武汉大学中南医院2026年1月发表38.7分顶刊,揭示ANXA2通过调控PHB2介导的线粒体自噬 改善心肌梗死后心脏损伤与重构的新机制
心肌梗死（MI）后线粒体自噬失衡是导致心肌损伤和不良重构的关键因素，膜联蛋白 A 家族参与自噬调控，但具体分子机制尚未完全阐明。武汉大学中南医院团队通过多组学分析与功能验证发现，ANXA2（膜联蛋白 A2）在人和小鼠梗死心脏中高表达，且循环 ANXA2 水平与急性 MI 患者心肌损伤程度正相关。心肌细胞特异性敲除 ANXA2 可激活 PHB2（ prohibitin 2）介导的线粒体自噬，改善线粒体稳态，减少氧化应激、细胞死亡及炎症浸润，从而减轻梗死面积、改善心功能并抑制不良重构；而 ANXA2 过表达则加剧上述病理过程。机制上，ANXA2 直接与 PHB2 结合，一方面竞争性阻断 PHB2 与 LC3B 的相互作用，另一方面通过 E3 泛素连接酶 TRIM29 诱导 PHB2 的 K48 连接泛素化降解，最终抑制线粒体自噬。该研究首次揭示 ANXA2-PHB2 轴在 MI 病理过程中的调控作用，为 MI 的诊断（ANXA2 作为生物标志物）和治疗（靶向 ANXA2）提供了新视角。
《Circulation》是美国心脏协会的官方旗舰期刊，自1950年创刊以来，已成为全球心血管病学领域最具权威性和影响力的顶级SCI期刊。最新影响因子达38.7，五年影响因子35.9。WOS期刊JCR分区位于CARDIAC & CARDIOVASCULARSYSTEMS、PERIPHERAL VASCULAR DISEASE学科Q1，JIF排名分别为2/231、1/99。中科院期刊分区位于心脏和心血管系统、外周血管病小类一区。心肌梗死（MI）是导致心血管疾病死亡的主要原因之一，其核心病理特征是冠状动脉供血中断引发大量心肌细胞丢失，进而导致梗死区变薄、左心室（LV）重构和缺血性心力衰竭（HF）。左室不良重构是 HF 发生的结构基础，涉及心肌细胞肥大、间质纤维化、炎症浸润等复杂病理过程。线粒体自噬作为选择性清除受损线粒体的特异性自噬形式，在维持线粒体稳态、减少氧化应激和细胞死亡中发挥关键保护作用，是 MI 后心肌修复的重要适应性机制。然而，调控梗死心脏线粒体自噬稳态的内在分子机制仍未完全阐明。
膜联蛋白 A 家族是钙依赖性磷脂结合蛋白，参与细胞膜形成、细胞骨架重构及自噬调控等多种生物学过程。已有研究表明，部分膜联蛋白（如 ANXA1、ANXA5）可通过抑制炎症反应保护 MI 后心脏，而 ANXA3 沉默则促进心肌修复。ANXA2 作为膜联蛋白 A 家族成员，已被报道参与肿瘤、肝脏疾病等的自噬调控，但在 MI 病理过程中的作用及分子机制尚未明确。鉴于 ANXA2 在转录组筛选中被鉴定为心梗相关线粒体自噬核心基因，且其在梗死心脏中显著上调，推测 ANXA2 可能通过调控线粒体自噬参与 MI 后心肌损伤与修复。本研究旨在明确 ANXA2 在 MI 中的作用，揭示其调控线粒体自噬的分子机制，为 MI 的诊断和治疗提供新的生物标志物和治疗靶点。
本研究遵循 “筛选鉴定 - 功能验证 - 机制解析 - 必要性验证” 的系统研究思路，逐步阐明 ANXA2 在 MI 中的作用及机制。首先，通过整合 8 个 GEO 数据集的转录组数据，筛选心梗相关差异表达基因与线粒体自噬基因的交集，鉴定出 ANXA2 为核心候选基因；随后验证 ANXA2 在人和小鼠梗死心脏中的时空表达模式及与心脏损伤的相关性。
