编辑推荐：
为探究 NLRC5 在心肌梗死（MI）中的作用及机制，南京医科大学研究人员开展相关研究。结果发现 NLRC5 可促进心肌细胞自噬，保护心脏功能。该研究为 MI 治疗提供新靶点，极具科研价值，推荐科研读者阅读。
在全球范围内，心血管疾病可谓是健康的 “头号杀手”。其中，缺血性心脏病就像一个隐匿在暗处的危险分子，悄无声息地威胁着无数人的生命。据统计，它影响着约 2.441 亿人，每年更是夺走近 900 万人的生命 ，而心肌梗死（MI，心脏的 “致命一击”，是由于冠状动脉阻塞，导致心肌缺血坏死的严重疾病 ）则是缺血性心脏病中最严重、预后最差的一种。
心肌梗死发生后，心肌细胞会遭受各种形式的 “打击”，持续的细胞死亡会严重损害心脏功能，进而引发心力衰竭甚至猝死。因此，在心肌细胞受损的情况下，如何保护心脏功能，成为了改善心肌梗死患者预后的关键。
在细胞的微观世界里，有一种名为自噬（细胞内的 “清道夫” 机制，细胞通过形成自噬体，包裹并降解受损的细胞质成分，以维持细胞内环境稳定 ）的过程至关重要。它在心脏中发挥着维持心肌稳态的重要作用，就像一个勤劳的 “管家”，及时清理细胞内的 “垃圾”。已有研究表明，在心肌缺血和心肌梗死的小鼠模型中，抑制自噬会加重心脏功能障碍，而激活自噬则能减轻缺血导致的心肌损伤。然而，心肌梗死后自噬激活的分子机制却如同迷雾，一直未被完全揭开。
核苷酸结合寡聚化结构域（NOD）样受体（NLRs）家族是细胞内各种过程的重要调节者，包括自噬。其中，NLRC5（NLR 家族中含有 CARD 结构域的 5 号成员 ）近年来受到了越来越多的关注。它在抗原呈递和炎症反应中扮演着重要角色，并且在癌症、病毒感染和肝脏疾病等方面也与自噬存在关联。但是，NLRC5 在心肌梗死中的具体作用，尤其是它与心肌细胞自噬的关系，还存在着大量的未知。
为了深入探索这些问题，南京医科大学的研究人员在《Communications Biology》期刊上发表了题为 “NLRC5 promotes cardiomyocyte autophagy and protects against myocardial infarction via the CAVIN1/CAV1 axis” 的论文 。研究发现，NLRC5 在心肌梗死的治疗中具有重要的潜在价值，它能够促进心肌细胞自噬，进而保护心脏免受缺血损伤，这为心肌梗死的治疗提供了新的思路和潜在的治疗靶点。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们建立了小鼠心肌梗死模型，以此模拟人体心肌梗死的病理过程；利用免疫荧光、蛋白质免疫印迹等技术检测蛋白表达水平，就像给蛋白质贴上了 “标签”，方便观察它们的变化；借助 RNA 测序分析基因表达相关性，探索基因之间的 “对话”；还使用了免疫沉淀 - 质谱技术来寻找蛋白质的相互作用伙伴，揭开蛋白质之间神秘的 “联系”。
下面我们一起来看看具体的研究结果：
- NLRC5 在梗死心肌中上调，心肌细胞中 NLRC5 下调会加重小鼠心肌梗死后的心脏功能障碍：研究人员首先对人类心肌梗死多组学数据库进行分析，发现缺血和梗死边缘区心肌细胞中的 NLRC5 mRNA 水平明显高于非梗死心肌细胞。在小鼠心肌梗死模型中，免疫荧光检测显示梗死心肌的心肌细胞中 NLRC5 表达显著增加。蛋白质免疫印迹分析表明，NLRC5 蛋白水平在心肌梗死后 1 天显著升高，并持续到 3 天和 7 天，之后逐渐下降。在体外实验中，通过氧糖剥夺（OGD，模拟缺血应激环境 ）处理 AC16 人心肌细胞系和新生小鼠心肌细胞（NMCMs），也证实了缺血应激会诱导 NLRC5 表达增加。
为了探究 NLRC5 在心肌梗死中的作用，研究人员利用腺病毒 shRNA 实现了心肌细胞靶向的 NLRC5 敲低。结果发现，NLRC5 敲低的小鼠心脏功能明显受损，表现为射血分数（EF）和缩短分数（FS）降低，左心室内径增大。同时，梗死面积明显增大，四周后的 Masson 三色染色显示区域瘢痕面积增加，心室壁厚度减小。这些结果表明，NLRC5 在心肌梗死后的心肌中上调，其下调会加重心脏功能障碍，扩大梗死面积，并加速心脏重塑。
- 心肌细胞 NLRC5 过表达促进小鼠心肌梗死后心脏功能恢复：既然 NLRC5 敲低会带来不良影响，那么过表达 NLRC5 又会怎样呢？研究人员构建了心肌细胞靶向的腺病毒载体 Ad5 - cTnT - NLRC5，使 NLRC5 在心肌细胞中过表达。结果惊喜地发现，与对照组相比，NLRC5 过表达的小鼠 EF 和 FS 显著改善，左心室内径减小。心肌梗死后一周，梗死面积明显减小；四周后，区域瘢痕面积减少，纤维化相关基因表达下调，炎症标志物 mRNA 水平降低，梗死边缘区心肌细胞横截面积减小。这一系列结果表明，NLRC5 在保护心肌梗死后的存活心肌方面起着关键作用，能够有效对抗缺血损伤引起的心脏功能障碍和重塑。
