日本研究团队发现氧化型谷胱甘肽（GSSG）可以通过修饰一种关键蛋白来保护心脏组织，这可能为缺血性心力衰竭提供一种新的治疗方法。
一项由日本研究人员进行的新研究表明，通常被称为细胞能量工厂的线粒体可能是旨在减轻或逆转心力衰竭疗法的关键靶点。
通过使用小鼠和人类心肌细胞系进行实验，研究人员发现通常与细胞损伤相关的分子标记实际上可能在心脏中具有保护作用，特别是在心力衰竭期间。他们的研究结果发表在《自然通讯》上，确定了在低氧条件下（如心脏病发作后）帮助保护心脏组织的一种特定蛋白质修饰。
“心肌线粒体的主要作用是维持高能量生产，同时保持细胞内的氧化还原平衡，”日本国立生理科学研究所（NIPS）心血管信号分部项目副教授、本研究的第一作者西村明之说。“由于活性氧（ROS）及其衍生电化学物质的积累导致的氧化应激被认为会加剧缺血性（低氧）心脏病的预后。”
活性物种如活性氧（ROS）、活性氮（RNS）和环境电化学物质可以与蛋白质中的半胱氨酸残基反应形成加合物，导致蛋白质功能障碍并加剧心力衰竭。在这项研究中，我们发现了一种新的氧化还原药理学概念，即利用氧化型谷胱甘肽而不是GSH对半胱氨酸残基进行超硫化（Cys-SnSH；n≥1），以保护蛋白质功能。
线粒体通常为细胞提供能量，并通过平衡维持生命的氧化还原反应来帮助维持体内平衡。这些反应涉及电子的转移，其中被氧化的分子失去电子，而被还原的分子获得电子。这种交换的不平衡会导致氧化应激，从而导致细胞损伤。
“由增加的活性氧生成引起的氧化应激是缺血性心脏病的一个关键特征，并被认为参与了心力衰竭的发展和进展，”西村说。“因此，已经进行了多项针对氧化应激的临床研究，以改善心力衰竭患者的预后，但大多数都失败了。”
氧化应激的程度可以通过GSSG水平来表示，GSSG是抗氧化剂谷胱甘肽（GSH）的氧化形式，它有助于修复身体损伤。在健康状态下，GSH应该比GSSG多得多。两者之间的比率越低——GSSG越多——就越有可能存在持久的氧化损伤。
然而，西村说，具体的研究表明增加GSH并不能改善预后。
在这项研究中，研究人员分析了GSSG是否可能是解决方案。他们发现，在低氧引起的心脏损伤后，GSSG修饰了一种名为Drp1的蛋白质上的含硫氨基酸，从而保护了线粒体的功能。研究人员表示，这保护了心脏，因为如果没有足够的氧气，线粒体会变得失调并造成进一步的损害——包括心力衰竭。
“这些发现证明了GSSG在缺血性慢性心力衰竭治疗中的突破性潜力，”西村说，并指出该团队接下来计划调查基于硫的氧化还原反应是否在其他器官系统（不仅仅是心血管系统）的疾病进展中起主要作用。
参考文献：“基于多硫化物的dynamin相关蛋白1增容可防止小鼠缺血性硫化物分解代谢和心力衰竭”，Akiyuki Nishimura, Seiryo Ogata, Xiaokang Tang, Kowit Hengphasatporn, Keitaro Umezawa, Makoto Sanbo, Masumi Hirabayashi, Yuri Kato, Yuko Ibuki, Yoshito Kumagai, Kenta Kobayashi, Yasunari Kanda, Yasuteru Urano, Yasuteru Shigeta, Takaaki Akaike and Motohiro Nishida, 2025年1月2日，《自然通讯》。DOI: 10.1038/s41467-024-55661-5
资助来源：日本科学技术厅、日本学术振兴会、日本文部科学省、生命与生活系统探索研究中心联合研究、日本医疗研究开发机构、住友基金会、内藤基金会、吸烟研究基金会
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