其次，构建心肌细胞特异性 ANXA2 敲除（A2-CKO）和过表达（A2OE）小鼠模型，结合 MI 手术，通过血清心肌标志物检测、梗死面积测量、超声心动图和组织学分析，明确 ANXA2 对心梗后心肌损伤和左室重构的体内功能。同时，在体外缺氧培养的新生大鼠心室肌细胞（NRVMs）中，通过 ANXA2 沉默或过表达，检测线粒体自噬、线粒体功能（膜电位、ROS、氧耗率）及细胞损伤（活力、凋亡），验证 ANXA2 的体外作用。
进而，通过免疫沉淀 - 质谱（IP-MS）筛选 ANXA2 的相互作用蛋白，鉴定出线粒体自噬受体 PHB2；通过 Co-IP、GST pull-down 等实验验证两者直接相互作用，并探究 ANXA2 对 PHB2 表达和稳定性的影响及降解途径。随后，明确 ANXA2 调控 PHB2 的分子机制：通过泛素化实验鉴定泛素化类型（K48 连接），筛选并验证 E3 泛素连接酶 TRIM29；通过结构域 mapping 和竞争性结合实验，阐明 ANXA2 对 PHB2 与 LC3B 相互作用的影响。
最后，通过 PHB2 敲低实验（体外 NRVMs 和体内 MI 小鼠），验证 PHB2 在 ANXA2 调控线粒体自噬和心脏保护中的必要性，完成 “ANXA2-PHB2 - 线粒体自噬” 调控轴的闭环验证。
本研究取得以下核心结果：第一，ANXA2 在人和小鼠梗死心脏中特异性高表达。转录组筛选显示 ANXA2 是心梗相关线粒体自噬核心基因，小鼠 MI 后 ANXA2 在梗死边缘区心肌细胞中显著上调，人缺血性心衰心脏中 ANXA2 蛋白表达升高，且急性 MI 患者循环 ANXA2 水平与心肌损伤标志物（CK、LDH）正相关，提示 ANXA2 可作为 MI 的潜在生物标志物。
第二，ANXA2 是 MI 后心肌损伤和左室重构的关键驱动因子。心肌细胞特异性敲除 ANXA2 可减少 MI 后血清心肌标志物释放、缩小梗死面积、改善心功能、抑制心肌肥大和间质纤维化；而过表达 ANXA2 则加剧上述病理改变，证实 ANXA2 对 MI 后心脏具有损害作用。
第三，ANXA2 通过抑制 PHB2 介导的线粒体自噬发挥致病作用。ANXA2 缺失可激活 MI 心脏和缺氧心肌细胞的线粒体自噬，改善线粒体膜电位、减少 ROS 生成、提高线粒体呼吸功能；电镜结果显示 ANXA2 敲除小鼠心肌细胞受损线粒体减少、线粒体自噬小体增多，而 ANXA2 过表达则相反。
第四，ANXA2 调控 PHB2 的双重分子机制：一方面，ANXA2 与 PHB2 直接结合，竞争性阻断 PHB2 与 LC3B 的相互作用，抑制线粒体自噬受体复合物形成；另一方面，ANXA2 通过 E3 泛素连接酶 TRIM29 诱导 PHB2 的 K48 连接泛素化，促进其蛋白酶体降解，降低 PHB2 蛋白稳定性。
第五，PHB2 是 ANXA2 抑制介导心脏保护的必需分子。PHB2 敲低可完全消除 ANXA2 缺失在体外（缺氧心肌细胞线粒体自噬激活、功能改善、损伤减轻）和体内（MI 后心功能改善、重构抑制）的保护作用，证实 ANXA2 的致病作用依赖于对 PHB2 的调控。
Figure 1：ANXA2 在人和小鼠梗死心脏中高表达且与心脏损伤相关通过 8 个 GEO 数据集的转录组分析，筛选出 14 个心梗相关线粒体自噬核心基因，ANXA2 是其中唯一的膜联蛋白 A 家族成员且在梗死心脏中上调最显著；小鼠心梗后，ANXA2 的 mRNA 和蛋白水平呈时间依赖性升高，3 天达峰值，且在梗死边缘区表达最显著，主要定位于心肌细胞；人缺血性心衰心脏中 ANXA2 蛋白表达显著高于正常对照；急性 ST 段抬高型 MI 患者循环 ANXA2 水平显著升高，且与血清 CK、LDH 等心肌损伤标志物呈正相关。
