泛素特异性蛋白酶38通过稳定STRAP激活TGF-β/SMAD信号通路调控慢性肾病相关房颤易感性的机制研究

本研究针对慢性肾病(CKD)患者房颤(AF)高发的临床难题，揭示了去泛素化酶USP38通过稳定STRAP蛋白激活TGF-β/SMAD信号通路，促进心房结构重构的关键机制。研究人员采用5/6肾切除小鼠模型和HL-1细胞实验，证实USP38缺失可减轻心房纤维化，而过表达则加剧电重构。该发现为CKD相关AF提供了新的治疗靶点，具有重要转化价值。

　　

在心血管疾病领域，慢性肾病(CKD)与房颤(AF)这对"难兄难弟"的恶性循环一直困扰着临床医生。数据显示，15-20%的CKD患者会发展为AF，而AF患者中40-50%会出现肾功能恶化。这种双向促进关系背后的分子机制却如同黑箱，特别是肾脏疾病如何"遥控"心脏电活动的奥秘亟待破解。

武汉大学人民医院的研究团队将目光聚焦于去泛素化酶USP38。这个蛋白在压力负荷和糖尿病模型中已被证明会搅乱心脏电信号，但在CKD背景下是否作祟仍是未解之谜。更引人深思的是，尽管TGF-β/SMAD信号通路是公认的纤维化"推手"，但上游调控元件在CKD环境中如何运作尚属空白。研究人员大胆假设：USP38可能通过稳定STRAP蛋白这个TGF-β的"帮凶"，在CKD患者心房中兴风作浪。

为验证这一假说，研究采用了两阶段5/6肾切除构建CKD小鼠模型，并创新性地制备了心肌细胞特异性USP38敲除(USP38-CKO)和过表达(USP38-TG)小鼠。体外实验选用HL-1心房肌细胞系，通过硫酸吲哚酚(IS)模拟尿毒症毒素刺激。关键技术包括：超声心动图评估心房重构、Masson染色量化纤维化、共聚焦显微镜观察蛋白共定位、免疫共沉淀验证USP38-STRAP相互作用、以及泛素化分析等分子互作研究。

CKD诱导心房USP38上调
研究发现5/6肾切除后小鼠心房组织中USP38 mRNA和蛋白水平呈时间依赖性升高。使用毒素吸附剂AST-120处理可逆转这种上调，提示尿毒症毒素是关键诱因。体外实验证实IS能直接刺激HL-1细胞USP38表达，免疫荧光显示上调主要发生在心肌细胞而非成纤维细胞或巨噬细胞。

USP38调控AF易感性

电生理检测显示CKD小鼠AF诱发率和持续时间显著增加，USP38-CKO组有所改善，而USP38-TG组恶化。值得注意的是，虽然CKD缩短了心房有效不应期(AERP)，但USP38调控对此参数无显著影响，提示其主要通过结构重构而非直接电重构发挥作用。

USP38驱动心房结构重构

超声显示USP38-CKO显著改善CKD引起的左房扩大，Masson染色显示其纤维化面积减少47%。Western blot检测到胶原I/III和α-SMA表达下降。相反，USP38过表达加剧了这些病理改变，且HL-1细胞实验获得一致结果。

USP38破坏缝隙连接和钙处理
CKD导致连接蛋白Cx40/Cx43表达降低，USP38敲除部分恢复其水平。钙处理蛋白检测发现USP38-CKO减轻了RyR2^Ser2808
和PLB^Thr17
的异常磷酸化，改善了SERCA2a表达，而USP38-TG产生相反效果。

USP38激活TGF-β1/SMAD2/3信号
CKD小鼠心房TGF-β1和p-SMAD2/3表达升高，USP38敲除抑制该通路激活，过表达则进一步增强。HL-1细胞实验验证了这一调控关系。

USP38通过去泛素化稳定STRAP
分子对接预测USP38-STRAP结合能达-15.9 kcal/mol。免疫共沉淀证实两者直接互作，且IS处理增强这种结合。USP38敲除降低STRAP蛋白水平并增加其泛素化，而过表达产生相反效应。

STRAP敲除逆转USP38效应

AAV9介导的STRAP敲除显著改善USP38-TG小鼠的AF诱发率、左房扩大和纤维化程度，同时抑制TGF-β/SMAD通路激活。

这项研究首次阐明USP38-STRAP轴在CKD相关AF中的核心作用：尿毒症毒素上调USP38→去泛素化稳定STRAP→增强TGF-β/SMAD信号→促进心房纤维化和电重构。该发现不仅填补了"肾-心对话"分子机制的空白，更提供了精准治疗的新靶点——针对USP38的小分子抑制剂或基因治疗可能成为打破CKD-AF恶性循环的利器。

值得注意的是，研究也存在一些局限：缺乏人类组织验证、未探索非经典通路贡献、以及USP38抑制剂的临床转化瓶颈等。这些都为后续研究指明了方向，包括开展多中心队列验证、开发靶向药物等。随着精准医学时代的到来，这项发表于《Molecular Medicine》的研究为破解"肾病心病"的复杂谜题提供了关键拼图。