缺血性心脏病是全球致死率最高的疾病之一，缺血/再灌（I/R）损伤是影响再灌治疗效果的关键瓶颈，其中心肌细胞死亡机制尚未完全阐明。花生四烯酸（AA）代谢通路在心血管疾病中起重要作用，但AA代谢酶L-PGDS及其产物在I/R损伤中的功能尚不明确。

核心发现

北京大学张岩研究员与肖瑞平教授团队在《Circulation》发表研究，揭示L-PGDS/15d-PGJ2/CaMKII信号轴在心肌I/R损伤中的关键作用，首次提出15d-PGJ2通过脂氧化修饰抑制CaMKII活性的新机制，为心肌保护提供了潜在干预靶点。

作为本次研究的重要合作伙伴，科络思生物提供了蛋白质组学技术支持。生物素标记探针 pull-down 实验结合科络思生物质谱分析，筛选出 15d-PGJ2 的直接互作蛋白 CaMKII，通过鉴定发现 CaMKII-δ9 亚基的 C495 位点发生脂氧化修饰，为机制解析提供了关键数据支持，助力团队在心肌保护领域取得突破性进展。

关键研究内容

该团队基于小鼠急性I/R模型心脏组织RNA测序，筛选花生四烯酸代谢酶表达谱，发现编码L-PGDS的Ptgds基因在I/R损伤4小时和24小时的心脏中显著下调，并在不同时长I/R术后心脏组织、H/R处理的NRVMs、ARVMs、ES-HCMs等多模型中验证了L-PGDS降低的现象。

图1. L-PGDS在缺血/再灌注损伤心脏中的表达下调

为研究L-PGDS的作用，团队构建Ad-L-PGDS腺病毒，在乳鼠心肌细胞中过表达后进行H/R处理。结果显示，NRVMs、ARVMs和ES-HCMs中L-PGDS过表达显著降低LDH释放及Caspase 3/7活性，表现心肌保护作用；而siRNA敲低L-PGDS则增强细胞对H/R的敏感性，加重损伤，证实L-PGDS在I/R损伤中具有心肌保护作用。

图2. L-PGDS是心肌细胞抵抗缺氧/复氧诱导细胞死亡所必需的关键因子

为在体验证L-PGDS功能，团队构建AAV9-cTNT启动子驱动的心肌特异性过表达系统（AAV-L-PGDS）。急性I/R模型（30分钟缺血/24小时再灌）显示，L-PGDS过表达显著减小心肌梗死面积，减少细胞凋亡和DNA损伤；延长再灌至4周的慢性重构模型中，其持续表达可改善左室射血分数、减轻心肌纤维化，抑制心室重构，表明L-PGDS在I/R损伤急性期和慢性期均具心脏保护作用。 

图3. L-PGDS上调减轻I/R导致的心肌损伤、心脏重构及心衰

为了进一步明确L-PGDS在心脏保护中的作用机制，研究团队关注其下游代谢产物并聚焦于15d-PGJ2。通过质谱和ELISA检测发现，无论在小鼠急性I/R模型的血清和心肌组织中，还是在心肌梗死患者PCI术后血浆中，15d-PGJ2水平均显著下降，与L-PGDS表达趋势一致。功能验证显示，补充15d-PGJ2可显著减轻H/R处理下NRVMs、ARVMs和ES-HCMs的损伤。在体模型中，再灌前给予低剂量15d-PGJ2也有效减少了心肌梗死面积、细胞凋亡和DNA损伤。本研究揭示15d-PGJ2是L-PGDS介导心肌保护的重要效应分子，其水平下降是I/R损伤的重要环节，而外源补充可显著缓解急性损伤，显示出良好的治疗潜力。 

图4. I/R损伤显著降低15d-PGJ2水平

机制研究表明，15d-PGJ2可直接结合心肌细胞内CaMKII。通过生物素标记探针及蛋白质组学分析，首次确认CaMKII为其直接靶点。功能实验显示，15d-PGJ2剂量依赖性抑制CaMKII-δ9激酶活性（对其他亚型选择性低），减少CaMKII活化及心肌细胞死亡，首次证实其为内源性CaMKII抑制剂，为靶向治疗提供新方向。

图5. 15d-PGJ2是内源性CaMKII抑制剂

在I/R心脏损伤模型中，15d-PGJ2显著抑制CaMKII磷酸化激活，且不依赖其已知受体（PPARγ或DP2），提示直接作用机制。体内外实验显示，L-PGDS过表达可提高15d-PGJ2水平并减弱CaMKII激活，敲低L-PGDS则加重激活，明确L-PGDS/15d-PGJ2通过直接抑制CaMKII活性发挥心脏保护作用。

图6. L-PGDS/15d-PGJ2信号轴抑制I/R诱导的CaMKII过度激活

为揭示15d-PGJ2抑制CaMKII的机制，团队通过质谱分析发现其通过脂氧化修饰CaMKII-δ9的C495位点（位于聚合结构域，为十二聚体活化必需）。该修饰破坏CaMKII寡聚体组装，抑制自磷酸化及活性；C495位点突变后，15d-PGJ2丧失抑制能力，证实该位点为关键作用位点。

图7. 15d-PGJ2通过脂氧化修饰C495位点抑制CaMKII活性

研究团队综合发现总结出L-PGDS/15d-PGJ2/CaMKII信号通路在I/R损伤中的保护机制：正常状态下，L-PGDS生成15d-PGJ2，通过结合CaMKII的C495位点诱导脂氧化修饰，破坏其多聚体组装以抑制活化，维持心肌细胞存活；缺血/再灌时，L-PGDS表达下调致15d-PGJ2减少、脂氧化修饰水平下降，CaMKII恢复十二聚体并自磷酸化激活，引发心肌细胞死亡及心脏损伤加重。

研究结论与意义

机制总结：正常状态下，L-PGDS生成的15d-PGJ2通过脂氧化修饰抑制CaMKII活化，维持心肌细胞存活；I/R损伤时L-PGDS/15d-PGJ2减少，CaMKII过度激活导致心肌细胞死亡（机制图）。

创新点：首次发现CaMKII的脂氧化修饰调控方式，证实15d-PGJ2作为内源性CaMKII抑制剂的功能，为开发I/R损伤治疗药物提供了新方向（如外源性补充15d-PGJ2或激活L-PGDS通路）。

论文链接：

[http://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.124.070936](http://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.124.070936)  

通讯作者：张岩研究员（北京大学基础医学院）  

第一作者：胡晴媚（北京大学未来技术学院博士生）