撰文
胡小话
心肌血运重建(revascularization)现已成为治疗急性心肌梗塞的首先治疗方案，但是，血运重建同样会引起心肌的缺血再灌注(ischemia-reperfusion,IR)损伤进而导致额外的心肌细胞死亡和永久性的结构损伤。遗憾的是，目前还没有针对IR损伤有效的干预手段。因此，减少血运重建引起的心脏损伤尽管是一个容易被忽视的治疗目标，但在临床上却有着迫切的需求。
年9月17日，来自武汉大学基础医学院的李红良教授与其合作者们在CellMetabolism上发表了题为Pharmacologicalinhibitionofarachidonate12-lipoxygenaseamelioratesmyocardialischemia-reperfusioninjuryacrossmultiplespecies的研究文章，报道了花生四烯酸代谢通路中的代谢酶——ALOX12是干预IR损伤的一个潜在的药物靶点，并且他们在高等动物模型中证实ALOX12的小分子抑制剂可以有效缓解心肌再灌注损伤。
首先，通过对接受血运重建手术前后的心梗患者的血液样本进行非靶标的代谢组学分析，作者发现花生四烯酸代谢途径(AAmetabolism)是被高度富集的，其中该通路中的关键代谢酶—ALOX12以及其代谢产物—12HTE的差异最为显著。进一步，通过构建Alox12-KO小鼠，作者证明ALOX12是导致小鼠心肌再灌注损伤(MRI)的关键驱动因子。此外，小鼠实验表明，Alox12特异的小分子抑制剂—ML可以有效保护小鼠心脏免受MRI损伤。但是，由于小鼠与人在生理与结构上具有较大的差异，因此以小鼠作为模式生物无疑会给后续的临床转化带来很大的不确定性。基于这一考虑，作者在巴马猪和恒河猴两种高等动物上展开了更进一步的实验验证，结果显示，ML同样可以起到保护模式动物心肌免受MRI损伤的作用。这些实验结果共同表明：ALOX12可能是干预心肌MRI损伤的一个潜在的药物靶点。
那么，ALOX12介导心肌再灌注损伤的分子机制是什么？为了回答这一问题，作者在WT、Alox12-KO(敲除)和Alox12-CTg(过表达)小鼠接受再灌注手术的不同时间后收集小鼠的心脏样本进行RNA-seq分析，他们发现AMPK信号与Alox12敲除或过度表达呈现出最高的相关性。尽管AMPK与心脏保护作用密切相关，但其参与Alox12介导的信号传导却尚未报道。有趣的是，作者发现发现ALXO12调控AMPK信号并不依赖其代谢酶活性，证据有二：第一，ALXO12的代谢产物12HTE并不会影响AMPK信号；第二，在Alox12-KD的细胞中回补ALXO12代谢酶活缺失的突变体ALOX12AR可以完全恢复其对AMPK的调控能力。
为了找到ALXO12调控AMPK确切的分子机制，作者利用IP-MS分析了ALXO12的互作蛋白组，最终他们鉴定到调控AMPK磷酸化的上游激酶蛋白—TAK1(TGF-β-activatedkinase1)，此外，在ALOX2-TAK1复合体中他们还鉴定到多个泛素E3连接酶，这提示泛素化修饰可能参与调控ALOX2-TAK1-AMPK信号。最终，他们筛选到泛素E3连接酶NED44会泛素化TAK1并介导TAK1的泛素化降解，而WT和酶活缺失的ALOX2都可以促进NED44与TAK1的相互作用。因此，这些实验共同表明ALOX2会以非代谢酶活的方式促进NED44对TAK1的降解，进而降低AMPK的磷酸化。
长期以来，ALOX12作为一种脂氧合酶，一直被认为通过催化多不饱和脂肪酸生成过氧化产物来影响包括肥胖、动脉粥样硬化、免疫疾病和肿瘤等疾病的发生发展。但是在这项研究中，该研究团队揭示了ALOX2会以一种非代谢活性的方式介导缺血再灌注引起的心肌损伤。并且他们在小鼠和更高等级的模式生物中证明，用小分子药物抑制ALXO2的功能可以有效缓解模式动物的心肌再灌注损伤，这为今后的临床转化提供了很大的可能性。
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