心肌梗死治疗的首要目标是尽快恢复心脏血流，以最大程度地减少心肌损伤的范围。尽管及时再灌注本身具有明显的益处，但它也可能悖论性地引发额外的心肌损伤，这一现象被称为心肌缺血-再灌注损伤(myocardial ischemia-reperfusion injury, MIRI)。近年来，MIRI的病理生理和分子机制逐渐被揭示，涉及多种因素，包括氧化应激、炎症反应、钙超载、内皮功能障碍，以及微血管灌注障碍。唐其柱团队近年来聚焦心肌缺血再灌注发病机制展开系统研究，2022年在Acta Pharmaceutica Sinica B上发表文章，提出心脏成纤维细胞中的热休克蛋白47在心肌缺血再灌注中加剧心肌损伤。2023年，在Nature Communications上发表文章，提出心肌细胞中的转录因子免疫球蛋白重链增强子结合转录因子3互作蛋白40 (Tisp40)可以预防心肌缺血再灌注诱导的氧化应激、细胞凋亡等。2024年，在Cardiovascular Research上发表文章，发现经皮冠状动脉再成形术(PCI)后，抑制血管生成蛋白1 (Isthmin-1)水平越低，患者的预后越差，并提出Isthmin-1靶向αvβ5整合素预防心肌缺血再灌注损伤。

HINT3属于组氨酸三联体(HIT)超家族，其特征为位于C末端的活性位点基序His-X-His-X-His-XX，其中X代表疏水残基。最新研究表明，HIT家族广泛参与心血管疾病的发生发展，如HINT1可预防心肌肥厚、HINT2可以改善心脏缺血再灌注中微血管损伤以及通过调节线粒体复合物I的装配与活性来减轻心脏重构。相比之下，HINT3在心血管疾病中的研究暂无，特别是HINT3在心脏缺血再灌注损伤中的作用机制尚不清楚。

2025年8月4日，武汉大学人民医院唐其柱团队在Advanced Science发表了题为“The Role of HINT3 in Myocardial Ischemia‐Reperfusion Injury in Male Mice: Mechanisms Involving SDHA and its Acetylation”的研究论文，揭示了HINT3通过调节心肌细胞SDH的活性，减少MIRI活性氧的产生，最终减轻心肌缺血再灌注损伤。该研究为我们理解心肌缺血再灌注损伤的分子机制提供了新视角，也为寻找心肌保护的新策略指明了思路。

首先，通过对小鼠心肌缺血再灌注损伤的转录组数据(GSE255933)分析发现，在心肌缺血再灌注损伤的心脏组织中HINT3表达降低。研究者通过小鼠心脏I/R模型发现，在小鼠心肌缺血再灌注的组织、OGD/R诱导的大鼠乳鼠心肌细胞中以及人源性心肌细胞系AC16细胞中，HINT3表达水平显著降低。而OGD/R诱导的大鼠乳鼠成纤维细胞中HINT3表达不变，提示HINT3可能在心肌细胞中参与心脏缺血再灌注的发生发展。

为了明确HINT3在MIRI中是否发挥作用，研究者通过构建Cre-LoxP系统诱导心肌细胞特异性HINT3敲除小鼠以及Cre激活型Rosa26-LSL转基因系统过表达小鼠心肌细胞中的HINT3。通过体内实验发现，心肌特异性HINT3基因敲除(HINT3^CKO)小鼠在I/R模型中会显著加重心肌损伤。与对照小鼠相比，HINT3^CKO小鼠在I/R后出现更大的心肌梗死面积，心功能指标明显恶化。同时，缺乏HINT3导致线粒体超微结构更严重的损害。相反，在HINT3转基因过表达(HINT3^TG)小鼠中，I/R造成的心肌损伤得到了明显缓解。这些研究发现为进一步研发靶向改善MIRI提供理论依据。

