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導(dǎo)讀

背景：芪參益氣丸（QSYQ）已廣泛應(yīng)用于心血管疾病的臨床治療，但其療效背后的確切機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。

目的：本研究旨在從蛋白質(zhì)組學(xué)的角度探討QSYQ治療缺血性心力衰竭的潛在機(jī)制。

方法：在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)分析心臟功能和心臟重構(gòu)情況，觀察QSYQ對(duì)缺血性心力衰竭進(jìn)展的影響。采用小鼠心臟組織進(jìn)行基于串聯(lián)質(zhì)譜標(biāo)簽（TMT）的蛋白質(zhì)組學(xué)分析。制備心肌細(xì)胞，并對(duì)其建立氧糖剝奪損傷，測(cè)定QSYQ對(duì)差異蛋白表達(dá)、線粒體分裂和線粒體功能的影響。

結(jié)果：QSYQ治療可維持心肌缺血后小鼠的心臟功能，限制心臟纖維化，并減輕心肌細(xì)胞肥大。蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示，QSYQ調(diào)控蛋白主要參與線粒體分裂，包括線粒體鈣單轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（MCU）、膜相關(guān)RING-CH型指狀蛋白5（MARCHF5）和線粒體分裂蛋白1（MTFP1）。蛋白質(zhì)相互作用分析表明，MCU、MARCHF5和MTFP1均與動(dòng)力蛋白相關(guān)蛋白1（DRP1）存在相互作用。敲低MCU、MARCHF5或MTFP1可通過(guò)調(diào)節(jié)DRP1的磷酸化及其向線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)，減輕心肌細(xì)胞中過(guò)度的線粒體分裂。QSYQ通過(guò)下調(diào)這三種差異蛋白，降低了DRP1在Ser616位點(diǎn)的磷酸化水平，增強(qiáng)了其在Ser637位點(diǎn)的抑制性磷酸化，并減少了DRP1的線粒體募集和寡聚化化。因此，QSYQ能有效抑制異常線粒體分裂，改善線粒體功能障礙，從而保護(hù)心肌細(xì)胞免受缺血損傷。

結(jié)論：本研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)揭示了QSYQ的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其通過(guò)抑制MCU/MARCHF5/MTFP1-DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂，緩解缺血性心力衰竭。

論文ID

原名：Proteomic analysis reveals QiShenYiQi Pills ameliorates ischemia-induced heart failure through inhibition of mitochondrial fission

譯名：蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示芪參益氣丸通過(guò)抑制線粒體分裂改善缺血心力衰竭

期刊：Phytomedicine

IF：8.3

發(fā)表時(shí)間：2025.1

通訊作者：唐宗湘、 李佳 ， 尹小建

通訊作者單位：南京中醫(yī)藥大學(xué)， 中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所

DOI：10.1016/j.phymed.2025.156435

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.QSYQ的化學(xué)組成分析

采用UPLC-Q-TOF-MS對(duì)QSYQ提取物進(jìn)行了化學(xué)表征。圖1顯示了在正離子和負(fù)離子模式下檢測(cè)到提取物的代表性總離子流色譜圖。共鑒定出33種化學(xué)成分，負(fù)離子模式下檢測(cè)到24 種，正離子模式下檢測(cè)到 9 種。結(jié)合質(zhì)譜（MS）和二級(jí)質(zhì)譜（MS/MS）碎片模式，通過(guò)檢索相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)及文獻(xiàn)，對(duì)這些成分進(jìn)行了初步鑒定，詳細(xì)信息見(jiàn)表S3。這些成分主要包括12種皂苷、11種酚酸、5種萜類、3種異黃酮、1種黃酮和1種其他化合物。

