GSTM1通过抑制脂质过氧化和铁死亡改善心肌梗死后心脏纤维化的机制研究

本研究针对心肌梗死(MI)后心脏纤维化导致心功能恶化的临床难题，发现谷胱甘肽S-转移酶Mu1(GSTM1)通过调控GSH/ROS/STAT3/GPX4通路抑制脂质过氧化和铁死亡(ferroptosis)，显著减轻成纤维细胞活化及胶原沉积。浙江大学团队通过多组学分析、AAV9基因治疗和小鼠模型证实，GSTM1过表达可改善心脏功能并缩小梗死面积，为心衰防治提供了新靶点。

　　

心血管疾病是全球健康的重大威胁，其中心肌梗死(MI)后的不良心室重构是导致心力衰竭的主要原因。这一过程的核心病理特征是心脏成纤维细胞(CFs)过度活化引发的细胞外基质(ECM)异常沉积。尽管活性氧(ROS)在纤维化中的作用已被广泛认知，但临床仍缺乏有效干预手段。尤其令人困惑的是，铁死亡(ferroptosis)——一种由铁依赖性脂质过氧化驱动的新型细胞死亡方式——在心脏纤维化中的角色尚不明确。这种知识空白严重阻碍了针对性治疗策略的开发。

针对这一科学难题，浙江大学医学院附属第二医院心血管研究所团队在《Military Medical Research》发表重要研究。研究人员通过整合单细胞测序(scRNA-seq)和蛋白质组学技术，首次发现谷胱甘肽S-转移酶Mu1(GSTM1)在梗死区成纤维细胞中显著下调。进一步的机制解析揭示，GSTM1通过GSH/ROS/STAT3/GPX4信号轴调控脂质代谢和铁死亡进程，从而抑制纤维化发展。这一发现不仅填补了心肌修复领域的关键理论空白，更为临床转化提供了潜在的治疗靶点。

研究采用多学科交叉的技术路线：通过冠状动脉结扎术建立小鼠MI模型，利用AAV9载体实现心脏特异性GSTM1过表达；分离原代小鼠心脏成纤维细胞进行体外功能实验；结合Western blotting、免疫荧光和qPCR等技术进行分子表征；采用氧化脂质代谢组学分析脂质过氧化产物；运用RNA-seq解析转录调控网络。人类样本来自扩张型心肌病(DCM)患者和健康供体，所有实验均通过伦理审查。

GSTM1在损伤的CFs中显著下调
单细胞测序分析显示，MI后小鼠CFs中GSTM1表达与纤维化标志物POSTN呈负相关。人类DCM患者心脏组织同样呈现GSTM1低表达伴随纤维化加剧的特征。时序实验证实，GSTM1在MI后第3-7天降至最低，与纤维化进程高度同步。体外TGF-β刺激模型进一步验证，GSTM1表达随刺激时间延长而递减，提示其可能作为纤维化的负调控因子。

GSTM1缺失加剧CFs活化
siRNA敲低GSTM1后，即使无TGF-β刺激，胶原分泌也显著增加。在病理状态下，GSTM1缺失进一步促进CFs增殖、迁移和表型转化，Ki-67阳性率提升约2倍。这些结果明确显示GSTM1具有抑制成纤维细胞活化的基础功能。

GSTM1过表达抑制纤维化进程
质粒转染介导的GSTM1过表达使COL1A1和α-SMA表达降低40%-60%。划痕实验显示，GSTM1过表达组细胞迁移距离缩减50%，证实其能有效阻断CFs的病理行为。值得注意的是，AAV9介导的体内过表达使小鼠心功能指标EF值改善25%，梗死面积缩小30%，显著优于对照组。

GSTM1通过抗氧化应激发挥作用
DCFH探针检测发现，GSTM1过表达使TGF-β诱导的ROS水平下降60%。JC-1染色显示线粒体膜电位恢复至正常水平，mitoSOX检测证实线粒体ROS生成减少。这些数据首次阐明GSTM1在维持CFs氧化还原平衡中的双重保护作用。

脂质过氧化与铁死亡的调控机制
RNA-seq分析揭示GSTM1显著影响脂质代谢相关通路。氧化脂质组学检测到12-HEPE和9,10-DHOME等产物在纤维化条件下异常升高，而GSTM1过表达可逆转这一现象。特别重要的是，铁死亡诱导剂erastin能模拟TGF-β的促纤维化效应，而抑制剂ferrostatin-1可部分抵消GSTM1缺失的影响，证实铁死亡是纤维化的关键效应途径。

GSH/ROS/STAT3/GPX4通路的解析
机制研究表明，GSTM1通过增加GSH合成降低ROS水平，促进STAT3磷酸化，进而上调GPX4表达。当使用STAT3抑制剂时，GPX4的诱导效应被完全阻断。这一级联反应最终抑制了脂质过氧化链式反应，使脂质自由基减少70%，游离Fe²⁺水平下降45%。

这项研究系统阐明了GSTM1在心肌修复中的核心作用：作为氧化应激的"刹车分子"，它通过多重机制维持代谢稳态。从转化医学角度看，AAV9-GSTM1治疗展现出显著的临床潜力——在动物模型中，单次给药即可产生持续28天的保护效应。研究不仅为心衰防治提供了新策略，更拓展了对器官纤维化共性机制的认识。未来研究可进一步探索GSTM1基因多态性与患者预后的关联，以及靶向递送技术的优化路径。

值得关注的是，该团队发现GSTM1对雌雄小鼠均有保护作用，但雌激素对铁死亡通路的潜在影响仍需深入探讨。此外，虽然AAV9具有心脏趋向性，但长期安全性和脱靶效应评估将是临床前研究的重点。这些发现为心血管领域开辟了"代谢-氧化-纤维化"三位一体的研究新范式。