Circulation | 武汉大学中南医院鲁志兵教授团队：靶向心肌细胞线粒体自噬内在“刹车”蛋白ANXA2，为心梗后心衰治疗提供新策略

首先，研究团队通过分析急性心肌梗死模型的基因表达数据，发现ANXA2是调控心肌损伤修复过程中线粒体自噬的关键候选基因。进一步的研究表明，ANXA2在小鼠及人类缺血性心力衰竭的心脏组织中表达均显著上调，且其循环水平与心肌损伤程度呈正相关。

图1. ANXA2在小鼠和人梗死心脏中高表达且与心肌损伤程度呈正相关

随后，研究者在体外细胞模型中初步验证了ANXA2对线粒体自噬和心肌细胞缺氧损伤的调控作用。结果表明，敲低ANXA2能够促进心肌细胞线粒体自噬，抑制线粒体膜电位的崩溃，改善线粒体功能障碍与氧化应激反应，最终减轻缺氧诱导的心肌细胞损伤。 

图2. ANXA2缺失促进线粒体自噬，改善线粒体功能障碍，减轻心肌细胞损伤

团队进一步应用心肌细胞特异性ANXA2基因敲除小鼠，构建心肌梗死模型，通过相关表型评价，系统研究了ANXA2对心肌梗死的调控作用。结果显示，敲除ANXA2可以显著缩小梗死面积、抑制心室重构并改善心功能，提示ANXA2是心肌梗死后心肌损伤及心室重构的关键驱动因子。 

图3. ANXA2是心肌梗死后心肌损伤及心室重构的关键驱动因子

接下来，通过转录组学分析聚焦ANXA2敲除引发的下游关键分子生物学事件。结果显示，心肌细胞特异性ANXA2基因敲除引起一系列与线粒体功能相关的基因显著上调。进一步的在体实验结果表明，敲除ANXA2可以维持线粒体功能，减轻氧化应激、细胞死亡及炎症浸润。 

图4. ANXA2敲除改善线粒体自噬，减轻梗死后心肌损伤

为了深入研究ANXA2调控线粒体自噬的分子机制，研究者进行了免疫沉淀串联质谱分析，并结合相应的分子生物学验证，发现线粒体自噬受体PHB2可能是ANXA2调控功能的潜在下游靶标。结果表明，在缺氧刺激下ANXA2能够转位至线粒体，与PHB2相互作用，并促进其蛋白酶体降解。 

图5. ANXA2与PHB2相互作用促进其蛋白酶体降解

进一步的机制研究表明，ANXA2通过募集E3泛素连接酶TRIM29，介导PHB2发生K48泛素化。 

图6. ANXA2通过TRIM29诱导PHB2发生K48泛素化

此外，研究者通过ANXA2和PHB2的互作结构域筛选发现，ANXA2能够竞争性占据PHB2与LC3的结合区域，抑制PHB2和LC3的结合，进而阻碍线粒体自噬。进一步通过体内的功能性回补实验证实，ANXA2对线粒体自噬和心肌梗死的调控作用依赖于其与PHB2的相互结合。 

图7. ANXA2竞争性抑制PHB2与LC3的结合

最后，为了明确ANXA2对线粒体自噬和心肌梗死的影响是否依赖PHB2的功能，研究者进行了体内和体外的逆转实验。结果表明，敲低PHB2能够逆转ANXA2敲除所带来的保护效应，提示PHB2是抑制ANXA2发挥线粒体自噬和心肌保护作用不可或缺的下游分子。 

图8. 敲低PHB2可逆转抑制ANXA2所带来的保护作用

综上所述，这项研究首次阐明了ANXA2是抑制线粒体自噬的关键“刹车”分子，其通过竞争性结合并促进线粒体自噬受体PHB2的泛素化降解这一双重机制，负向调控心梗后线粒体自噬。这一发现深化了对心梗后线粒体自噬调控机制的理解，为防治心肌损伤与心力衰竭提供了新的干预靶点。

机制示意图