圖1芪參益氣丸的化學(xué)成分。通過(guò)UPLC-Q-TOF-MS在正離子和負(fù)離子模式下分析的QSYQ提取物的代表性總離子色譜圖（TIC）。

2.QSYQ對(duì)心肌梗死后小鼠的心臟保護(hù)作用

為觀察QSYQ對(duì)心力衰竭進(jìn)展的作用，在心肌梗死4周后，研究人員對(duì)小鼠的心功能和心力衰竭指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，以曲美他嗪為陽(yáng)性對(duì)照。超聲心動(dòng)圖結(jié)果顯示，每天服用QSYQ可改善缺血性損傷后的心功能，射血分?jǐn)?shù)（EF%）和縮短分?jǐn)?shù)（FS%）升高，以及左心室舒張末期容積（LV vol;d）和收縮末期容積（LV vol;s）降低（圖2A）。此外，QSYQ或曲美他嗪處理顯著降低了血清中N 末端 B 型腦鈉肽前體（NT-pro-BNP）水平的升高（圖S2A）。Masson三色染色顯示，QSYQ以及曲美他嗪減輕了心肌梗死后小鼠的心臟纖維化（圖2B）。與此一致地，研究者觀察到心肌纖維化標(biāo)志物Ⅰ型膠原 α1 鏈（COL1A1）和 Ⅲ 型膠原α1 鏈（COL3A1）的表達(dá)在缺血心臟中顯著增加，并且通過(guò)服用QSYQ或曲美他嗪可逆轉(zhuǎn)這一變化（圖2C&D）。麥胚凝集素（WGA）染色顯示，心肌梗死后小鼠心臟的心肌細(xì)胞體積增大，QSYQ或曲美他嗪處理可阻斷這一現(xiàn)象（圖2E）。這些結(jié)果表明，QSYQ在缺血性心力衰竭發(fā)展過(guò)程中對(duì)心臟重塑和功能障礙具有保護(hù)作用。

圖2 QSYQ對(duì)心肌梗死后小鼠的心臟保護(hù)作用。小鼠接受了左前降支冠狀動(dòng)脈的永久結(jié)扎，然后每天服用不同劑量（17.5mg/kg、35mg/kg或70mg/kg）的QSYQ或曲美他嗪（20mg/kg），持續(xù)4周。A：通過(guò)超聲心動(dòng)圖和小鼠心臟功能參數(shù)（n=6）獲得的代表性M型圖像。B：心肌梗死后小鼠心臟的Masson三色染色（條形：1mm（左）和500μm（右）；n=6）。C&D：1型膠原和3型膠原的水平（柱狀圖：50μm，n=6）。E：小麥胚芽凝集素（WGA）染色（條：50μm，n=6）。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。與心肌梗死組相比，*p<0.05；與假手術(shù)組相比，#p<0.05。EF：射血分?jǐn)?shù)；FS：分?jǐn)?shù)縮短；LVvol；d：左心室舒張末期容積；LVvol；s：左心室收縮末期容積；MI，心肌梗死；QSYQ，芪參益氣；TMZ，曲美他嗪。

3.心肌梗死小鼠心臟組織的蛋白質(zhì)組學(xué)分析

為鑒定QSYQ調(diào)控心臟重塑和功能障礙的潛在蛋白，研究者采用蛋白質(zhì)組學(xué)方技術(shù)進(jìn)行分析（圖3A）?；诤细駭?shù)據(jù)（圖S3A-D），共鑒定出36834 條肽段，對(duì)應(yīng) 4578 種蛋白（圖3B&C）。其中，與假手術(shù)組相比，心肌梗死后小鼠心臟組織中125種蛋白質(zhì)上調(diào)，97種蛋白質(zhì)下調(diào)（圖3B&C，表S4）。對(duì)鑒定蛋白的PCA分析顯示，心肌梗死（MI）組和假手術(shù)組之間存在明顯分離，在OSYQ處理后觀察到蛋白質(zhì)模式出現(xiàn)一定程度的逆轉(zhuǎn)（圖3D）。KEGG富集分析表明，心肌梗死相關(guān)差異蛋白主要與擴(kuò)張型心肌病、心肌肥厚等通路相關(guān)（圖3E）。

