心肌细胞特异性 CD38 缺失通过激活 Sirt3 信号通路保护心脏免受急性心肌梗死

急性心肌梗死（AMI）致死率高，CD38 在心脏疾病中的作用尚不明确。本研究通过构建心肌细胞特异性 CD38 敲除（CD38CKO）小鼠模型，发现 CD38 缺失可通过激活 NAD+/Sirt3 通路抑制心肌细胞凋亡，改善心功能并减少纤维化，为 AMI 治疗提供新方向。

　　

急性心肌梗死（AMI）如同潜伏在人体内的 “沉默杀手”，每年夺走无数生命。尽管现代医学通过再灌注治疗提升了患者生存率，但 AMI 患者 30 天内死亡率仍高达 40%，且发病年龄逐渐年轻化。心脏作为人体的 “动力泵”，其心肌细胞在成年后再生能力极弱，一旦因缺血发生凋亡或坏死，受损组织难以修复，进而引发心脏纤维化、心室重构直至心力衰竭。线粒体作为心肌细胞的 “能量工厂”，其动态平衡（融合与分裂）对细胞存活至关重要。缺血会打破这种平衡，导致线粒体功能紊乱，激活内源性凋亡通路，这其中 Bcl2/Bax 蛋白比例失衡和 caspase-3 激活是关键环节。而 CD38 作为一种重要的 NAD⁺水解酶，此前已被证实与心脏肥大、缺血再灌注损伤相关，但其在 AMI 中对心肌细胞的直接作用机制却一直迷雾重重。

为揭开这层神秘面纱，南昌大学的研究团队开展了深入研究。他们通过基因编辑技术构建了心肌细胞特异性 CD38 敲除小鼠（CD38^CKO），并建立 AMI 模型，结合细胞培养、分子生物学检测等手段，系统探究 CD38 缺失对心肌细胞凋亡、线粒体功能及相关信号通路的影响。研究成果发表在《Scientific Reports》上，为 AMI 的病理机制和治疗策略提供了重要新见解。

研究主要采用了以下关键技术方法：

1. 动物模型构建：将 CD38^flox/flox小鼠与 MLC2v-Cre 小鼠杂交，获得心肌细胞特异性 CD38 敲除小鼠（CD38^CKO），并通过结扎左前降支冠状动脉建立 AMI 模型。
2. 心脏功能评估：利用超声心动图（Vevo3100）检测左心室射血分数（EF）、短轴缩短率（FS）等心功能指标。
3. 组织与细胞分析：通过 Masson 三色染色和天狼星红染色观察心肌纤维化程度；采用流式细胞术检测细胞凋亡；运用 Western blot 分析蛋白表达，分离线粒体检测相关蛋白定位。
4. 细胞培养与处理：培养 H9c2 心肌细胞株和原代心肌细胞，通过低氧（1% O₂）处理模拟缺血环境，利用 JC-1 染料检测线粒体膜电位变化。

心肌细胞特异性 CD38 缺失改善 AMI 小鼠心脏功能并减少纤维化

研究发现，CD38^CKO小鼠在 AMI 后第 7 天，左心室舒张末期内径（LVIDd）、收缩末期内径（LVIDs）显著改善，EF 和 FS 明显恢复，且心脏重量与体重、胫骨长度的比值降低，提示心脏肥大减轻。血清乳酸脱氢酶（LDH）水平下降表明心肌细胞损伤减少。此外，CD38^CKO小鼠梗死周边区纤维化面积显著减少，抗纤维化因子 IL-10 表达上调，说明 CD38 缺失可抑制 AMI 后的纤维化进程。

CD38 缺失抑制 AMI 诱导的心肌细胞凋亡

在 AMI 后第 7 天，CD38^CKO小鼠心肌细胞线粒体中抗凋亡蛋白 Bcl2 表达增加，促凋亡蛋白 Bax 减少，Bcl2/Bax 比值显著升高，而细胞质中该比值无明显变化，提示 CD38 影响 Bax/Bcl2 在线粒体的转位。同时，凋亡执行因子 cleaved caspase-3 表达降低，说明 CD38 缺失通过线粒体途径抑制心肌细胞凋亡。此外，CD38^CKO小鼠心肌线粒体融合蛋白 Mfn1、Mfn2 表达升高，而分裂蛋白 Drp1 无显著变化，表明其改善了线粒体融合异常。

CD38 缺失在体外保护心肌细胞免受低氧诱导的凋亡

在低氧处理的 H9c2 细胞中，CD38 敲低显著减少细胞凋亡率，抑制线粒体膜电位下降，上调 Bcl2/Bax 比值。分离线粒体的蛋白分析显示，CD38 敲低减少 Bax 在线粒体的积累，增加 Bcl2 表达，进一步验证了线粒体凋亡途径的调控作用。同时，低氧处理下 CD38 缺失细胞的 Mfn2 表达升高，表明线粒体融合功能改善。

CD38 缺失通过激活 Sirt3 信号通路发挥保护作用

机制研究发现，CD38^CKO小鼠心肌组织和低氧处理的 CD38 缺失原代心肌细胞中，线粒体去乙酰化酶 Sirt3 蛋白水平显著升高。当使用 Sirt3 抑制剂 3-TYP 处理时，CD38 缺失细胞的线粒体膜电位下降，凋亡率显著增加，而对照组无明显变化，证实 CD38 缺失的抗凋亡作用依赖于 Sirt3 通路。研究表明，CD38 缺失通过升高细胞内 NAD⁺水平，激活 Sirt3，进而调节 Bcl2/Bax 比值和线粒体融合，抑制心肌细胞凋亡。

这项研究首次明确了心肌细胞 CD38 在 AMI 中的关键作用，揭示了 CD38 缺失通过 NAD⁺/Sirt3 通路调控线粒体功能和凋亡的新机制。不仅为理解 AMI 的病理过程提供了新视角，更提出 CD38 可能成为 AMI 防治的潜在靶点。未来若能进一步在临床样本中验证，并探索靶向 CD38 的安全有效药物，有望为 AMI 患者带来新的治疗希望，尤其是在改善心肌缺血损伤、抑制纤维化和心室重构方面具有广阔的转化应用前景。研究中提到的动物模型局限性也提示，需加强跨物种研究，推动基础发现向临床实践的跨越。