题提供了新的思路和方向。