南华大学附属长沙中心医院团队Aging Cell：心肌衰老为什么越拖越难逆？USP45-CFTR轴给出线索
导读
2026 年 Aging Cell 发表文献“A Non-Channel Function of CFTR: Attenuating Mitochondrial Oxidative Stress and Cardiomyocyte Senescence via Stabilization by USP45”，DOI：10.1111/acel.70610。文献来自南华大学衡阳医学院附属长沙中心医院心血管内科等机构，核心内容是把 CFTR 从传统“氯离子通道”语境中抽离出来，放到心肌细胞衰老、线粒体氧化应激和钙稳态失衡的链条中重新定位。
研究证据从房颤患者左心耳组织展开，再进入 D-gal 诱导小鼠心肌衰老模型和新生小鼠心肌细胞机制实验。房颤相关心肌组织中，SA-β-gal、p16、p21、p53 升高，CFTR 表达下降，且 CFTR 与衰老标志物呈负相关；D-gal 模型中，心肌结构紊乱、胶原沉积、EF/FS 下降、氧化应激增强和线粒体功能损伤同步出现，CFTR 下调贯穿其中。
**1. 核心新发现：**CFTR 不只是心肌衰老过程中的伴随下降指标。CFTR 过表达后，D-gal 诱导的 MDA 升高、SA-β-gal 增强、p16/p21/p53 上调和 SASP 因子释放被部分压低，SOD、GSH-Px、CAT、ATP 与线粒体功能指标向保护方向回升。
**2. 机制链条：**USP45 与 CFTR 结合，去除 K48 连接泛素链，稳定 CFTR 蛋白；CFTR 维持 PMCA 相关 Ca²⁺ 外排，降低细胞内 Ca²⁺/Cl⁻ 负荷，从而减轻线粒体膜电位下降、能量代谢障碍和心肌细胞衰老。PMCA 敲低会削弱 CFTR 上调带来的改善，说明钙稳态是这条轴线中的中间环节。
**3. 量化结果：**D-gal 处理后 MDA 升高，SOD/GSH-Px/CAT 下降，SA-β-gal 和 SASP 信号增强；CFTR 上调后这些变化被部分逆转。USP45 敲低会降低 CFTR 稳定性，K688 位点突变削弱 USP45 对 CFTR 的去泛素化保护，提示 K48 泛素链和 K688 位点共同支撑蛋白稳定性证据。
**4. 研究意义：**研究把“去泛素化—离子稳态—线粒体氧化应激—心肌衰老”串成一条可验证轴线，使 USP45—CFTR—PMCA 成为理解心肌衰老和线粒体损伤关系的具体分子入口。现有证据来自人类组织相关性、D-gal 模型和细胞干预实验，仍属于基础机制研究。
研究背景与目的
心肌细胞衰老会推动心肌纤维化、房颤、心衰、动脉粥样硬化和心肌梗死后修复障碍。衰老心肌通常伴随 DNA 损伤、慢性炎症、线粒体功能受损、氧化应激和细胞周期阻滞，但这些病理环节之间并不是简单并列关系，离子稳态失衡可能位于更靠前的位置。
CFTR 在经典语境中属于囊性纤维化相关氯离子通道，但它也参与细胞内外离子平衡、炎症反应和氧化应激调节。该研究提出的核心问题是：心肌衰老环境中 CFTR 下调是否具有功能意义；CFTR 是否通过 PMCA 和 Ca²⁺/Cl⁻ 稳态影响线粒体；衰老状态下 CFTR 蛋白下降是否来自泛素化降解增强。
文献将研究目的拆成三层：第一，在人类房颤相关心肌组织中确认 CFTR 与衰老标志物的关系；第二，在 D-gal 动物和细胞模型中验证 CFTR 对衰老、氧化应激和线粒体功能的影响；第三，解析 USP45 是否通过稳定 CFTR 蛋白影响 PMCA、钙稳态和线粒体功能。
图1｜D-gal 心肌衰老模型中 CFTR 下降与氧化应激、线粒体损伤并行出现
图1呈现 D-gal 诱导后的整体心肌衰老表型。组织学层面，心肌纤维排列紊乱，胶原沉积增加，SA-β-gal 染色增强；功能层面，EF、FS 下降并伴随心室结构改变；生化层面，MDA 升高，SOD、GSH-Px、CAT 下降；分子层面，p16、p21、p53 与 SASP 因子升高。CFTR 在同一模型中下降，并与 p16、p21、p53 呈负相关，构成后续干预实验的逻辑起点。
研究方法
临床样本来自开放心脏手术中获取的左心耳组织，分为窦性心律、短程房颤和长程永久性房颤。文献检测 SA-β-gal、p16、p21、p53 与 CFTR 表达，并进行相关性分析，用于建立房颤相关心肌衰老与 CFTR 下调之间的组织证据。
动物实验采用 D-gal 诱导小鼠心肌衰老模型，并通过 CFTR 或 USP45 过表达观察组织结构、心功能、氧化应激和衰老标志物变化。细胞实验使用新生小鼠心肌细胞，结合 CFTR 敲低、CFTR 过表达、PMCA 敲低、USP45 过表达和 TEMPO 处理，分析 CFTR 与 PMCA、Ca²⁺/Cl⁻ 稳态和线粒体功能之间的因果关系。