圖3 心肌梗死后小鼠心臟組織的蛋白質(zhì)組學(xué)分析。A：基于TMT的蛋白質(zhì)組學(xué)分析實(shí)驗(yàn)方法流程圖。B：從心肌梗死（MI）和假手術(shù)組的比較中鑒定出差異表達(dá)的蛋白質(zhì)。C：火山圖顯示蛋白質(zhì)發(fā)生了顯著變化。D：基于已鑒定的蛋白質(zhì)（n=3）對(duì)假手術(shù)組（sham）、心肌梗死（MI）和MI加QSYQ處理組（MI+QSYQ）進(jìn)行主成分分析（PCA）。E：KEGG富集通路分析。MI，心肌梗死；QSYQ，芪參益氣丸。

根據(jù)假手術(shù)組、心肌梗死組和心肌梗死+QSYQ處理組的變化趨勢(shì)，將這些心肌梗死反應(yīng)蛋白分為4類（圖4A）。QSYQ處理對(duì)聚類1和聚類3中的蛋白質(zhì)沒(méi)有顯著影響。聚類2中的蛋白在MI組中顯著升高，但在QSYQ處理后降低。聚類4 中的蛋白在MI組中下調(diào)，但QSYQ處理后明顯上調(diào)（圖4A）。根據(jù)變化趨勢(shì)，聚類2和聚類4中的蛋白質(zhì)被鑒定為QSYQ改善或調(diào)控蛋白。GO富集分析表明，這些蛋白質(zhì)位于線粒體中，主要參與線粒體組裝和線粒體分裂（圖4B）。Cnet圖分析表明，線粒體分裂、線粒體組裝等富集的GO 術(shù)語(yǔ)形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)（圖4C）?？紤]到線粒體分裂是缺血性心臟損傷的重要致病因素，研究發(fā)現(xiàn)，參與線粒體分裂通路的三種蛋白：線粒體鈣單向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（MCU）、膜相關(guān)RING-CH 型指狀蛋白 5（MARCHF5）和線粒體分裂蛋白1（MTFP1）在心肌梗死小鼠心臟中顯著上調(diào)，但QSYQ處理可逆轉(zhuǎn)這一變化（圖4D），提示這三種蛋白質(zhì)可能是QSYQ的潛在靶點(diǎn)。

圖4 通過(guò)生物信息學(xué)分析對(duì)蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)進(jìn)行功能分類。A：基于其變化趨勢(shì)，對(duì)假手術(shù)組（sham）、心肌梗死（MI）和MI加QSYQ處理組（MI+QSYQ）中顯著變化的蛋白質(zhì)進(jìn)行聚類分析。位于聚類2和4中的蛋白質(zhì)被認(rèn)為是由QSYQ恢復(fù)或調(diào)節(jié)的。B：使用基因本體（GO）數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)QSYQ改善或調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)進(jìn)行功能分類。C：Cnet圖描繪了富集GO術(shù)語(yǔ)之間的關(guān)聯(lián)。D：調(diào)節(jié)線粒體分裂的蛋白質(zhì)熱圖。QSYQ，芪參益氣丸。

4.QSYQ對(duì)MCU、MARCHF5和MTFP1表達(dá)的影響驗(yàn)證

通過(guò)蛋白質(zhì)印跡實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證蛋白質(zhì)組學(xué)分析鑒定出的三種關(guān)鍵蛋白的表達(dá)。結(jié)果顯示，心肌梗死小鼠心臟組織中MCU、MARCHF5和MTFP1的蛋白水平顯著升高，而給予QSYQ可在很大程度上逆轉(zhuǎn)這一變化（圖5A-C）。在細(xì)胞水平上，研究者通過(guò)建立原代心肌細(xì)胞氧糖剝奪（OGD）損傷模型，進(jìn)一步驗(yàn)證了這三種蛋白的表達(dá)，證實(shí)了QSYQ這些蛋白具有抑制作用（圖5D-F）。

