《Advanced Science》：Macrophage GLUD1 is Essential for Redox Balance and Immune Homeostasis in Cardiac Injury
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过量的自由基产生与失调的免疫反应共同促进心肌缺血再灌注（IR）损伤。然而，巨噬细胞在IR损伤中如何调控活性氧（ROS）稳态并协调免疫应答的机制仍不清楚。研究人员发现，谷氨酸脱氢酶1（GLUD1）在介入治疗后急性心肌梗死患者的单核细胞，以及IR损伤小鼠心脏募集的
过量的自由基产生与失调的免疫反应共同促进心肌缺血再灌注（IR）损伤。然而，巨噬细胞在IR损伤中如何调控活性氧（ROS）稳态并协调免疫应答的机制仍不清楚。研究人员发现，谷氨酸脱氢酶1（GLUD1）在介入治疗后急性心肌梗死患者的单核细胞，以及IR损伤小鼠心脏募集的巨噬细胞中均诱导表达。GLUD1缺陷的巨噬细胞通过增加线粒体ROS蓄积并放大促炎反应而加重IR损伤。机制上，GLUD1缺失导致IR损伤期间NADPH/NADP+与GSH/GSSG比值降低，引起线粒体ROS积累；升高的线粒体ROS抑制脯氨酰羟化酶结构域蛋白2（PHD2）活性，稳定缺氧诱导因子-1α（HIF-1α），增强核因子-κB（NF-κB）信号，促进促炎因子释放并加剧心肌损伤。系统性激活GLUD1或过继输注经GLUD1激活剂预处理的单核细胞，可保护心功能并减轻IR损伤。这些发现揭示巨噬细胞GLUD1是氧化还原平衡与免疫稳态的关键调节者，为缓解IR损伤提供了有前景的治疗靶点。
《Advanced Science》刊发的这项研究围绕心肌缺血再灌注（IR）损伤中巨噬细胞的代谢与免疫调控展开。IR损伤是急性心肌梗死再灌注治疗后的重要限制因素，氧化应激与炎症是其核心病理环节，但巨噬细胞如何维持ROS稳态、恢复免疫平衡尚不明确。研究人员通过单细胞转录组、临床样本验证、基因敲除小鼠模型、体外共培养及药物干预，证明巨噬细胞谷氨酸脱氢酶1（GLUD1，催化谷氨酸生成α-酮戊二酸并生成NADPH的线粒体酶）是连接氧化还原与炎症的关键节点：GLUD1缺失使NADPH/NADP+与GSH/GSSG比值下降，线粒体ROS蓄积，通过mitoROS/PHD2/HIF-1α/NF-κB轴放大促炎表型，加重心肌凋亡与功能障碍；而激活GLUD1可逆转该过程。该研究从代谢免疫交叉视角揭示新机制，并为IR损伤提供基于单核-巨噬细胞靶点的治疗思路。
作者为开展研究采用的主要关键技术方法包括：利用公共单细胞RNA测序数据集解析心脏单核-巨噬细胞亚群中Glud1动态；分离急性心肌梗死介入术后患者与健康供体外周血单核细胞进行转录组比对；构建髓系及诱导型单核-巨噬细胞Glud1条件敲除小鼠，并结合骨髓移植嵌合体定位募集巨噬细胞功能；建立小鼠心肌IR在体与新生大鼠心室肌细胞体外模拟IR模型，以条件培养基共培养评估心肌损伤；通过代谢流、氧化还原比值、线粒体ROS检测、蛋白亚细胞分级与信号通路抑制/激活实验阐明机制；采用GLUD1激活剂BCH进行体内给药与单核细胞过继输注治疗验证。
研究结果如下。
2.1 Glud1在心肌IR损伤单核/巨噬细胞中上调
通过单细胞聚类与拟时序分析，研究人员发现Ly6C+单核细胞Glud1表达最高且位于分化轨迹起始；临床样本显示AMI术后患者单核细胞GLUD1显著升高；小鼠IR后心脏CD68+、Ly6C+、CCR2+巨噬细胞中GLUD1蛋白增强，表明Glud1是募集巨噬细胞早期应答特征。
2.2 巨噬细胞GLUD1缺失加重心脏IR损伤
髓系与诱导型敲除小鼠经IR后，梗死面积、心肌细胞凋亡增加，射血分数与缩短分数下降；骨髓移植实验进一步证明，缺失仅存在于募集巨噬细胞即可恶化心功能，说明募集巨噬细胞GLUD1具有保护作用。
2.3 GLUD1缺陷巨噬细胞促炎偏移并加剧氧化应激
IR后敲除鼠心脏Ly6C+募集细胞增多，CD206+抗炎巨噬细胞减少、iNOS+促炎细胞增加，血清IL-6升高、IL-10降低；DHE染色显示心脏ROS显著蓄积，证实GLUD1维持免疫与氧化还原稳态。
2.4 GLUD1缺失巨噬细胞在体外加剧心肌细胞凋亡
缺氧复氧处理的GLUD1敲除巨噬细胞条件培养基，使心室肌细胞sI/R后凋亡、LDH释放、ROS与8-OHdG损伤及cleaved caspase-3上升，说明巨噬细胞源ROS微环境直接损害心肌。
2.5 GLUD1缺失诱导促炎代谢重编程
敲除巨噬细胞在HR后IL-6、TNFα及Il6、Tnf、Nos2等基因上调，CD206下降；糖酵解ECAR增强、线粒体呼吸OCR受抑，MitoSOX显示线粒体ROS升高，表明代谢向糖酵解与氧化应激偏移。
2.6 mitoROS/PHD2轴激活NF-κB的机制
HR后敲除细胞HIF-1α蓄积、IκBα降解、p65磷酸化入核；mito-TEMPO清除线粒体ROS可逆转该过程。GLUD1缺失使NADPH/NADP+与GSH/GSSG降低、Fe2+减少，抑制PHD2；谷氨酰胺示踪显示α-KG/琥珀酸碳流保留，BCAT1补偿但无法恢复还原当量，证明机制独立于α-KG丰度、依赖于氧化还原失衡。
2.7 药理激活GLUD1减轻IR损伤
BCH激活GLUD1降低促炎基因与线粒体ROS，保护心肌细胞；体内BCH改善心功能、缩小梗死面积、减心脏ROS，且在Glud1敲除鼠失效；过继输注BCH处理单核细胞同样改善IR后心脏结构与功能。
讨论与结论翻译：心肌IR损伤伴随ROS激增与炎症失控。研究人员先前发现GLUD1缺失巨噬细胞通过分泌谷氨酰胺促肌肉再生；本研究表明，在心脏IR中GLUD1于募集巨噬细胞早期上调，其缺失通过降低NADPH/NADP+与GSH/GSSG、蓄积线粒体ROS，抑制PHD2并稳定HIF-1α、激活NF-κB，放大炎症与损伤。BCAT1可补偿碳代谢但不能重建氧化还原缓冲。BCH激活GLUD1或输注激活单核细胞可恢复稳态，且依赖巨噬细胞GLUD1。综上，巨噬细胞GLUD1是IR损伤中ROS与免疫稳态的代谢检查点，靶向该分子为缓解IR损伤、保护心功能提供新策略。
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