文献解读：基因敲除小鼠证实USP18加重心肌再灌注损伤
急性心肌梗死由冠状动脉突然阻塞引起，经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention, PCI）是恢复冠脉灌注的首选手段。然而，血流恢复本身会触发新一轮细胞损伤，在老年患者和缺血时间较长的患者中尤其明显，可能抵消冠脉血流恢复带来的获益。迄今缺血/再灌注（ischemia/reperfusion, I/R）损伤仍没有有效的防治方法。线粒体质量控制是限制这一损伤的重要环节，其中PTEN诱导激酶1（PTEN-induced putative kinase 1, PINK1）-Parkin通路介导的线粒体自噬研究得较为充分；去泛素化酶在心肌线粒体自噬中的作用却长期不明，泛素特异性蛋白酶18（ubiquitin-specific protease 18, USP18）在心肌I/R损伤中扮演何种角色，此前尚无报道。
2026年3月24日，武汉大学中南医院胡笑容、鲁志兵团队在Military Medical Research在线发表题为“USP18 exacerbates myocardial I/R injury by inhibiting Parkin mitophagy through the deubiquitinase PTEN-L”的研究论文，提示USP18经PTEN-L-Parkin轴抑制线粒体自噬、加重心肌I/R损伤，靶向该通路可能为减轻心肌I/R损伤提供新思路。
南模生物为该研究提供了Usp18-Flox(2)小鼠模型（目录号：NM-CKO-215042）。
研究团队对I/R后24 h的小鼠左心室组织做转录组分析，基因本体论富集指向泛素介导的蛋白调控，在泛素相关差异表达基因中有14个上调、2个下调，其中USP18的上调最为突出。缺血性心脏病患者心脏组织中USP18蛋白水平升高；小鼠心脏在I/R后24 h至4周内USP18持续上升，且主要定位于心肌细胞，心脏成纤维细胞、内皮细胞和巨噬细胞中未见变化。新生大鼠心肌细胞（neonatal rat ventricular cardiomyocytes, NRVMs）经缺氧/复氧（hypoxia/reoxygenation, H/R）处理后USP18同样升高，以胞质分布为主。肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）和高迁移率族蛋白B1（high mobility group box 1, HMGB1）刺激可提升USP18水平，相应抗体则抑制这一上调，提示炎症环境是其诱因之一。
心脏特异性USP18敲除小鼠在I/R后梗死面积缩小，血清肌钙蛋白T、肌酸激酶同工酶和乳酸脱氢酶水平降低，心肌凋亡减少；线粒体DNA含量增加，线粒体复合物Ⅰ和Ⅱ−Ⅲ活性改善，线粒体丢失与嵴紊乱减轻，耗氧率及基础呼吸、ATP相关呼吸、最大呼吸均升高，而储备呼吸能力无明显差异。4周后，敲除小鼠心肌细胞肥大和左心室纤维化减轻，心脏射血分数与缩短分数提高。腺相关病毒介导的USP18过表达则呈相反结果，且此类小鼠自6月龄起出现心功能下降，12月龄时更为明显。
转录组分析显示，USP18缺失心脏中富集程度最高的是代谢调控与线粒体自噬通路。电镜观察到I/R小鼠受损的线粒体自噬在敲除心脏中得以恢复，线粒体PINK1、Parkin、泛素化蛋白、P62与LC3Ⅱ水平升高，过表达则相反；双荧光探针标记的心肌细胞也呈现一致的线粒体自噬流变化。与此同时，线粒体分裂、融合及生物发生相关标志物均无明显改变，提示USP18的作用集中于PINK1/Parkin介导的线粒体自噬。敲低Parkin或使用线粒体自噬抑制剂后，USP18缺失带来的保护作用被削弱。
免疫沉淀联合质谱筛出138个USP18候选结合蛋白，PTEN位居首位。进一步分析表明，USP18结合的是PTEN的长型异构体——磷酸酶和张力蛋白同源物长型（phosphatase and tensin homolog-long, PTEN-L），而非经典PTEN。USP18抑制PTEN-L的Lys48连接多聚泛素化而非Lys63连接泛素化，从而延长其半衰期；结构域分析显示USP18的1−109 aa和299−368 aa片段与PTEN-L的ATR结构域结合较强。失去去泛素化酶活性的USP18-C61A突变体不再加重H/R损伤，磷酸酶缺陷的PTEN-L-C297S突变体同样无此作用。机制上，积累的PTEN-L降低线粒体上Ser65位磷酸化泛素水平，并与Parkin结合，抑制其磷酸化和向线粒体的转位。
PTEN-L可经ATR区域分泌到细胞外。I/R应激后小鼠血清PTEN-L升高，USP18过表达小鼠更高、敲除小鼠更低，心肌细胞上清呈同样趋势；当ATR区域发生突变后，上清中的PTEN-L消失，相应的线粒体功能障碍与细胞损伤也不再加重。在心脏I/R手术后给予抗PTEN-L中和抗体，可减轻急性心肌损伤、线粒体功能障碍和线粒体自噬失衡，并改善长期心脏重构与心功能。临床样本中，ST段抬高型心肌梗死患者血清PTEN-L水平升高，PCI术后进一步上升，且与左心室射血分数和缩短分数呈负相关。
综上所述，此研究提示在心肌I/R损伤中，炎症因子诱导的USP18通过去泛素化稳定PTEN-L，后者结合Parkin、抑制其磷酸化与线粒体转位，使线粒体自噬降解受阻、受损线粒体蓄积，进而加重心肌损伤与心脏重构；分泌型PTEN-L还经旁分泌途径参与其中。靶向USP18-PTEN-L通路，或可成为减轻心肌I/R损伤的一条可选路径。