圖5 驗(yàn)證QSYQ對(duì)差異表達(dá)蛋白的影響。A-C：小鼠接受了左前降支冠狀動(dòng)脈的永久結(jié)扎，然后每天服用QSYQ（35mg/kg），持續(xù)4周。免疫印跡分析檢測(cè)心肌梗死后小鼠心臟線粒體鈣單向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（MCU）、膜相關(guān)RING-CH 型指狀蛋白 5（MARCHF5）和線粒體分裂1（MTFP1）的蛋白表達(dá)（n=4）。D-F：制備原代心肌細(xì)胞，并在有或沒(méi)有QSYQ處理（1 mg/mL）的情況下進(jìn)行氧糖剝奪（OGD）。免疫印跡檢測(cè)MCU、MARCHF5和MTFP1的蛋白水平（n=4）。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。MI，心肌梗死；QSYQ，芪參益氣丸。

5.敲低MCU、MARCHF5或MTFP1可減輕DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂

STRING蛋白相互作用分析顯示，動(dòng)力蛋白1 樣蛋白（DNM1L，又稱DRP1），是與MCU、MARCHF5和MTFP1具有功能相關(guān)性的常見(jiàn)靶蛋白（圖6A）。OGD損傷促進(jìn)了心肌細(xì)胞中DRP1在Ser616位點(diǎn)的磷酸化，并抑制其在Ser637 位點(diǎn)的磷酸化，以激活心肌細(xì)胞中的DRP1，而這種改變可被敲低Mcu所逆轉(zhuǎn)（圖6B，圖S4A）。免疫熒光檢測(cè)顯示，激活的DRP1 會(huì)向線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)；敲低Marchf5 可通過(guò)調(diào)控 DRP1 的磷酸化使其失活，進(jìn)而減少 DRP1 向線粒體的募集（圖6C&D，圖S4B）。募集的DRP1會(huì)導(dǎo)致線粒體過(guò)度分裂，而在OGD損傷下，敲低Marchf5的心肌細(xì)胞中這一現(xiàn)象受到抑制（圖6E）。同樣，敲低Mtfp1也可通過(guò)降低DRP1在Ser616位點(diǎn)的磷酸化水平，提高其在Ser637位點(diǎn)的去磷酸化水平來(lái)抑制OGD處理的心肌細(xì)胞中DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂（圖6F&G，圖S4C）。此外，參與線粒體融合的線粒體融合蛋白2（MFN2）的水平在OGD損傷后下調(diào)，而敲低Mcu、Marchf5或Mtpf1的未能逆轉(zhuǎn)這一變化（圖S5A-C）。

圖6敲低差異表達(dá)的蛋白質(zhì)減弱了DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂。A：STRING數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)。B&C：通過(guò)免疫印跡檢測(cè)轉(zhuǎn)染Mcu或Marchf5 siRNA的心肌細(xì)胞中DRP1的磷酸化（n=4）。D：DRP1在轉(zhuǎn)染Marchf5-siRNA的心肌細(xì)胞線粒體中的募集（n=4）。bar：10μm。E：轉(zhuǎn)染Marchf5 siRNA的心肌細(xì)胞線粒體形態(tài)的視圖和定量（n=4，上圖，比例尺：10μm；下圖，放大圖像，比例尺：5μm）。F：免疫印跡檢測(cè)轉(zhuǎn)染Mtfp1-siRNA的心肌細(xì)胞中DRP1的磷酸化（n=4）；G：分別轉(zhuǎn)染Mtfp1-siRNA的心肌細(xì)胞線粒體形態(tài)的觀察和定量（n=4，上圖，比例尺：10μm；下圖，放大圖像，比例尺：5μm）。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。OGD，氧糖剝奪。

