寫在前面

????????今天推薦的是由哈爾濱醫(yī)科大學(xué)病理生理學(xué)系團隊在2020年3月9日發(fā)表于Aging and Disease（IF：5.401，JCR 2區(qū)）的一篇文章，通訊是Weihua Zhang教授，研究表明外源性H2S可以增加USP8的硫巰基化，從而促進線粒體自噬。

研究背景

????????大流行病學(xué)研究證實，2型糖尿病與心血管死亡率增加有關(guān)。在糖尿病中，線粒體是細胞內(nèi)活性氧(ROS)的主要來源，過量的ROS導(dǎo)致線粒體損傷，從而進一步誘導(dǎo)糖尿病狀態(tài)下的心肌損傷。生理狀態(tài)下，細胞通過線粒體自噬清除受損線粒體以防止ROS的累積。

????????Parkin是一種RBR型E3泛素連接酶，以自抑制形式定位于細胞質(zhì)中，其活性對于線粒體自噬至關(guān)重要。Parkin可以啟動線粒體的蛋白酶體降解，并最終形成自噬。研究表明USP8優(yōu)先從Parkin中移除K6-泛素鏈，這是Parkin募集至線粒體所必需的。另外，硫化氫(H2S)是一種重要的氣體遞質(zhì)，調(diào)節(jié)心血管功能。血清中H2S水平降低，可能與糖尿病的進展有關(guān)。

摘要部分

????????本研究探討了外源性H2S能否通過促進2型糖尿病心肌細胞的線粒體自噬來保護心肌細胞。作者發(fā)現(xiàn)外源性H2S可以改善db/db小鼠的心臟功能，減少線粒體碎片和ROS水平，增強線粒體呼吸鏈活性，抑制線粒體凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，在高血糖和高脂狀態(tài)下，USP8的S-硫巰基化水平在體內(nèi)外均明顯降低，但外源H2S可以逆轉(zhuǎn)這一作用，并促進USP8/parkin的相互作用。進一步研究表明，H2S通過增加USP8的S-硫巰基化促進線粒體自噬的形成，而USP8在線粒體中募集并促進Parkin的去泛素化。

研究內(nèi)容

1.外源H2S促進高血糖和高血脂下心肌細胞的線粒體自噬? ? ?

????????作者選擇瘦素（leptin）受體缺陷小鼠db/db作為2型糖尿病動物模型，其重現(xiàn)了2型糖尿病的特征。作者發(fā)現(xiàn)db/db小鼠心臟的內(nèi)源性H2S水平降低。作者采用透射電鏡(TEM)觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)外源H2S改善了db/db小鼠心臟中異常的線粒體形態(tài)。

????????作者還發(fā)現(xiàn)db/db小鼠心臟中的自噬小體數(shù)量少于對照組和db/db-NaHS組，這揭示外源H2S可能促進自噬而保護心肌。實驗表明，db/db心肌組織中p62的表達增加，而外源H2S降低了p62表達，還提高了ATG7、Beclin1和LC3II的表達，這些表達與高血糖高脂的心肌細胞中自噬和溶酶體結(jié)合的破壞有關(guān)。

????????接下來，作者通過MDC染色對自噬進行評估。結(jié)果顯示，HG+OLE+PAL+NaHS組較HG+OLE+PAL組的自噬水平增加。實驗顯示，H2S處理組有更多的線粒體形成和更多的受損線粒體與溶酶體融合。此外，高糖、油酸和棕櫚酸處理后，心肌中線粒體的LC3B表達降低。

研究結(jié)論：外源性H2S促進了高血糖和高脂血癥下心肌細胞的線粒體自噬。

?

2.外源H2S調(diào)控線粒體的裂變/融合? ? ?

