过氧化物还原酶Ⅲ通过调控线粒体H2O2水平维持缺氧复氧应激下心肌细胞线粒体质量控制的作用机制

为解决心肌缺血再灌注损伤中氧化应激导致的线粒体功能障碍问题，首尔国立大学药学院Ji Won Park等研究人员开展了关于过氧化物还原酶Ⅲ（PrxⅢ）在缺氧复氧（H/R）条件下保护心肌细胞的作用机制研究。研究发现PrxⅢ通过清除线粒体H2O2，维持线粒体动力学平衡，促进线粒体自噬（mitophagy）并保护溶酶体功能，从而改善心肌细胞存活率。该研究为缺血性心脏病治疗提供了新的靶点策略，论文发表于《Redox Biology》。

　　

心血管疾病是全球首要死因，其中缺血性心脏病（IHD）导致的死亡率持续攀升。当冠状动脉血流中断后，尽管及时恢复灌注能挽救缺血心肌，但再灌注过程本身会引发更严重的损伤——这种现象被称为"缺血再灌注损伤"。其核心机制在于线粒体电子传递链重启时产生大量活性氧（ROS），尤其是能自由穿透生物膜的H₂O₂，这些氧化应激产物会破坏线粒体DNA、脂质和蛋白质，进而触发心肌细胞凋亡。更棘手的是，受损线粒体若不能通过质量控制（Mitochondrial Quality Control, MQC）系统及时清除，会形成恶性循环加重细胞损伤。目前临床上尚缺乏针对这一病理过程的有效干预手段。

首尔国立大学药学院的研究团队在《Redox Biology》发表的研究，首次系统揭示了线粒体基质特异性过氧化物还原酶PrxⅢ通过"三重防护"机制对抗缺氧复氧（H/R）损伤：作为H₂O₂清除主力军（占线粒体H₂O₂清除量的90%），维持线粒体动力学平衡，保障线粒体自噬通路畅通，并保护溶酶体酸性环境。研究人员采用腺病毒载体构建PrxⅢ敲低/过表达的H9c2心肌细胞模型，结合原代心肌细胞和mt-Keima转基因小鼠，通过MitoPY-1探针检测线粒体H₂O₂水平，利用MiNA软件量化线粒体网络形态，并采用mCherry-GFP-LC3双荧光系统监测自噬流。

验证PrxⅢ敲低模型及H/R应激下H₂O₂积累特征

通过pSUPER-siPrxⅢ载体建立的稳定敲低细胞系显示，H/R处理后线粒体和胞浆H₂O₂分别增加2.3倍和1.8倍（p<0.001），而其他抗氧化酶（Trx2/SOD2/Gpx4）未出现代偿性上调。

PrxⅢ缺失加剧线粒体大分子氧化损伤

免疫荧光显示PrxⅢ敲低使mtDNA氧化标志物8-OHdG增加3.1倍（p<0.001），线粒体特异性磷脂心磷脂氧化提升2.4倍，线粒体蛋白羰基化水平较对照组高68%（p<0.01）。

PrxⅢ缺失加重线粒体碎片化

MitoTracker染色结合MiNA分析显示，敲低细胞线粒体平均分支长度缩短52%（p<0.01）。机制上发现Drp1-Ser637抑制性磷酸化减少40%，而融合蛋白Mfn1和OPA1表达量下降60-70%。

自噬流受损机制解析

双荧光系统证实PrxⅢ敲低使自噬体（黄点）与自溶酶体（红点）比值失衡（1.8 vs 0.6，p<0.01）。溶酶体探针LysoSensor显示酸性环境丧失，且LAMP1与LC3共定位减少73%（p<0.001）。

体内外模型验证

原代PrxⅢ敲除心肌细胞线粒体H₂O₂积累增加2.1倍（p<0.01）。mt-Keima小鼠心脏缺血再灌注后，红色/绿色荧光信号比降低61%（p<0.001），电镜观察显示线粒体嵴断裂发生率增加4.3倍。

该研究创新性揭示了PrxⅢ在心肌细胞中建立的"氧化应激阈值"调控机制：适度H₂O₂可激活保护性线粒体自噬，而超过PrxⅢ清除能力时则触发线粒体碎片化和溶酶体功能障碍。这一发现为开发靶向线粒体抗氧化通路的新型心脏保护剂提供了理论依据，特别是针对再灌注治疗时伴随的"氧化风暴"现象。研究采用的mt-Keima活体成像技术为临床评估心肌线粒体自噬状态提供了转化医学研究工具。未来研究可进一步探索PrxⅢ与PINK1/Parkin通路的具体相互作用机制，以及其在心力衰竭等慢性病变中的长期调控作用。