USP48通过稳定并上调CNN1缓解1型糖尿病小鼠心肌缺血-再灌注损伤的机制研究

本研究针对糖尿病加剧心肌缺血-再灌注损伤（MI/RI）的临床难题，揭示了去泛素化酶USP48通过稳定钙调蛋白1（CNN1）并抑制ERK1/2-CXCL1/2信号通路的全新保护机制。研究人员通过构建糖尿病小鼠模型和细胞缺氧/复氧（H/R）体系，结合心脏特异性基因操作，证实USP48过表达可显著改善心脏功能、减少梗死面积并抑制炎症反应，为糖尿病相关心血管并发症提供了潜在治疗靶点。

　　

研究背景
心肌缺血-再灌注损伤（MI/RI）是糖尿病患者心血管事件致死率居高不下的关键因素。尽管血运重建技术日益成熟，但糖尿病患者的再灌注治疗效果常因"高糖记忆"现象而大打折扣——临床数据显示，糖尿病患者MI/RI后死亡率较非糖尿病患者增加2-3倍。现有研究多聚焦于单一病理环节（如氧化应激或钙超载），而连接糖尿病代谢紊乱与心肌损伤的分子桥梁仍属未知。

江南大学的研究团队将目光投向去泛素化酶USP48。这个在肿瘤领域广受关注的蛋白，近期被发现在糖尿病视网膜病变中具有抗炎作用，但其在心脏保护中的角色仍是空白。研究人员假设：USP48可能通过调控特定底物蛋白的稳定性，在糖尿病加剧的MI/RI中扮演"分子开关"角色。

关键技术方法
研究采用链脲佐菌素（STZ）诱导的1型糖尿病小鼠模型，通过冠状动脉结扎/再通手术建立MI/RI模型。体外实验使用高糖（HG）处理的H9c2心肌细胞系结合缺氧/复氧（H/R）模拟缺血再灌注。运用心脏特异性基因敲除/过表达、蛋白质组学筛选、RNA测序及ERK1/2通路抑制剂验证等关键技术，结合心肌功能超声检测、TTC染色梗死面积分析等评估手段。

研究结果

高度表达的USP48在糖尿病背景下的MI/RI中
糖尿病小鼠心脏中USP48表达较非糖尿病组显著升高2.1倍，这种"糖尿病特异性上调"在HG+H/R处理的细胞模型中得到重现。蛋白质印迹显示USP48在MI/RI后24小时表达达峰，提示其可能参与早期损伤应答。

USP48的心脏保护作用
心脏特异性敲除USP48使糖尿病小鼠：

• 左室射血分数（LVEF）下降38%
• 梗死面积扩大2.3倍
• 线粒体嵴断裂率增加65%
  而过表达组则显著改善上述指标。透射电镜显示USP48缺失导致心肌细胞出现典型的凋亡小体和自噬溶酶体堆积。

USP48/CNN1/ERK1/2/CXCL1/2信号轴
蛋白质组学筛选出CNN1（calponin 1）作为USP48的关键作用靶点：

• USP48通过去泛素化使CNN1蛋白半衰期延长3.2倍
• 沉默CNN1可抵消USP48的心脏保护效应
  RNA测序揭示ERK1/2-CXCL1/2是下游关键通路，USP48过表达使CXCL1/2 mRNA水平降低72%。使用ERK1/2抑制剂U0126可模拟USP48的保护效果。

讨论与意义
该研究首次阐明USP48-CNN1轴在糖尿病心脏中的双重调节机制：在生理状态下维持基础表达，在高糖应激时被激活形成保护性反馈。临床转化价值体现在：

1. 发现CXCL1/2中和抗体可模拟USP48疗效，为药物开发提供新方向
2. 提出"去泛素化酶-细胞骨架蛋白-趋化因子"的级联调控新模式
3. 解释糖尿病患者对现有心脏保护措施（如缺血预适应）反应差的原因

值得注意的是，USP48对CNN1的稳定作用不依赖于其已知的转录调控功能，而是通过直接去除K48连接的多聚泛素链实现。这种非经典作用方式为去泛素化酶的底物识别机制提供了新见解。研究团队在《Metabolism》发表的这项成果，为开发针对糖尿病心血管并发症的精准治疗策略奠定了理论基础。