????????作者接下來探究外源H2S如何調(diào)控線粒體形態(tài)。實驗表明，與線粒體裂變相關(guān)的P-drp1/drp1和Fis1在db/db心肌組織和HG+OLE+PAL狀態(tài)下明顯增加，而NaHS組中這些蛋白表達下調(diào)。另外，db/db小鼠和HG+OLE+PAL組的Mfn2表達降低。

????????作者發(fā)現(xiàn)HG+OLE+PAL組的小線粒體明顯增多，且其線粒體膜電位明顯改變。實驗表明，Mdivi-1、Mito-tempo和外源H2S均增加了Atg7、Beclin1和LC3 II/I的表達，并下調(diào)了P62的表達。

研究結(jié)論：外源H2S可以保護線粒體的完整形態(tài)，使其不受高血糖和高脂血癥誘導(dǎo)的線粒體裂變的影響。

?

3.外源H2S在高血糖和高脂血癥下通過向線粒體募集parkin促進線粒體自噬? ? ?

????????作者發(fā)現(xiàn)，H2S處理的db/db小鼠心肌中parkin蛋白在線粒體積累增加。進一步研究表明，高血糖和高脂狀態(tài)下線粒體中parkin的表達減少，而胞漿中parkin的表達增加。作者還發(fā)現(xiàn)db/db小鼠中parkin的胞漿泛素化水平增加。

????????實驗表明，外源H2S增強了PINK1和Parkin的相互作用，這對于線粒體自噬非常重要。另外，作者發(fā)現(xiàn)HG+OLE+PAL組中這兩種蛋白的表達均降低。

研究結(jié)論：外源H2S在高血糖和高脂狀態(tài)下招募parkin至線粒體，從而促進線粒體自噬。

?

4.高血糖高脂的心肌細胞中外源H2S通過USP8的S-硫巰基化調(diào)控parkin向線粒體募集? ???

????????實驗顯示，db/db小鼠心臟中的USP8表達降低。S-硫巰基化是H2S對靶蛋白上特定Cys的一種新的翻譯后修飾。研究表明，NaHS處理的db/db小鼠中USP8的硫巰基化水平增加。作者還發(fā)現(xiàn)，NaHS處理增加了db/db心肌中USP8/parkin的相互作用。? ? ?

????????然后作者探討了外源H2S在新生大鼠心肌細胞中的作用。SSP4是一種多硫化物敏感的熒光探針。實驗表明，NaHS增加了SSP4的熒光強度，表明其促進了多硫化物的產(chǎn)生。作者還發(fā)現(xiàn)，DTT（逆轉(zhuǎn)硫巰基化的還原劑）的處理可以阻斷外源H2S對USP8去泛素化的影響以及USP8與parkin的相互作用。

研究結(jié)論：外源性H2S通過S-硫巰基化促進了USP8介導(dǎo)的parkin去泛素化。

?

5.外源H2S通過激活USP8/parkin信號通路上調(diào)線粒體自噬??? ?

????????實驗表明，在沒有USP8的情況下，parkin的泛素化水平明顯增加。parkin對Mfn2的泛素化對于調(diào)控線粒體自噬有重要作用。作者發(fā)現(xiàn)在高血糖和高脂血癥下，外源性H2S增加了Mfn2的泛素化水平，而USP8 siRNA處理下則沒有增加。? ? ?

????????實驗顯示，在USP8 siRNA作用下，parkin在線粒體中的表達減少，而在細胞質(zhì)中的表達增加。進一步的研究表明，parkin轉(zhuǎn)位到線粒體的增加主要不是parkin表達的增加所致。此外，轉(zhuǎn)染USP8 siRNA的細胞在不同處理條件下線粒體LC3B的表達均降低。

研究結(jié)論：USP8介導(dǎo)的parkin去泛素化對線粒體自噬至關(guān)重要，它可以改善糖尿性心肌病的線粒體形態(tài)。

結(jié)論與討論

????????研究表明， H2S可以改善db/db小鼠心臟損傷,并改善高血糖和高脂誘導(dǎo)的新生大鼠心肌細胞的損傷H2S的這種保護作用可能部分歸因于S-硫疏基化的修飾激活了USP8，這可能促進了parkin移位到線粒體中，從而促進線粒體自噬。以上研究證據(jù)為糖尿病心肌病變中H2S抗氧化作用的機制提供了新的見解。

?

Thank you!

?

原文鏈接：https://www.aginganddisease.org/EN/10.14336/AD.2019.0524