Pharmacol Res 山东大学齐鲁医院卜培莉教授团队揭示SIRT3通过调节自噬减少心肌细胞铜死亡改善心肌重构的新机制

心力衰竭患者普遍存在血铜水平升高现象，并与较高的死亡率和发病率相关。铜死亡(Cuproptosis)作为一种依赖细胞内铜离子的全新细胞死亡方式，其在心肌重构中发挥怎样的作用尚不清楚。Sirtin3 (SIRT3)是主要位于线粒体的去乙酰化酶，在压力超负荷条件下，SIRT3是否通过调控铜死亡影响心肌重构，尚无明确研究。

2025年4月16日，山东大学齐鲁医院心内科、络病理论创新转化全国重点实验室卜培莉教授团队在Pharmacological Research (中科院一区)在线发表了题为“Sirtuin3 attenuates pressure overload-induced pathological myocardial remodeling by inhibiting cardiomyocyte cuproptosis”的研究论文，阐明了SIRT3通过调节自噬维持压力超负荷刺激下心肌细胞铜离子稳态，发挥减少心肌细胞铜死亡和改善病理性心肌重构的作用。 

研究团队首先利用GEO数据库筛选出扩张型心肌病(DCM)与缺血性心肌病(ICM)样本中的差异基因，利用GeneCard数据库通过维恩图鉴定差异基因与SIRT3相关基因(SIRT3-R)以及铜死亡相关基因(Cuproptosis-R)的交集，确定了14个SIRT3相关的铜死亡基因(S-CRG)。GO富集分析和KEGG通路富集分析显示，S-CRGs参与包括细胞铜离子稳态、矿物质吸收在内的生物过程。通过STRING数据库分析S-CRGs之间的相互作用，发现在铜离子转运蛋白簇中，S-CRGs明显聚集。 

随后，研究人员通过主动脉弓缩窄术(TAC)构建压力超负荷诱导的心肌重构模型，铜离子测定、WB、IF显示模型鼠血清铜离子含量显著升高，心肌组织中SIRT3表达下调，铜离子含量升高，伴随铜死亡标志蛋白FDX1表达降低，DLAT蛋白多聚体含量增加，心肌细胞表现出铜死亡特征。 

在体外实验中，研究团队使用铜离子载体ES-Cu²⁺及铜离子螯合剂TTM作用于原代心肌细胞，发现高浓度的铜离子可降低心肌细胞活力，增加细胞自噬水平并减少细胞内SIRT3蛋白含量。铜离子螯合剂TTM可以降低高铜诱导的细胞内活性氧水平和铜离子水平，导致DLAT蛋白多聚体含量及其在线粒体内的表达减少，恢复了线粒体形态与线粒体膜电位。研究团队通过数据库比对，发现SIRT3蛋白具有LIR基序，通过分子模拟对接、免疫共沉淀等方法证明自噬标志蛋白LC3B II与SIRT3存在蛋白互作。在高铜条件下，SIRT3与LC3B II蛋白结合增加，通过自噬抑制剂氯喹(CQ)及干扰ATG5蛋白表达，发现高铜刺激增加了SIRT3自噬依赖途径的降解。 

进一步，通过对心肌细胞转染SIRT3 siRNA及过表达质粒，发现SIRT3可以通过减少细胞中铜离子转入蛋白SLC31A1含量，增加铜离子转出蛋白ATP7A含量以维持细胞铜离子稳态。机制上，研究人员通过WB、自噬流检测、分子对接及免疫共沉淀等方法发现铜离子转运蛋白ATP7A与SLC31A1均具有LIR基序，SIRT3可以通过调节高铜刺激下的细胞自噬水平，影响铜离子转运蛋白与LC3B II的结合，发挥调节细胞内铜离子转运蛋白含量的作用。 

为验证SIRT3的心脏保护作用，研究团队构建了SIRT3基因敲除与过表达小鼠模型。分子检测与病理染色结果显示，SIRT3可以有效改善压力超负荷诱导的心肌重构，减少心肌组织铜离子积累与细胞铜死亡。同时，SIRT3通过降低心肌重构中细胞自噬水平，影响铜离子转运蛋白ATP7A与SLC31A1的含量，维持压力超负荷刺激下细胞内铜离子稳态。此外，研究人员通过生化及病理检测发现压力超负荷刺激导致肝肾组织出现显著的细胞坏死，组织铜离子含量明显增加，肝肾组织铜离子转出蛋白含量减少，表明压力超负荷诱导的心肌重构中，肝肾组织铜离子外排减少，组织损伤导致积累的铜离子释放，增加了循环中铜离子含量。 

综上所述，该研究证实SIRT3可以通过自噬调节心肌细胞铜离子转运蛋白含量，维持细胞内铜离子稳态，减轻压力超负荷诱导的心肌细胞铜死亡。本研究阐明了SIRT3减少压力超负荷下心肌细胞死亡的新机制，为改善压力超负荷诱导的病理性心肌重构提供新的治疗靶点。 

山东大学齐鲁医院心内科卜培莉教授、提蕴教授为该论文的共同通讯作者，山东大学齐鲁医院心内科博士生孔炳辉为该论文的第一作者。该研究工作获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1043661825001641