CYLD介导的DNA损伤通过RIPK1依赖的信号通路调控病理性心脏肥大

《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》：CYLD-mediated DNA damage coordinates pathological cardiac hypertrophy via RIPK1-dependent signaling

心脏重构中CYLD通过调控RIPK1影响DNA损伤反应的机制研究。该研究证实CYLD在压力过载诱导的心脏肥大中显著上调，其去泛素化作用促进RIPK1介导的凋亡通路，加剧DNA损伤。抑制CYLD可改善心脏功能，减轻病理重构。 CYLD-RIPK1轴在DNA损伤响应中起关键作用，为心衰治疗提供新靶点。

　　

Xianyun Jiang | Mengyuan Shi | Jiamin Guo | Jingjing Zhang | Dingwei Li | Zujun Fan | Fang-fang Ren | Shu-jie Wu | Jingjing Zeng | Jian Wu | Lei Li

中国浙江省温州市温州医科大学第二附属医院及玉英儿童医院心血管内科，泛血管疾病重点实验室

摘要

在压力负荷下，心脏重构会引发一系列不适应性的变化，最终导致心力衰竭。本研究探讨了去泛素化酶CYLD在这一过程中的作用。我们发现，在肥厚小鼠的心肌和心肌细胞中，CYLD的表达显著上调。沉默CYLD能够显著减轻病理重构，改善心脏功能，并降低DNA损伤。从机制上讲，CYLD通过去泛素化RIPK1（一种关键的信号传导激酶）来诱导细胞凋亡。抑制RIPK1与沉默CYLD协同作用，有助于缓解与肥厚相关的心脏DNA损伤。我们的研究结果证实了CYLD-RIPK1轴是心脏肥厚过程中DNA损伤反应的关键调节因子，并指出抑制CYLD可能是治疗压力负荷诱发的心力衰竭的有效策略。

引言

心脏肥厚表现为心肌壁厚度增加，这是一种对血流动力学压力的生理适应反应。然而，不适应性的心脏肥厚与高血压、瓣膜疾病和缺血性心肌病密切相关，这些疾病常常会发展为心力衰竭[1]。近几十年来，大量研究揭示了心肌细胞如何响应肥厚刺激并最终导致病理重构和心力衰竭的复杂信号通路[2][3][4][5]。这一多方面的过程涉及结构改变、信号转导级联反应、转录重编程、电生理变化以及代谢适应[6][7]。最新研究表明，DNA损伤反应（DDR）在心脏肥厚的发生中起着关键作用。Sadek等人证明，DDR的激活对于压力负荷诱发的心肌细胞肥厚至关重要[1]。DNA双链断裂后，ataxia-telangiectasia突变（ATM）激酶的招募和自磷酸化会启动磷酸化级联反应，影响组蛋白H2AX和p53等效应因子[8]。这些事件会激活细胞周期检查点和DNA修复机制[9][10]。当DNA损伤超过修复能力时，细胞会经历凋亡或进入衰老状态[9][11]。值得注意的是，肥厚心肌中衰老相关标志物的上调表明DDR介导的衰老参与了疾病的发生[1]，但其具体机制尚不明确。

CYLD是一种肿瘤抑制因子和去泛素化酶，在皮肤恶性肿瘤中经常发生突变[12]，它调节多种生物学过程，包括细胞周期调控、免疫反应和破骨细胞生成[13][14][15]。在心血管系统中，CYLD影响心肌细胞的凋亡，并在心力衰竭的心脏中表现出异常活性，此时泛素化蛋白质的积累尤为明显[16][17]。凋亡与DDR之间的相互作用尤为重要：未修复的DNA损伤会触发受损细胞的凋亡，而凋亡蛋白酶同时会抑制DNA修复机制[18]。CYLD通过两种机制加剧这一矛盾：1) 它去泛素化DDR调节因子，破坏修复信号通路；2) 它改变染色质结构，阻碍损伤的修复[19][20]。这些发现表明CYLD是凋亡和DDR通路的枢纽协调者，其功能障碍可能导致基因组不稳定和心脏功能恶化。

受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）是主要的凋亡调节因子，通过Fas相关死亡结构域蛋白（FADD）相互作用来介导caspase-8的激活[21][22]。最新证据表明RIPK1与DDR通路之间存在相互作用，因为DNA损伤的严重程度可能通过RIPK1依赖的凋亡来决定细胞的命运[23]。重要的是，CYLD通过去除K63连接的聚泛素链来调节RIPK1的泛素化状态，从而促进RIPK1-FADD-caspase-8复合物的形成和凋亡的启动[24]。这一调控轴表明，CYLD介导的RIPK1去泛素化可能通过将DNA损伤感知与凋亡执行耦合来放大DDR效应。

基于这一框架，我们使用主动脉缩窄（TAC）小鼠和血管紧张素II（Ang II）刺激的心肌细胞研究了CYLD在压力负荷诱发的心脏肥厚中的作用。结果表明，CYLD的上调会加剧与肥厚相关的DNA损伤和病理重构。相反，抑制CYLD可以通过调节RIPK1复合物来减弱DDR激活和凋亡信号通路。这些发现为通过调控CYLD-RIPK1轴治疗心脏肥厚提供了新的策略。

材料与方法

通讯作者可在合理条件下提供本研究中使用的所有材料和方法。

压力负荷和血管紧张素II共同上调肥厚心脏中的CYLD表达

为了研究CYLD在心脏肥厚中的病理作用，我们建立了主动脉缩窄（TAC）小鼠模型，并系统分析了肥厚心肌中的CYLD表达动态。免疫印迹显示，TAC小鼠心脏中的CYLD蛋白水平明显高于假手术对照组（图1A-B）。免疫组化染色进一步证实了TAC心肌组织中CYLD的显著积累，其空间分布模式与Western blot结果一致。

讨论

病理性的心脏肥厚是心力衰竭的重要危险因素，它通过复杂的分子机制对心脏健康产生不利影响。其致病因素包括压力/容量负荷、缺血性心脏病、高血压和激素刺激[25][26]。最初，心脏肥厚是一种为了维持心脏功能的适应性反应，但持续的肥厚应激会引发以结构和功能改变为特征的病理重构。

结论

本研究证实CYLD通过RIPK1依赖的凋亡途径在心脏肥厚中调节DNA损伤反应，提示抑制CYLD可能是一种具有临床应用前景的治疗策略。

人工智能使用声明

本文的研究和撰写过程中未使用任何生成式人工智能（AIGC）工具。

作者贡献声明

Xianyun Jiang：撰写初稿、数据整理、概念构思。 Mengyuan Shi：实验设计、数据整理。 Jiamin Guo：实验方法、数据分析。 Jingjing Zhang：实验方法、数据整理。 Dingwei Li：实验方法。 Zujun Fan：实验方法。 Fang-fang Ren：数据分析、数据分析。 Shu-jie Wu：实验方法、资金筹集。 Jingjing Zeng：实验设计。 Jian Wu：研究监督、资源协调。 Lei Li：资金筹集、概念构思。

利益冲突声明

所有作者声明不存在利益冲突。

致谢

这些研究得到了国家自然科学基金（项目编号：82370394和82300351）和浙江省自然科学基金（项目编号：LZ23H020001）的支持。