线粒体自噬通过调控USP30-PINK1/Parkin通路改善脂肪酸β氧化缺陷型心肌病

本研究针对脂肪酸β氧化(FAO)缺陷导致心肌病的治疗难题，通过构建心肌细胞特异性CPT2敲除小鼠模型，首次揭示了FAO缺陷通过PARL介导的PINK1/Parkin信号抑制导致线粒体自噬(mitophagy)受阻的分子机制。研究人员发现靶向抑制线粒体去泛素化酶USP30可恢复线粒体自噬活性，显著改善心脏功能并延长模型动物生存期，为代谢性心肌病治疗提供了新靶点。该成果发表于《Nature Communications》，为临床干预FAO缺陷相关心脏病提供了重要理论依据。

　　

心脏作为人体耗能最大的器官，其正常功能高度依赖线粒体脂肪酸β氧化(FAO)供能。当FAO关键酶如肉毒碱棕榈酰转移酶2(CPT2)发生缺陷时，会导致严重心肌病甚至新生儿死亡。尽管已知FAO缺陷会引发线粒体应激，但其与线粒体自噬(mitophagy)的调控关系一直未明。这项由美国俄亥俄州立大学等单位合作的研究，通过多组学分析和基因编辑技术，揭示了FAO缺陷心肌中意外的线粒体自噬抑制现象及其分子机制，并发现USP30是潜在治疗靶点。

研究团队采用的主要技术包括：构建心肌特异性CPT2敲除(CPT2^H-KO)和USP30双敲小鼠模型；利用mt-Keima荧光报告系统定量心肌线粒体自噬水平；通过透射电镜观察线粒体超微结构；结合脂质组学、转录组学和蛋白质组学分析代谢变化；采用Seahorse能量代谢分析仪检测线粒体呼吸功能。

心肌特异性CPT2缺失诱发心力衰竭

研究人员通过交叉Myh6-Cre与CPT2^f/f小鼠获得心肌特异性CPT2敲除模型。脂质组学显示CPT2^H-KO心脏中长链酰基肉碱显著积累，证实FAO通路受阻。这些小鼠28天后死亡率增加，出现心脏肥大和左心室收缩功能下降，模拟了人类CPT2缺陷患者的心肌病表型。

FAO缺失改变线粒体转录组和蛋白质组

转录组分析发现CPT2缺失导致电子传递链(ETC)和三羧酸循环相关基因下调，但蛋白质组却显示线粒体膜蛋白(如TOM40、TIM23)表达增加。这种转录与翻译水平的不一致提示可能存在线粒体降解障碍。

FAO缺陷通过PARL激活抑制PINK1/Parkin介导的线粒体自噬

mt-Keima检测显示CPT2^H-KO心脏线粒体自噬减少80%。机制研究发现线粒体菱形蛋白酶PARL表达增加，导致PINK1被过度切割而降解。Phos-tag凝胶证实PARL磷酸化增强，这可能是通过丙酮酸脱氢酶激酶(PDK)调控实现的。

USP30缺失恢复线粒体自噬并挽救FAO缺陷心脏

构建USP30心肌特异性敲除小鼠发现，USP30缺失能绕过PARL-PINK1调控轴，通过降低线粒体蛋白泛素化阈值激活自噬。透射电镜显示USP30缺失改善了CPT2缺陷心脏的线粒体嵴结构。CPT2/USP30双敲小鼠心功能显著改善，中位生存期从7周延长至15周。

USP30缺失改善FAO缺陷心脏的线粒体代谢

代谢组学显示USP30缺失促使心脏代谢模式向野生型回调，特别是促进了氨基酸代谢。Seahorse分析证实双敲小鼠线粒体对丙酮酸和谷氨酸的氧化能力增强，活性氧(ROS)水平降低。

这项研究首次阐明了FAO缺陷通过PARL-PINK1轴抑制线粒体自噬的新机制，突破了"代谢应激必然激活自噬"的传统认知。发现USP30抑制剂可绕过PARL依赖的调控通路激活心肌保护性自噬，为临床治疗FAO缺陷性心肌病提供了新策略。由于心衰患者普遍存在FAO异常，该发现对更广泛的心脏疾病治疗也具有启示意义。研究通过多组学整合分析，建立了心脏能量代谢与线粒体质量控制的全新联系，为代谢性心脏病研究开辟了新方向。