研究背景与目的

该研究由江苏大学附属医院心内科及江苏大学心血管疾病研究所的臧光耀、徐思婷、孙振等研究人员，在通讯作者王中群的指导下完成，发表于 *Nature Communications*（2025年）。研究聚焦于糖尿病心肌梗死（diabetic myocardial infarction, DMI）后血管新生障碍的分子机制。心肌梗死后，代偿性血管新生对维持左心室功能至关重要，但糖尿病环境严重损害这一过程，导致DMI患者预后不良。既往研究表明，乳酸不仅是代谢底物，还可通过蛋白质乳酸化（lactylation）修饰调控基因表达和细胞功能，但乳酸化在DMI中的作用尚不清楚。本研究旨在探索DMI后血管新生障碍中蛋白质乳酸化的变化及其潜在治疗靶点。

研究流程与方法

研究首先建立糖尿病小鼠心肌梗死模型，通过腹腔注射链脲佐菌素（streptozotocin, STZ）诱导糖尿病，随后结扎左前降支冠状动脉诱导心肌梗死。小鼠分为假手术组（sham）、糖尿病假手术组（dsham）、心肌梗死组（MI）和糖尿病心肌梗死组（DMI）。通过TTC染色、主动脉环实验、Masson三色染色和心脏超声评估梗死面积、血管新生能力、心肌纤维化和心功能。结果显示DMI小鼠梗死面积更大、内皮细胞出芽减少、胶原沉积增加、左心室射血分数（LVEF）和短轴缩短率（FS）进一步下降。

为全面描绘DMI后乳酸化修饰谱，研究者取四组小鼠梗死边缘区组织，进行基于液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）的乳酸化蛋白质组学分析。共鉴定到237个蛋白质上的805个乳酸化位点，其中183个蛋白质上的646个位点具有定量信息。通过比较MI/sham和DMI/MI的差异乳酸化蛋白，发现DMI/MI比较中62个蛋白质的90个位点发生显著变化，其中IDH2（isocitrate dehydrogenase 2）的K272位点乳酸化升高最为显著。

随后，研究者分离原代小鼠心脏微血管内皮细胞（cardiac microvascular endothelial cells, CMECs），构建高糖缺氧（high glucose oxygen deprivation, HOD）环境模拟DMI损伤。通过免疫共沉淀（co-immunoprecipitation, Co-IP）和自制的IDH2-K272乳酸化特异性抗体（IDH2-K272la）验证了IDH2-K272乳酸化在DMI边缘区和HOD处理的CMECs中显著升高。转染IDH2 K272R突变质粒抑制该位点乳酸化后，CMECs的增殖、迁移和管腔形成能力均显著下降，提示K272乳酸化对血管新生有保护作用。

为验证体内功能，研究者构建了内皮细胞特异性IDH2-K272R敲入小鼠（idh2ec-K272r）。该小鼠在DMI后表现出梗死面积增大、血管新生能力下降、心肌纤维化加重以及心功能进一步恶化，证实了IDH2-K272乳酸化在体内促进血管新生和保护心功能。

主要结果

机制上，研究者发现IDH2-K272乳酸化通过阻断caveolin-1（CAV1）与内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase, eNOS）的相互作用来激活eNOS。在DMI边缘区和HOD处理的CMECs中，eNOS磷酸化水平显著降低，而idh2ec-K272r小鼠心肌组织中eNOS磷酸化进一步下降。通过免疫沉淀-质谱联用（IP-MS）筛选IDH2结合蛋白，发现CAV1是IDH2的相互作用蛋白。分子对接模拟显示IDH2与CAV1的CSD结构域（氨基酸83-101）结合。Co-IP实验证实K272R突变减少了IDH2与CAV1的结合，同时增加了CAV1与eNOS的结合。通过构建CAV1截短体质粒，进一步证明IDH2与CAV1的CSD结构域直接结合，从而竞争性阻断CAV1-eNOS相互作用，最终促进eNOS活性和一氧化氮（NO）生成。

研究者还鉴定了IDH2乳酸化的修饰酶。通过IP-MS筛选与IDH2相互作用的酰基转移酶和去酰基化酶，发现ACAT1（acetyl-CoA acetyltransferase 1）和HDAC1（histone deacetylase 1）分别是IDH2的乳酸转移酶和去乳酸化酶。高糖缺氧条件下ACAT1表达升高而HDAC1表达下降，与IDH2乳酸化水平变化一致。使用ACAT1抑制剂avasimibe可降低IDH2-K272乳酸化，减少IDH2-CAV1结合，增加CAV1-eNOS结合，抑制CMECs增殖、NO生成和管腔形成；而HDAC1抑制剂entinostat则产生相反效果。此外，单羧酸转运体1（monocarboxylate transporter 1, MCT1）介导的乳酸转运是IDH2乳酸化的底物来源。外源性乳酸钠可升高细胞内乳酸浓度并促进IDH2-K272乳酸化，而MCT1抑制剂AZD3965则阻断这一过程。

药理学干预方面，研究者发现SGLT2抑制剂恩格列净（empagliflozin, EMPA）能显著增强HOD处理的CMECs和DMI小鼠梗死边缘区中IDH2-K272乳酸化水平。EMPA通过促进IDH2-CAV1结合、减少CAV1-eNOS相互作用，改善CMECs的增殖、NO生成和管腔形成，并减轻DMI小鼠的梗死面积、心肌纤维化和心功能下降。然而，在idh2ec-K272r小鼠中，EMPA的这些保护作用大部分消失，表明IDH2-K272乳酸化是EMPA发挥心血管保护作用的关键下游机制。

结论与意义

本研究首次揭示了IDH2-K272乳酸化在DMI后血管新生障碍中的关键保护作用。研究发现，DMI高糖缺氧环境下乳酸生成增多，通过MCT1转运进入内皮细胞，在ACAT1催化下使IDH2第272位赖氨酸发生乳酸化。乳酸化的IDH2增强与CAV1的结合，竞争性阻断CAV1与eNOS的相互作用，减轻eNOS活性损伤，促进内皮细胞增殖、迁移、管腔形成和血管新生，最终改善DMI后的心功能。内源性去乳酸化酶HDAC1则对该修饰起负向调控作用。更重要的是，临床上广泛使用的降糖药物恩格列净通过增强IDH2-K272乳酸化发挥心血管保护效应。该研究不仅阐明了糖尿病心肌梗死后血管新生障碍的新机制，也为DMI的治疗提供了蛋白质乳酸化这一潜在新靶点，并为恩格列净的心血管获益提供了新的分子解释。

研究亮点

本研究的亮点在于：首次绘制了DMI小鼠心肌梗死边缘区的乳酸化蛋白质组图谱，并鉴定出IDH2-K272为关键调控位点；揭示了IDH2乳酸化通过竞争性阻断CAV1-eNOS相互作用激活eNOS的新机制；发现了ACAT1和HDAC1分别作为IDH2乳酸化的“写入器”和“擦除器”；证明了恩格列净通过增强IDH2乳酸化改善DMI后血管新生和心功能，桥接了临床药物与翻译后修饰调控。研究综合运用了乳酸化蛋白质组学、IP-MS、分子对接模拟、条件性基因敲入小鼠和多种功能实验，从分子、细胞到整体动物水平系统验证了IDH2乳酸化的功能与机制，为DMI的精准治疗提供了重要依据。