其次，为了验证HINT3是否在转录水平影响MIRI，研究者通过RNA-seq技术发现心肌细胞HINT3特异性敲除会显著增加凋亡相关基因的表达，GO和KEGG富集分析发现细胞凋亡相关通路在I/R损伤后的HINT3^CKO组中显著富集。随后研究者通过组织病理及分子生物学技术发现，HINT3^CKO组心脏组织中凋亡阳性细胞比例升高(TUNEL染色检测)以及凋亡相关蛋白(如Bax/Bcl-2、Caspase-3裂解片段等)变化提示凋亡增强。在细胞实验中，研究者使用OGD/R模型发现，在OGD/R刺激下，使用小干扰RNA敲低HINT3时，心肌细胞的线粒体膜电位下降更为严重。而反过来，通过腺病毒载体过表达HINT3可以改善线粒体膜电位，降低ROS累积，减少细胞死亡。

为了进一步揭示HINT3影响MIRI进展的具体分子机制，研究者通过联合质谱分析和STRING数据库分析，首次鉴定出SDHA(琥珀酸脱氢酶复合物黄素蛋白亚基A)是HINT3的关键互作蛋白。研究者通过对HINT3和SDHA进行截短突变探究其可能的互作结构域发现，HINT3的HinT结构域(46-149 aa)和SDHA的FAD结合2结构域(80-457 aa)互作。其互作区包含了影响SDH活性的K335位点，意味着HINT3的结合可能影响SDHA上Lys335的乙酰化状态，从而影响SDH活性。值得注意的是，线粒体代谢产物在I/R损伤中扮演了关键角色。其中最典型的是琥珀酸(succinate)—缺血期间琥珀酸在心肌内大量堆积，而一旦再灌注恢复氧供，琥珀酸经线粒体琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase, SDH)迅速氧化，驱动线粒体复合物I发生逆向电子转运(RET)，产生过量超氧自由基，这些过量ROS会进一步加重再灌注损伤。

此外研究发现，HINT3的存在可阻止SDHA的过度去乙酰化。正常情况下，HDAC1是一种去乙酰化酶，可对SDHA的Lys335执行去乙酰化修饰。HINT3则通过双重机制来干预这一过程：一方面，HINT3与SDHA结合后占据了HDAC1的作用位点(产生空间位阻效应)，使HDAC1不易接触SDHA底物；另一方面，HINT3还能促进HDAC1蛋白的降解，使细胞内HDAC1水平下调。结果就是，在HINT3充足时，SDHA的Lys335位点保持较高的乙酰化水平，SDH酶活性受到适度抑制。SDH活性的下降意味着再灌注时琥珀酸的氧化被减缓，从而减少线粒体过量ROS的产生。简而言之，HINT3通过抑制HDAC1介导的SDHA去乙酰化，形成了HINT3-HDAC1-SDHA这一新的调控轴，减轻了I/R时的氧化应激，保护了线粒体功能。 

综上，本研究首次阐明了HINT3通过HDAC1调控SDHA乙酰化，影响I/R期间线粒体活性氧的产生，进而改善MIRI的病理机制。这一研究发现不仅揭示了心脏缺血再灌注损伤中的HITN3的作用机制，更具有重要的临床意义：HINT3可作为一个全新的潜在干预靶点，通过提高心肌细胞中HINT3的表达或活性，或是模拟其对HDAC1/SDHA通路的调节作用，可能达到减少缺血再灌注损伤的目的。未来研究将进一步探索本研究的临床转化，包括以下几个方向：一是评估HINT3在人类心脏组织中的表达特征及其在临床I/R相关疾病(如心肌梗死、心脏手术等)中的变化趋势；二是开发基于HINT3调控通路的干预手段，例如通过小分子、核酸药物或蛋白质工程手段增强HINT3表达或功能；三是深入剖析HINT3与HDAC1、SDHA相互作用的结构基础和调控机制，为精准设计靶向药物提供依据；四是在大动物模型或临床前研究中验证调控HINT3通路的心肌保护效果与安全性。这些研究将为实现HINT3相关策略在心血管疾病中的临床应用奠定坚实基础。 

本研究由武汉大学人民医院唐其柱团队完成，博士生余嘉彬、姚琪和胡童童为本文共同第一作者，武汉大学人民医院唐其柱教授为本文独立通讯作者。本研究受到重点研发计划、国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、武汉市科技计划项目以及中央高校基本科研业务费专项资金项目的资助。

原文链接：

http://doi.org/10.1002/advs.202503109

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