6. QSYQ抑制DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂

本研究觀察了QSYQ對(duì)DRP1修飾和線粒體形態(tài)變化的影響。結(jié)果顯示，QSYQ處理可降低OGD損傷下DRP1在Ser616位點(diǎn)的磷酸化水平（圖7A），并增強(qiáng)其在Ser637位點(diǎn)的磷酸化水平（圖7B）。隨后，蛋白質(zhì)印跡和免疫熒光分析均證實(shí)，QSYQ可減少胞質(zhì)中DRP1 向線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)（圖7C&D）。采用非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳觀察到，OGD損傷會(huì)增加DRP1 的寡聚化，QSYQ處理可抑制這一現(xiàn)象（圖7E）。類似地，QSYQ處理降低了心肌梗死小鼠心臟中DRP1的寡聚化（圖7F）。QSYQ可以防止OGD誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞線粒體過(guò)度斷裂，這可以通過(guò)Mito Tracker Red染色來(lái)證明（圖7G）。此外，透射電鏡觀察顯示，OGD損傷下的心肌細(xì)胞中，線粒體腫脹、形態(tài)變圓，嵴斷裂并出現(xiàn)空泡化，表明線粒體分裂增加。而QSYQ處理逆轉(zhuǎn)了這一變化，表現(xiàn)為線粒體形態(tài)更細(xì)長(zhǎng)，嵴結(jié)構(gòu)完整（圖7H）。

圖7 QSYQ抑制DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂。A&B：在接受OGD損傷的心肌細(xì)胞中，無(wú)論是否接受QSYQ處理，通過(guò)蛋白質(zhì)印跡檢測(cè)到DRP1的磷酸化（n=4）。C：DRP1在線粒體部分和細(xì)胞質(zhì)部分的表達(dá)（n=4）。D：在QSYQ給藥存在或不存在的情況下，經(jīng)OGD損傷的心肌細(xì)胞中DRP1易位到線粒體（n=4，bar:10μm）。E：在天然條件下，在接受OGD損傷的心肌細(xì)胞中測(cè)量DRP1寡聚化（DRP1-o），有或沒(méi)有QSYQ給藥（n=4）。F：心肌梗死后小鼠心臟中DRP1的寡聚狀態(tài)（n=4）。G：在有或沒(méi)有QSYQ的情況下，心肌細(xì)胞線粒體形態(tài)對(duì)OGD損傷的反應(yīng)視圖和量化（n=4，上圖，比例尺：10μm；下圖，放大圖像，比例尺：5μm）。H： 經(jīng)或不經(jīng)QSYQ處理的OGD損傷的心肌細(xì)胞線粒體的透射電鏡圖像（綠色箭頭：正常和細(xì)長(zhǎng)的線粒體；紅色箭頭：受損和破碎的線粒體。比例尺：左側(cè)2μm，右側(cè)1μm）。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。OGD，氧糖剝奪；QSYQ，芪參益氣丸。

7. QSYQ通過(guò)減輕線粒體功能障礙保護(hù)心肌細(xì)胞免受缺血性損傷

接下來(lái)，進(jìn)一步研究QSYQ對(duì)線粒體完整性受損相關(guān)功能后果的調(diào)節(jié)作用。結(jié)果顯示，OGD損傷后導(dǎo)致線粒體ROS生成增加（圖8A），同時(shí)伴有線粒體鈣超載（圖8B）。OGD損傷導(dǎo)致線粒體膜電位崩潰（圖8C），加速M(fèi)PTP的開(kāi)放（圖8D），且ATP含量顯著降低（圖8E）。TUNEL染色觀察到心肌細(xì)胞凋亡增加（圖8F）。這一過(guò)程還伴隨著線粒體凋亡通路的激活，表現(xiàn)為Bax和Bak表達(dá)上調(diào)和Bcl2表達(dá)下調(diào)（圖8G）。然而，QSYQ處理逆轉(zhuǎn)了這些改變（圖8A-G），表明其在改善線粒體功能和保護(hù)心肌細(xì)胞的作用（圖8H）。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，QSYQ處理也可防止心肌梗死小鼠心臟的線粒體腫脹（圖8I）。

