《Advanced Science》：Targeting Nupr1-Mediated p53 Mitochondrial Sequestration Alleviates Aortic Dissection by Restoring the Gadd45b-Dependent Survival Program
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主动脉夹层（Aortic dissection, AD）是一种由严重病理应激引发的灾难性心血管急症。虽然持续应激通过线粒体功能障碍驱动血管平滑肌细胞（Vascular smooth muscle cell, VSMC）凋亡，但将这些应激信号与线粒体凋亡级联联系
主动脉夹层（Aortic dissection, AD）是一种由严重病理应激引发的灾难性心血管急症。虽然持续应激通过线粒体功能障碍驱动血管平滑肌细胞（Vascular smooth muscle cell, VSMC）凋亡，但将这些应激信号与线粒体凋亡级联联系起来的关键上游调控因子仍不清楚。通过整合临床观察与单细胞RNA测序，研究人员发现核蛋白1（Nuclear Protein 1, Nupr1）——一种关键应激反应因子——在AD患者和小鼠模型的主动脉中显著上调，并在VSMCs中富集。值得注意的是，VSMC特异性Nupr1缺失在体内显著改善了AD进展。机制上，在血管紧张素II（Angiotensin II, Ang II）诱导的凋亡VSMCs中，Nupr1发生大量线粒体积累。不同于其作为传统转录调节因子的作用，线粒体富集的Nupr1充当病理性空间开关。它将p53隔离在线粒体内，驱动非转录依赖性凋亡，同时削弱保护性的Gadd45b介导的生存程序。此外，体内Gadd45b过表达足以挽救线粒体功能障碍并改善血管崩溃。综上，研究人员将Nupr1-p53-Gadd45b轴概念化为VSMC命运的重要决定因素，为预防AD进展提供了一种新颖且有前景的治疗策略。
主动脉夹层（Aortic dissection, AD）是一种以快速进展和高死亡率为特征的灾难性血管疾病。尽管手术和血管内治疗不断进步，目前仍无有效药物阻止AD进展。血管平滑肌细胞（Vascular smooth muscle cell, VSMC）对维持血管结构完整性至关重要，而VSMC凋亡导致的进行性细胞丢失是AD的突出病理特征，促进中膜变性、主动脉壁减弱甚至破裂。线粒体功能障碍驱动的VSMC凋亡是重要机制，但连接线粒体功能障碍与VSMC凋亡的关键上游应激反应调控因子尚不明确。核蛋白1（Nuclear Protein 1, Nupr1），亦称p8，是一种转录共调节因子，参与凋亡和自噬等细胞命运决定。作为固有无序蛋白，Nupr1通过动态相互作用协调信号网络。新近证据提示Nupr1在肺动脉高压和心脏毒性等心血管疾病中发挥调节作用，但其在AD进展中的具体病理生理作用和机制完全未知。因此，研究人员旨在确定Nupr1是否促进AD进展并探索其机制。
研究人员利用人类AD主动脉组织（n=18）与心脏移植供体对照（n=18）以及β-氨基丙腈（BAPN）联合血管紧张素II（Ang II）诱导的小鼠AD模型，结合单细胞RNA测序数据集GSE222318分析，发现Nupr1在AD患者和小鼠主动脉中显著上调，尤其在合成型VSMC中富集。VSMC特异性Nupr1缺陷显著减轻体内AD进展。机制上，Ang II诱导线粒体ROS产生，促使Nupr1大量积累于线粒体，Nupr1作为病理性空间开关将p53隔离在线粒体，驱动非转录依赖性凋亡并抑制Gadd45b介导的生存程序。体内Gadd45b过表达足以挽救线粒体功能障碍并减轻AD。该研究将Nupr1-p53-Gadd45b轴确立为VSMC命运的重要决定因素，为预防AD提供了新治疗策略，论文发表在《Advanced Science》。
研究采用的主要关键技术方法包括：单细胞RNA测序分析（数据集GSE222318）和转录组测序；使用AAV2/9-Sm22α载体实现VSMC特异性Nupr1敲低和Gadd45b过表达；通过免疫共沉淀（Co-IP）和AlphaFold3结构预测分析蛋白互作；染色质免疫沉淀-定量PCR（ChIP-qPCR）和双荧光素酶报告基因验证转录调控；透射电子显微镜（TEM）评估线粒体超微结构；Oroboros O2k系统测量线粒体呼吸功能；流式细胞术和TUNEL检测凋亡。样本队列来源包括人类AD患者主动脉组织（n=18）和心脏移植供体对照组（n=18），以及C57BL/6J雄性小鼠（n=30/组）。