检测体系覆盖多个层级：H&E 和 Masson 染色用于组织结构与纤维化，SA-β-gal 用于细胞衰老，WB/qPCR 用于蛋白与转录表达，ELISA 用于 SASP 因子，MDA/SOD/GSH-Px/CAT 用于氧化应激，TEM、JC-1、Seahorse OCR、ATP 和 NAD⁺/NADH 用于线粒体状态。蛋白稳定性部分使用 MG132、carfilzomib、Co-IP、泛素链突变和 K688R 突变验证 USP45 对 CFTR 的去泛素化作用。
图2｜CFTR 过表达缓解 D-gal 诱导的心肌衰老表型
图2集中展示 CFTR 上调后的干预结果。CFTR 过表达后，D-gal 诱导的心肌纤维紊乱和胶原沉积减轻，血清和心肌组织中的 MDA 被压低，SOD、GSH-Px、CAT 活性回升；SA-β-gal、p16、p21、p53 下降，IL-6、IL-8、TNF-α、CCL2 等 SASP 因子同步降低。该组结果把 CFTR 从“伴随下降指标”推进到“可干预节点”。
主要发现
1. CFTR 下降与房颤相关心肌衰老并行
在人类左心耳组织中，短程房颤和长程永久性房颤组均出现更强的衰老信号。SA-β-gal 染色增强，p16、p21、p53 上调，而 CFTR 表达下降。相关性分析显示，CFTR 与这些衰老标志物呈负相关，说明 CFTR 下降并非只在动物模型中出现，而是与人类心肌组织的衰老状态存在一致联系。
2. CFTR 影响线粒体氧化应激和能量状态
在 D-gal 诱导的心肌衰老模型中，线粒体形态受损、膜电位下降、OCR 下降，ATP 生成和 NAD⁺/NADH 平衡也发生改变。CFTR 过表达能够改善这些线粒体指标，并降低氧化应激水平。相反，CFTR 敲低会加重 D-gal 诱导的衰老标志物升高和线粒体损伤，形成正反两组证据。
3. PMCA 连接 CFTR 与钙稳态
研究进一步把 CFTR 的作用落到离子稳态上。D-gal 处理后，细胞内 Ca²⁺ 和 Cl⁻ 负荷增加；CFTR 上调后，PMCA 相关 Ca²⁺ 外排改善，细胞内 Ca²⁺/Cl⁻ 负荷下降。PMCA 被敲低时，CFTR 过表达对线粒体和衰老表型的保护作用明显减弱，说明 PMCA 不是旁支现象，而是 CFTR 影响线粒体状态的重要中间环节。
图3｜USP45 通过稳定 CFTR 影响 PMCA、钙稳态和线粒体功能
图3把上游蛋白稳定性纳入机制闭环。D-gal 小鼠心肌组织中 USP45 和 CFTR 同时下降；USP45 与 CFTR 可以发生相互作用，并减少 CFTR 的 K48 连接泛素化降解。K688R 突变削弱 USP45 对 CFTR 的稳定作用，说明 K688 位点参与这一去泛素化过程。USP45 过表达能够改善 D-gal 相关衰老和氧化应激，但在 CFTR 被敲低时保护效应明显受限，提示 USP45 的下游效应高度依赖 CFTR。
结论与意义
这项研究的核心结论是：CFTR 在心肌衰老中具有明确的非通道保护功能。它通过维持 PMCA 相关钙稳态，降低 Ca²⁺/Cl⁻ 负荷，减轻线粒体氧化应激和能量代谢障碍，从而缓解心肌细胞衰老。USP45 则位于更上游，通过去泛素化维持 CFTR 蛋白稳定性。
研究意义在于把心肌衰老中的多个常见现象——离子紊乱、线粒体损伤、氧化应激、SASP 因子和结构纤维化——整合到 USP45—CFTR—PMCA 轴中。该轴线为心肌衰老机制研究提供了更具体的分子入口，也为后续围绕 CFTR 稳定性、PMCA 功能和线粒体氧化应激的干预研究提供基础。
局限性与未来方向
现有证据仍以基础研究为主。人类组织部分来自房颤相关左心耳样本，能够提供相关性线索，但不能直接证明 CFTR 下调导致房颤或心肌衰老。D-gal 模型可以模拟部分衰老特征，却不能覆盖自然衰老、代谢病、缺血、压力负荷等复杂病理环境。
未来方向需要进入更接近临床的验证层面，包括自然老龄动物、不同心脏疾病模型、心肌特异性 CFTR/USP45 操作，以及人群组织或血液标志物的纵向分析。若 USP45—CFTR—PMCA 轴在更多模型中保持一致，其转化价值才会更加清晰。
参考文献
A Non-Channel Function of CFTR: Attenuating Mitochondrial Oxidative Stress and Cardiomyocyte Senescence via Stabilization by USP45. Aging Cell. 2026;25:e70610. DOI: 10.1111/acel.70610.