圖8 QSYQ通過(guò)減輕線粒體功能障礙保護(hù)心肌細(xì)胞免受缺血性損傷。A-H：心肌細(xì)胞受到OGD損傷，有或沒(méi)有QSYQ處理。線粒體ROS產(chǎn)生（A，n=6）、線粒體鈣含量（B，n=6）、線粒體電位（C，n=4，bar:20μm），測(cè)量線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的開(kāi)口（D，n=4，bar:10μm）、ATP含量（E，n=6）、TUNEL染色（F，n=4）、Bax、Bak和Bcl2的蛋白水平（G，n=4）和細(xì)胞存活率（H，n=6）。I：透射電鏡觀察心肌梗死小鼠心臟線粒體結(jié)構(gòu)。線粒體形態(tài)通過(guò)縱橫比分析進(jìn)行評(píng)估。比例尺，200 nm。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。MI，心肌梗死；OGD，氧糖剝奪；QSYQ，芪參益氣丸。

本研究觀察到QSYQ對(duì)缺血誘導(dǎo)的心力衰竭中心臟重塑和功能障礙具有保護(hù)作用。基于TMT的蛋白質(zhì)組學(xué)揭示，線粒體組織和分裂相關(guān)蛋白，包括MCU、MARCHF5和MTFP1，是QSYQ的潛在靶點(diǎn)。生物信息學(xué)表明，DRP1是這三種差異蛋白的共同下游蛋白。MCU、MARCHF5或MTFP1的敲低通過(guò)調(diào)節(jié)DRP1磷酸化及其向線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)減輕缺血條件下過(guò)度的線粒體分裂。QSYQ處理下調(diào)了MCU、MARCHF5或MTFP1的水平，隨后抑制了DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂，保護(hù)心肌細(xì)胞免受缺血性損傷。結(jié)果表明，QSYQ通過(guò)抑制MCU/MARCHF5/MTFP1-DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂和線粒體功能障礙來(lái)緩解缺血性心力衰竭（圖9）。

心肌梗死可導(dǎo)致病理性心室重構(gòu)，最終導(dǎo)致心力衰竭，表現(xiàn)為心肌細(xì)胞損失和纖維化的典型癥狀。為此，心臟重塑和心力衰竭的治療可以聚焦于心肌細(xì)胞保護(hù)和纖維化抑制。以往的臨床和實(shí)驗(yàn)研究表明，QSYQ具有心臟保護(hù)活性。據(jù)報(bào)道，QSYQ可以減輕心臟成纖維細(xì)胞的反應(yīng)性心肌纖維化，從而限制左心室重構(gòu)。心肌梗死后，衰竭的心臟會(huì)發(fā)生大規(guī)模持續(xù)的心肌細(xì)胞死亡，導(dǎo)致心臟功能障礙，成年心肌細(xì)胞缺乏再生能力。因此，抑制心肌細(xì)胞凋亡是預(yù)防缺血性心力衰竭的一種潛在策略。據(jù)報(bào)道，QSYQ可參與抑制心肌細(xì)胞凋亡。與此一致，本研究證實(shí)，QSYQ可以通過(guò)減輕心肌細(xì)胞凋亡、提高心肌細(xì)胞在缺血損傷下的存活率，來(lái)減輕心臟重塑和功能障礙。為了進(jìn)一步研究其潛在機(jī)制，以心肌組織（主要是心肌細(xì)胞）為樣本進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析。