- NLRC5 促进 OGD 后心肌细胞的自噬通量：研究人员猜测 NLRC5 可能与自噬存在关联。在体外实验中，他们先证实了腺病毒在 NMCMs 中的转染效率。通过 RNA 测序数据分析发现，NLRC5 表达与自噬标记物呈正相关。蛋白质免疫印迹分析显示，NLRC5 过表达促进了 NMCMs 中的自噬，表现为自噬标记物 Beclin - 1 和 LC3 - II 蛋白水平增加，自噬底物 p62 水平降低；而 NLRC5 敲低则抑制了自噬。
为了进一步探究 NLRC5 对自噬通量的影响，研究人员使用了巴弗洛霉素 A1（一种能够抑制自噬体与溶酶体融合，从而阻断自噬周转的药物 ）处理细胞。结果发现，过表达 NLRC5 的 NMCMs 在巴弗洛霉素 A1 处理后，LC3 - II 水平更高，表明 NLRC5 过表达增加的 LC3 - II 水平是由于自噬通量增强，而不是自噬体周转受损。此外，通过串联 mCherry - EGFP - LC3 探针和透射电子显微镜观察，也证实了 NLRC5 过表达能够刺激自噬并增强自噬通量。
- NLRC5 对心肌梗死损伤的保护作用在体内是由自噬激活介导的：在体内实验中，研究人员发现 NLRC5 过表达增强了梗死周围心肌的自噬，表现为 Beclin - 1 和 LC3 - II 水平增加，p62 水平降低。免疫荧光分析显示，过表达 NLRC5 的心肌梗死小鼠梗死边缘区心肌细胞中 p62 斑点明显减少。透射电子显微镜观察到过表达 NLRC5 的小鼠自噬囊泡数量更多。
为了进一步验证自噬在 NLRC5 介导的心脏保护中的作用，研究人员使用了自噬抑制剂氯喹（CQ）处理小鼠。结果发现，CQ 有效抑制了 NLRC5 诱导的自噬，并且削弱了 NLRC5 过表达对心脏的保护作用。这表明 NLRC5 过表达在体内通过依赖自噬的机制减轻心肌梗死损伤。
- NLRC5 与 CAVIN1 相互作用并促进其蛋白酶体降解：为了揭示 NLRC5 调节自噬的分子机制，研究人员运用免疫沉淀 - 质谱技术，发现 NLRC5 与 CAVIN1 存在结合相互作用。通过共免疫沉淀、蛋白质免疫印迹和免疫荧光等实验进一步验证了这一结果。研究人员还构建了 CAVIN1 的截断质粒，发现 NLRC5 特异性地与 CAVIN1 的螺旋区域 1（HR1）结构域相互作用，而 NLRC5 的 NAHCT 结构域参与了与 CAVIN1 的相互作用。
进一步研究发现，NLRC5 过表达显著下调了 CAVIN1 的表达，但对 Cavin1 mRNA 水平没有影响，表明 NLRC5 在翻译后水平调节 CAVIN1 表达。通过使用蛋白质合成抑制剂环己酰亚胺（CHX）处理细胞，发现 NLRC5 调节 CAVIN1 蛋白的稳定性。而且，NLRC5 通过蛋白酶体降解途径调节 CAVIN1 的稳定性，因为蛋白酶体抑制剂 MG - 132 能够挽救 NLRC5 诱导的 CAVIN1 蛋白水平降低。
- CAVIN1/CAV1 轴介导了 NLRC5 对自噬和心脏保护的作用：由于 NLRC5 调节 CAVIN1 的稳定性，且 CAVIN1 和 CAV1 都是自噬的关键调节因子，研究人员推测 NLRC5 对自噬和心脏保护的作用可能通过 CAVIN1/CAV1 轴介导。在 NMCMs 中，使用小干扰 RNA（siRNA）敲低 CAVIN1，结果发现敲低 CAVIN1 促进了自噬，增强了自噬通量，并且逆转了 NLRC5 敲低对自噬的抑制作用和对细胞活力的影响。
研究还发现，CAVIN1 敲低导致 CAV1 表达下调，NLRC5 过表达也显著降低了 CAV1 水平。敲低 CAV1 同样促进了自噬和自噬通量，并且增强了 ATG12 - ATG5 蛋白的表达。在体内实验中，过表达 CAV1 部分减弱了 NLRC5 过表达诱导的自噬激活和心脏保护作用。这些结果表明，CAVIN1/CAV1 轴介导了 NLRC5 过表达对自噬和心脏保护的作用。
综合上述研究，研究人员得出结论：NLRC5 在缺血心肌中发挥着保护作用，是缺血损伤后心肌细胞自噬的关键调节因子。其保护作用主要通过激活自噬来实现，具体机制是 NLRC5 与 CAVIN1 直接相互作用，促进 CAVIN1 的蛋白酶体降解，进而下调 CAV1 并诱导 ATG12 - ATG5 表达，增强自噬通量，保护心肌细胞，改善心肌梗死小鼠的心脏功能。
这项研究意义重大，它为心肌梗死的治疗开辟了新的方向。以往，心肌梗死的治疗面临诸多挑战，而现在发现的 NLRC5 - CAVIN1 - CAV1 信号轴，为开发新的治疗策略提供了潜在的靶点。如果未来能够通过药物或其他手段激活 NLRC5，或许就能为心肌梗死患者带来新的希望，提高他们的生存率和生活质量。不过，目前研究也存在一些局限性，比如 NLRC5 的分子量超过了腺相关病毒载体的限制，限制了对其长期作用的研究；NLRC5 在减轻缺血 / 再灌注损伤方面的效果还未得到探索；现有的检测方法在评估心脏纤维化和瘢痕形成方面还不够精确。但这些不足也为后续研究指明了方向，相信随着研究的不断深入，我们对心肌梗死的认识会更加深刻，治疗手段也会更加有效。
