Letm1上调通过线粒体功能障碍和心肌细胞应激介导的凋亡在缺血性心肌病中的关键作用

本研究针对缺血性心肌病(ICM)中线粒体功能障碍的核心问题，揭示了线粒体内膜蛋白Letm1的关键病理作用。通过多模型实验证实，Letm1在ICM患者和小鼠模型中显著上调，其过表达导致氧化磷酸化(OXPHOS)基因下调、钙离子紊乱、自噬流阻滞及凋亡激活。研究首次阐明Letm1通过破坏线粒体能量代谢和离子稳态加剧缺血性损伤，为靶向干预提供了新策略。成果发表于《Cell Communication and Signaling》。

　　

心血管疾病是全球死亡的首要原因，其中缺血性心肌病(ICM)因冠状动脉血流减少导致心肌能量危机和细胞死亡。尽管已知线粒体功能障碍是ICM的核心病理特征，但调控这一过程的关键分子机制仍不明确。Leucine zipper-EF-hand containing Transmembrane Protein 1(Letm1)作为线粒体内膜蛋白，在Wolf-Hirschhorn综合征中被发现，但其在心脏疾病中的作用从未被系统研究。这项研究首次揭示Letm1在缺血性心脏中的独特表达模式，并深入解析其通过多重机制驱动心肌细胞死亡的分子通路。

研究团队采用人类心衰组织样本、小鼠缺血模型和多种体外培养的心肌细胞（包括新生大鼠心室肌细胞NRVCMs、成年小鼠心肌细胞AMCMs和人诱导多能干细胞来源的心肌细胞hiPSC-CMs），结合转录组学、蛋白质组学和功能实验展开研究。关键技术包括：1）通过腺病毒载体实现Letm1的细胞特异性过表达；2）使用Seahorse能量代谢分析系统评估线粒体功能；3）透射电镜观察超微结构改变；4）膜片钳技术检测电生理特性；5）LC3-GFP-RFP报告系统追踪自噬流。

Letm1在缺血性心脏病中特异性上调

临床样本分析显示，Letm1在ICM患者心脏中转录水平和蛋白表达均显著升高，而在肥厚型心肌病(HCM)中无变化。小鼠左前降支动脉结扎(LAD)模型重现了这一特征，提示Letm1上调与缺血损伤特异性相关。

Letm1破坏线粒体基因表达与能量代谢

RNA测序发现Letm1过表达导致OXPHOS相关基因（如Mt-nd1、Mt-co1等）普遍下调。Seahorse分析显示ATP产量下降40%、质子泄漏增加2.3倍，同时糖酵解活性增强，表现为葡萄糖转运蛋白Glut1上调和脂肪酸氧化关键酶Cpt1a减少。这种代谢重编程在hiPSC-CMs中同样存在，证实跨物种保守性。

电生理与收缩功能受损

膜片钳实验显示Letm1使动作电位时程(APD₅₀和APD₉₀)缩短30%，L型钙电流密度降低45%。收缩力检测发现收缩/舒张速度下降，伴随异常增快的心搏频率，形成与心衰相似的"高频率-低输出"病理模式。

线粒体碎片化与自噬流阻滞

电镜观察到Letm1过表达细胞中线粒体数量增加但体积减小，出现自噬体样结构。虽然ULK1和DRP1磷酸化增加提示自噬启动，但LC3-II/p62积累和Bafilomycin A1实验证实自噬体-溶酶体融合障碍。这种"启动但无法完成"的自噬状态最终导致caspase-3/7激活和细胞凋亡。

讨论与意义

该研究首次确立Letm1作为缺血性心肌病的关键效应分子，其通过三重机制加剧心肌损伤：1）抑制OXPHOS复合体引发能量危机；2）扰乱钙稳态导致电生理异常；3）诱发缺陷性自噬促进凋亡。尤其值得注意的是，Letm1在缺血与非缺血性心衰中的差异表达，暗示其可能作为鉴别诊断的生物标志物。研究提出的"代谢-电生理-存活"调控网络为开发靶向疗法提供了新思路，例如通过抑制Letm1介导的质子泄漏或修复自噬流来保护心肌。未来研究需在体验证Letm1调控对心脏功能的长期影响，并探索其上游调控机制在缺血预处理中的潜在作用。