乳酸通过H3K18乳酰化上调MICU3促进中性粒细胞胞外诱捕网形成加剧心肌缺血再灌注损伤的机制研究

针对心肌缺血再灌注损伤(MIRI)中中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)的激活机制不明问题，研究人员发现乳酸通过介导H3K18乳酰化上调线粒体钙摄取蛋白3(MICU3)，促进其与VDAC1互作形成线粒体-内质网膜接触(MAMs)，导致Ca2+超载、线粒体功能障碍和线粒体自噬，最终激活NETs加重微血管内皮损伤。该研究为MIRI治疗提供了新靶点，发表于《Research》。

　　

心血管疾病是全球死亡的首要原因，其中缺血性心脏病(IHD)的治疗常需经皮冠状动脉介入(PCI)等再灌注手段。然而，再灌注过程可能引发心肌缺血再灌注损伤(MIRI)，导致炎症反应、钙超载和线粒体功能障碍等连锁反应。中性粒细胞作为先天免疫的重要效应细胞，其释放的中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)在MIRI中的作用机制尚不明确，这成为制约临床疗效提升的关键科学问题。

为揭示这一机制，中国药科大学附属南京浦口医院的研究团队通过建立大鼠MIRI模型，结合多组学分析和分子生物学技术，发现乳酸-MICU3-NETs轴是加剧MIRI的关键通路。研究表明，MICU3通过促进线粒体-内质网膜接触(MAMs)形成导致Ca²⁺超载，进而激活线粒体自噬和NETs释放，最终加重微血管内皮损伤。该成果发表于《Research》杂志，为靶向干预NETs形成提供了理论依据。

研究采用的主要技术包括：建立大鼠MIRI模型并通过超声心动图评估心功能；酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清标志物；免疫荧光和扫描电镜观察NETs形成；RNA测序筛选差异基因；染色质免疫沉淀(ChIP)验证组蛋白修饰；免疫共沉淀-质谱(IP-MS)鉴定蛋白互作；线粒体追踪和钙离子流式检测等技术。临床样本来自48例MIRI患者和健康对照。

MIRI过程伴随心肌微血管内皮细胞损伤和炎症浸润
通过建立大鼠MIRI模型，研究发现左心室射血分数(LVEF)从86.13%降至48.88%，血清肌酸激酶同工酶(CK-MB)和乳酸脱氢酶(LDH)显著升高。组织病理学显示心肌纤维化面积增加2.5倍，透射电镜观察到内皮细胞肿胀、线粒体嵴断裂等超微结构损伤，证实MIRI导致微血管屏障功能破坏。

中性粒细胞来源的NETs加剧内皮细胞损伤
临床数据显示MIRI患者血清髓过氧化物酶(MPO)水平显著升高。免疫荧光和扫描电镜证实MIRI组心肌组织和外周血中性粒细胞中NETs标志物瓜氨酸化组蛋白H3(CiH3)表达增加。体外实验显示，MIRI来源的NETs可使微血管内皮细胞(CMEC)成管能力下降53%，凋亡率升高3倍，血管内皮钙粘蛋白(VE-cadherin)表达减少，提示NETs直接损伤内皮功能。

MICU3介导线粒体稳态失衡诱导NETs形成
RNA测序发现线粒体钙摄取蛋白3(MICU3)在MIRI中性粒细胞中显著上调。机制研究表明，MICU3过表达使HL60细胞NETs生成增加2.6倍，同时线粒体自噬标志物DNM1L、PINK1和PRKN蛋白水平升高。使用线粒体自噬抑制剂氯喹(CQ)处理可逆转这一现象，证实MICU3通过Ca²⁺-线粒体自噬轴激活NETs。

MICU3与VDAC1互作促进MAMs形成
免疫共沉淀-质谱鉴定出电压依赖性阴离子通道1(VDAC1)是MICU3的关键互作蛋白。邻近连接技术(PLA)和共定位分析显示，MIRI组MICU3-VDAC1结合增强1.5倍。线粒体-内质网双染色和电镜观察证实，MAMs数量在MIRI组显著增加，而敲低MICU3或VDAC1可抑制MAMs形成，降低Ca²⁺水平和NETs释放。

循环乳酸通过H3K18乳酰化上调MICU3表达
MIRI组血清乳酸浓度较假手术组升高73%。染色质可及性分析(ATAC-qPCR)显示乳酸可开放MICU3基因启动子区。ChIP实验证实H3K18乳酰化(H3K18la)在MICU3启动子区富集度增加5-7倍，而H3K27乙酰化无显著变化，表明乳酸通过特异性组蛋白修饰激活MICU3转录。

乳酸/AARS1通过乳酰化修饰增强MICU3蛋白稳定性
蛋白质稳定性实验显示，乳酸处理使MICU3半衰期延长2倍，泛素化水平降低。分段表达载体证实MICU3的401-530氨基酸区域(P3段)存在乳酰化修饰。质谱鉴定出丙氨酰-tRNA合成酶1(AARS1)是介导该修饰的关键酶，敲低AARS1使MICU3蛋白水平下降60%，NETs生成减少45%。

动物水平验证NETs加剧MIRI
使用脱氧核糖核酸酶I(DNase I)和PAD4抑制剂GSK484抑制NETs后，心肌炎症浸润减少28%，纤维化面积缩小50%。透射电镜显示内皮细胞结构损伤明显改善，证实靶向NETs可有效缓解MIRI。

该研究系统阐明了乳酸-MICU3-NETs轴在MIRI中的核心作用：缺血再灌注产生的乳酸通过双重机制（H3K18la介导的转录激活和AARS1催化的蛋白乳酰化）上调MICU3表达；MICU3与VDAC1互作促进MAMs异常增多，导致线粒体Ca²⁺超载和功能障碍；最终通过线粒体自噬途径激活NETs，加剧微血管损伤。这不仅揭示了MIRI的新机制，还为临床干预提供了MICU3和NETs等潜在靶点。研究创新性地将代谢重编程（乳酸）、表观遗传修饰（乳酰化）和先天免疫（NETs）三大领域有机结合，为心血管-免疫交叉研究提供了新范式。