線粒體損傷和功能障礙是缺血性心力衰竭的病理事件，這被歸類為一種生物能量疾病。在衰竭的心臟中，線粒體異常，其特征是線粒體OXPHOS功能受損、ROS產(chǎn)生過(guò)量和線粒體形態(tài)異常，導(dǎo)致心肌細(xì)胞過(guò)度死亡，最終導(dǎo)致不可逆的心臟功能障礙。因此，靶向心肌細(xì)胞線粒體功能障礙具有治療心力衰竭的潛力。在本研究中，蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明，與線粒體結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的差異蛋白MCU、MARCHF5和MTFP1可能是QSYQ調(diào)控的靶蛋白。其他的體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了QSYQ在改善線粒體功能方面的影響，表現(xiàn)為減少ROS產(chǎn)生和線粒體鈣超載、阻斷MPTP開(kāi)放和線粒體腫脹。因此，QSYQ處理促進(jìn)了心肌細(xì)胞的存活，改善了長(zhǎng)期缺血性損傷下的心臟功能。本研究結(jié)果與多項(xiàng)研究結(jié)論一致，這些研究均表明QSYQ具有調(diào)節(jié)線粒體功能以限制急性缺血性損傷的能力。

MCU是介導(dǎo)鈣離子從細(xì)胞質(zhì)流入線粒體基質(zhì)的通道蛋白，被認(rèn)為是線粒體疾?。ㄈ缛毖托牧λソ撸┑臐撛趨⑴c者。在病理性心臟重塑過(guò)程中，MCU的蛋白質(zhì)水平升高，導(dǎo)致線粒體鈣離子超載，導(dǎo)致線粒體功能障礙、通透性轉(zhuǎn)換和細(xì)胞死亡。與此一致，本研究觀察到心肌梗死小鼠心臟中MCU表達(dá)顯著升高。線粒體鈣離子信號(hào)可通過(guò)影響DRP1的磷酸化來(lái)調(diào)節(jié)線粒體分裂。在本研究中，敲低Mcu可通過(guò)抑制DRP1 在 Ser616 位點(diǎn)的磷酸化、促進(jìn)其在 Ser637 位點(diǎn)的磷酸化，減輕氧糖剝奪處理的心肌細(xì)胞中 DRP1 的激活。近期研究表明，位于線粒體中的E3泛素連接酶MARCHF5與缺血性心臟病有關(guān)。據(jù)報(bào)道，MARCHF5以依賴DRP1的方式參與線粒體分裂的調(diào)節(jié)。作為線粒體分裂的促進(jìn)因子，MARCHF5已被證實(shí)參與調(diào)節(jié)DRP1亞細(xì)胞運(yùn)輸以促進(jìn)其向線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)。一致地，研究者發(fā)現(xiàn)敲低Marchf5會(huì)減弱OGD損傷后心肌細(xì)胞中DRP1向線粒體的募集，這表明該蛋白可能是藥物干預(yù)的潛在靶點(diǎn)。另一種受QSYQ調(diào)節(jié)的差異蛋白MTFP1是一種線粒體內(nèi)膜蛋白，與DRP1磷酸化狀態(tài)和活性相關(guān)。有證據(jù)表明，在阿霉素誘導(dǎo)的心臟毒性中，MTFP1表達(dá)上調(diào)，敲低MTFP1可以通過(guò)阻止DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂來(lái)減輕心肌細(xì)胞的損失。與此一致，本研究發(fā)現(xiàn)心肌梗死小鼠心臟中MTFP1的表達(dá)顯著上調(diào)，而敲低Mtfp1的心肌細(xì)胞線粒體過(guò)度分裂受到抑制。因此，本研究強(qiáng)調(diào)，DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂是QSYQ調(diào)節(jié)的這三種差異蛋白共同的下游通路。據(jù)此可合理推斷，QSYQ通過(guò)下調(diào)MCU、MARCHF5和MTFP1的表達(dá)來(lái)抑制DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂，從而發(fā)揮其心臟保護(hù)作用。