研究结果如下。
2.1 Nupr1在AD患者和AD小鼠中表达升高：通过H&E染色观察到AD主动脉中膜严重结构紊乱及VSMC丢失；单细胞RNA测序UMAP分析鉴定11个细胞簇，其中VSMC簇中Nupr1表达明显上调；RT-qPCR和Western blot证实AD患者和小鼠主动脉中Nupr1的mRNA和蛋白水平显著增加；免疫荧光共染显示VSMC中Nupr1积累伴随收缩标志物α-SMA减少，提示其与VSMC结构损伤相关。
2.2 VSMC特异性Nupr1缺陷改善AD进展和线粒体凋亡：在BAPN+Ang II诱导的AD小鼠模型中，AAV-sh-Nupr1介导的VSMC特异性敲低显著降低死亡率（60%降至36.7%）和AD发生率（90%降至56.6%），且不影响收缩压；H&E和EVG染色显示血管病理和弹性纤维断裂减轻；TUNEL染色显示VSMC凋亡减少；TEM显示线粒体肿胀和双层膜完整性破坏得到缓解。
2.3 Ang II驱动Nupr1亚细胞重分布至线粒体：在Ang II刺激的VSMC中，Nupr1在总蛋白、核和线粒体组分中表达均增加，免疫荧光显示核浓缩和线粒体富集；线粒体ROS清除剂mito-TEMPO可阻断Nupr1线粒体转位；TEM显示线粒体肿胀和嵴紊乱；Annexin V染色证实凋亡增加。
2.4 遗传和药理学抑制Nupr1减轻Ang II诱导的线粒体凋亡：Nupr1敲低保护VSMC活力，降低乳酸积累，减轻线粒体肿胀，上调融合蛋白Opa1和Mfn2，改善线粒体呼吸功能，减少mPTP开放及凋亡；钙调蛋白抑制剂三氟拉嗪（TFP）以10 μM浓度模拟遗传敲低效果，改善线粒体呼吸并抑制凋亡。
2.5 Gadd45b对Nupr1缺失的保护作用不可或缺：转录组分析显示Nupr1缺失抑制凋亡通路并上调Gadd45b；RT-qPCR和Western blot验证Gadd45b升高；同时敲低Gadd45b部分逆转Nupr1缺失的抗凋亡和抗氧化作用，导致ROS累积、凋亡和mPTP开放；Co-IP未检测到Nupr1与Gadd45b直接互作，提示存在中间桥梁。
2.6 Nupr1缺失解除p53空间隔离以恢复Gadd45b转录：GSEA显示DNA修复通路富集；JASPAR预测Gadd45b启动子区存在保守p53结合基序；ChIP-qPCR证实Nupr1缺失增强p53在该位点的占据；双荧光素酶实验证明p53直接激活Gadd45b转录，突变结合位点则消除激活；Co-IP和AlphaFold3建模显示Nupr1与p53直接结合，关键残基Tyr30（Y30）突变消除互作；亚细胞分级显示Nupr1缺失减少p53及其磷酸化形式在胞质和线粒体的积累，同时不影响核内总p53；时间动态分析表明Nupr1缺失在后期降低p53总量并促进Gadd45b渐进累积。
2.7 Gadd45b过表达挽救线粒体凋亡并抑制AD：在Ang II刺激的VSMC中，Gadd45b过表达增加基础呼吸、ATP偶联呼吸和最大呼吸，减少mPTP开放和线粒体钙超载，恢复膜电位，减少凋亡；在AD小鼠模型中，AAV-Gadd45b将死亡率从40%降至16.7%，AD发生率从86.7%降至50.0%，减轻血管壁破坏和弹性纤维断裂，改善线粒体超微结构，减少VSMC凋亡。
讨论部分指出，Nupr1在应激下发生线粒体积累，作为病理性空间开关将p53锚定于线粒体，同时触发非转录依赖性凋亡并抑制Gadd45b保护性功能。Nupr1缺失阻断p53线粒体积累而不引起核p53代偿性激增，类似Pifithrin-μ的作用。p53直接结合Gadd45b调控区并促进其转录，Gadd45b是p53依赖性生存轴的关键效应分子。因此，靶向Nupr1-p53互作而非直接抑制p53可能是更安全的治疗策略。TFP因中枢副作用和ZZW-115因仅阻断核转位而不能阻止线粒体信号，均不适合，未来应开发阻断Nupr1-p53线粒体互作的药物。
结论：总之，研究人员将Nupr1重新定义为AD发病中的关键病理性空间开关，而非仅仅是经典转录共因子。他们揭示Nupr1介导的p53线粒体滞留削弱了Gadd45b依赖性生存反应，引发致命的线粒体凋亡级联。展望未来，靶向这种特异性空间滞留以重新激活内源性生存程序，为AD的预防和治疗提供了一种新方法。
