急性心肌梗死(AMI)是由冠状动脉突然阻塞引发，经皮冠状动脉介入治疗（PCI）是其首选再灌注疗法，但再灌注过程会诱发心肌缺血再灌注（I/R）损伤，这是导致AMI患者预后不良、发展为心力衰竭的重要原因。线粒体稳态对于I/R引起的心肌损伤至关重要，在I/R应激期间，受损、异常或功能失调的线粒体通过线粒体自噬的过程被清除。据报道，线粒体自噬受损和线粒体功能障碍与心血管疾病，特别是心脏缺血再灌注损伤的发生和进展有关。

2026年3月5日，武汉大学中南医院胡笑容、鲁志兵教授团队在Military Medical Research（IF 22.9）上发表题为“USP18 exacerbates myocardial I/R injury by inhibiting Parkin mitophagy through the deubiquitinase PTEN-L”的文章，研究表明USP18通过PTEN-L-Parkin轴损害线粒体自噬并加剧心脏I/R损伤，靶向USP18-PTEN-L通路可能是减轻心肌I/R损伤的新治疗策略。

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体内实验

腺相关病毒产品：AAV9-cTnT-USP18、AAV9-negative control；AAV9-cTnT-shPTEN-L, AAV9-cTnT-shParkin, AAV9-ScRNA-control；

实验动物：雄性C57BL/6J小鼠

注射方式：单次尾静脉注射

注射剂量：60−80μL，(5.0−6.5)×10¹³ viral genome/mL

体外实验

腺病毒产品：Ad-USP18、Ad-PTEN-L

实验细胞：新生大鼠心肌细胞（NRVMs）

MOI：100

研究结果分享

1、USP18缺乏减轻体内线粒体功能障碍、急性心肌I/R损伤和心脏重构

研究人员分析发现USP18表达水平在I/R损伤的小鼠心脏、缺血性心脏病（IHD）患者心脏组织以及缺氧/复氧（H/R）处理的心肌细胞中上调，表明USP18 表达是由心脏I/R损伤诱导。此外，USP18主要定位于心肌细胞细胞质中，其上调与炎症因子TNF-α和HMGB1相关。进一步建立了心脏特异性USP18-cKO小鼠，与WT对照小鼠相比，USP18-cKO小鼠在心脏I/R损伤后梗塞面积缩小、心脏损伤减小，同时总体细胞凋亡减少，减轻了线粒体功能障碍。研究人员评估USP18对生理条件下心脏功能以及心脏I/R损伤后心脏重塑的长期影响，发现USP18-cKO小鼠在I/R损伤后表现出心脏功能改善和心室扩张减弱。

图1.USP18 缺乏可减轻线粒体功能障碍、急性心脏I/R损伤和体内心脏重塑

2、心脏USP18过表达对线粒体功能及缺血重塑后的病理影响

接下来，研究人员探究了USP18过表达的影响，使用AAV9-cTnT-USP18在小鼠心脏过表达USP18，然后进行I/R手术。结果发现USP18过表达小鼠在心脏I/R损伤后梗死面积更大，血清cTnI、CK-MB和LDH水平升高，并显著加剧了线粒体功能障碍。此外，USP18的心脏特异性过表达导致心脏功能下降，USP18-OV小鼠在I/R后4周表现出明显的心脏重塑。表明USP18 的心脏特异性过度表达会加剧I/R后心脏的线粒体功能障碍、急性缺血性损伤以及随后的结构和功能恶化。研究人员在体外新生大鼠心肌细胞（NRVMs）进行了验证，发现USP18敲低可减轻H/R诱导的细胞损伤和线粒体功能障碍，而使用腺病毒在NRVMs过表达USP18则加剧上述损伤，与体内结果一致，以上结果表明了USP18在体内和体外都会加剧线粒体功能障碍和心脏 I/R 损伤。进一步研究发现USP18通过调节线粒体和抑制线粒体自噬加重心脏缺血再灌注损伤。

图2. USP18在心脏中过表达会加剧小鼠I/R后的线粒体功能障碍、心脏损伤和心脏重塑

3、USP18通过去泛素化和上调PTEN-L抑制线粒体自噬降解和促进心肌I/R损伤

免疫沉淀结合质谱和Co-IP等实验发现USP18与PTEN-L相互作用，但不与PTEN相互作用；I/R和H/R应激可显著增强二者的内源性相互作用。研究人员进一步探究了负责USP18和PTEN-L之间相互作用的分子结构域，Pull-down分析显示USP18的1−109 aa和299−368 aa片段与PTEN-L的ATR结构域密切相关；此外，USP18显著抑制PTEN-L的Lys48连接的多聚泛素化，但不抑制Lys63诱导的泛素化，进一步实验表明USP18通过特异性结合PTEN-L并使之去泛素化来稳定PTEN-L。机制研究表明通过去泛素化PTEN-L，USP18增加了I/R应激期间心肌细胞中PTEN-L的水平，并且PTEN-L与Parkin相互作用，随后抑制其磷酸化和易位到线粒体中，从而抑制线粒体自噬降解，USP18对心肌细胞的有害作用主要是通过其去泛素酶活性介导的，证实PTEN-L是USP18调控心肌 I/R 损伤的关键下游靶点。进一步研究发现使用抗PTEN-L抗体可预防体内心脏缺血再灌注损伤。

图3. USP18 通过去泛素化和上调PTEN-L抑制线粒体自噬降解并促进心脏I/R损伤

结论

本研究表明，在I/R损伤期间，炎症因子诱导USP18的上调减少了泛素化降解并增加了 PTEN-L的水平。PTEN-L反过来与细胞质中的Parkin结合，抑制Parkin易位至线粒体，从而抑制线粒体自噬降解，从而加速心脏损伤。USP18被确定为心肌细胞中富集并与炎症相关的有害因子，表明USP18/PTEN-L通路的靶向治疗可能为减轻心脏I/R损伤提供有前景的策略。