線粒體作為動(dòng)態(tài)細(xì)胞器，其形態(tài)由融合和分裂兩種相反的過(guò)程共同決定。融合和分裂對(duì)線粒體功能有多種影響，包括能量供應(yīng)、ROS產(chǎn)生和細(xì)胞死亡。嚴(yán)格控制線粒體豐度和形態(tài)對(duì)于高度能量依賴的心肌細(xì)胞至關(guān)重要。MFN2是線粒體融合的關(guān)鍵介質(zhì)。盡管有報(bào)道稱MARCHF5和線粒體融合蛋白MFN2之間存在相互作用，但研究者觀察到敲低MARCHF5對(duì)MFN2蛋白水平?jīng)]有影響，這一發(fā)現(xiàn)與之前的研究一致。其他證據(jù)表明，MFN2與MCU的表達(dá)之間沒(méi)有相關(guān)性。因此，本研究主要關(guān)注在線粒體分裂過(guò)程中起作用的蛋白質(zhì)的功能。向分裂的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致線粒體斷裂和功能障礙，并激活凋亡信號(hào)通路以誘導(dǎo)心臟損傷，最終導(dǎo)致心力衰竭。DRP1是線粒體分裂的發(fā)起者，最初位于細(xì)胞質(zhì)中，但在激活后會(huì)移動(dòng)到線粒體外膜。DRP1在線粒體上寡聚形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)以分裂線粒體。其線粒體募集受磷酸化修飾的控制。特別是，DRP1在Ser 616的磷酸化可以誘導(dǎo)其從細(xì)胞質(zhì)遷移到線粒體并隨后發(fā)生線粒體斷裂，而其在Ser 637的磷酸化則抑制其募集。在本研究中，OGD損傷通過(guò)調(diào)節(jié)DRP1的磷酸化和轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致心肌細(xì)胞線粒體異常斷裂，而敲低Mcu、Marchf5或Mtfp1可逆轉(zhuǎn)這一變化。由于降低了這三種差異蛋白的豐度，QSYQ通過(guò)調(diào)節(jié)DRP1的磷酸化來(lái)減輕DRP1的線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而減輕了線粒體過(guò)度分裂對(duì)缺血性損傷的影響。盡管之前的一項(xiàng)研究也表明了QSYQ在改善線粒體動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)中的作用，但本研究從蛋白質(zhì)組學(xué)的角度強(qiáng)調(diào)了QSYK保護(hù)線粒體結(jié)構(gòu)和功能的潛在靶點(diǎn)和潛在機(jī)制。這些結(jié)果證實(shí)了QSYQ的心臟保護(hù)作用，并證明MCU/MARCHF5/MTFP1-DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂是QSYQ改善缺血性心力衰竭的潛在通路。

圖9 芪參益氣丸抗缺血性心力衰竭心臟保護(hù)作用的機(jī)制通路。蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，MCU、MARCHF5和MTFP1是QSYQ在心肌缺血后小鼠心臟中的靶蛋白。這三種蛋白質(zhì)在缺血損傷后顯著升高，通過(guò)增加DRP1在Ser616的磷酸化和減少其在Ser637的磷酸化來(lái)促進(jìn)DRP1的線粒體募集和寡聚化，隨后誘導(dǎo)異常線粒體分裂和心臟功能障礙。QSYQ治療通過(guò)抑制MCU/MARCHF5/MTFP1-DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂、線粒體功能障礙和心肌細(xì)胞凋亡來(lái)減輕缺血誘導(dǎo)的心臟重塑和功能障礙。DRP1，dynamin相關(guān)蛋白1；MARCHF5，E3泛素蛋白連接酶；MCU，線粒體鈣單轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；MTFP1，線粒體分裂過(guò)程1；QSYQ，芪參益氣丸。

結(jié)論

總之，本研究使用基于TMT的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，系統(tǒng)鑒定了QSYQ在小鼠心臟中調(diào)控的蛋白。QSYQ通過(guò)抑制MCU/MARCHF5/MTFP1-DRP1介導(dǎo)的線粒體分裂來(lái)改善缺血性心力衰竭。本研究為芪參益氣丸在心力衰竭臨床治療中的應(yīng)用提供了依據(jù)，并通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)的視角對(duì)這種療效潛在機(jī)制提供了新的見(jiàn)解。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0944711325000765

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