Figure 2：ANXA2 缺失促进缺氧心肌细胞线粒体自噬、改善线粒体功能并减轻损伤缺氧条件下，ANXA2 敲低的新生大鼠心室肌细胞（NRVMs）中，线粒体 LC3B-II 水平升高、P62 水平降低，线粒体自噬体和自噬溶酶体形成增加，mt-Keima 荧光比率升高，提示线粒体自噬激活；ANXA2 缺失改善缺氧导致的线粒体膜电位下降，减少线粒体 ROS 生成，提高基础和最大氧耗率及 ATP 生成；同时恢复细胞活力，减少 LDH 释放和 TUNEL 阳性凋亡细胞；转录组分析显示，ANXA2 敲低下调炎症、氧化应激和细胞死亡相关通路基因表达。
Figure 3：心肌细胞 ANXA2 是心梗后心肌损伤和左室重构的关键驱动因子心梗后 24 小时，ANXA2 敲除（A2-CKO）小鼠血清 CK-MB、LDH、α-HBDH 水平显著低于对照，梗死面积缩小；4 周后，A2-CKO 小鼠左室舒张末期和收缩末期直径减小，射血分数和短轴缩短率升高，梗死瘢痕面积缩小；组织学分析显示，A2-CKO 小鼠心肌细胞横截面积更小，间质纤维化更少；肥大标志物（Anp、Bnp、Myh7）和纤维化标志物（Col1、Col3、Ctgf）的 mRNA 水平显著降低；ANXA2 过表达则加剧上述病理改变。
Figure 4：心肌细胞 ANXA2 损害心梗心脏的线粒体自噬并加速凋亡转录组 KEGG 富集分析显示，A2-CKO 小鼠心脏中上调基因富集于线粒体代谢和心脏功能通路，下调基因富集于重构、炎症和细胞死亡通路；A2-CKO 小鼠心脏线粒体 LC3B-II 水平升高、P62 降低，电镜下受损线粒体减少、线粒体自噬小体增多；同时，心肌炎症浸润（CD11b+、Ly6G + 细胞）、线粒体氧化应激（MitoSOX）和凋亡（TUNEL 阳性细胞、BAX/BCL2 比值、 cleaved caspase 3）显著减轻；ANXA2 过表达则呈现相反效应。
Figure 5：ANXA2 与 PHB2 相互作用促进其蛋白酶体降解IP-MS 筛选发现 PHB2 是 ANXA2 的关键相互作用蛋白，内源性和外源性 Co-IP 及 GST pull-down 验证两者直接结合；缺氧或心梗可增强 ANXA2 与 PHB2 的相互作用，并促进 ANXA2 向线粒体转运；ANXA2 敲低显著升高缺氧 NRVMs 的 PHB2 蛋白水平，过表达则降低，但 ANXA2 对 PHB2 的 mRNA 水平无影响； cycloheximide 实验显示 ANXA2 加速 PHB2 蛋白降解，且该过程可被蛋白酶体抑制剂 MG132 阻断，而溶酶体抑制剂氯喹无影响；小鼠心梗后 PHB2 蛋白水平降低，ANXA2 敲除可恢复其表达。
Figure 6：ANXA2 通过 TRIM29 诱导 PHB2 的 K48 连接泛素化ANXA2 过表达显著增加 PHB2 的多泛素化水平，且主要为 K48 连接型泛素化（K48O 突变体可介导，K48R 突变体则不能）；通过 BioGRID 数据库筛选并验证，TRIM29 是与 PHB2 相互作用的 E3 泛素连接酶；ANXA2 过表达可增强 TRIM29 与 PHB2 的结合；TRIM29 过表达显著增加 PHB2 的 K48 连接泛素化，而 TRIM29 敲低则完全消除 ANXA2 介导的 PHB2 泛素化。
Figure 7：ANXA2 竞争性阻断 PHB2 与 LC3B 的结合结构域 mapping 显示，ANXA2 的 N 端（1-104aa）和 PHB2 的 PHB 结构域（68-185aa，含 LC3 相互作用区域）是两者相互作用的关键区域；GST pull-down 验证 PHB2 与 LC3B 直接结合；ANXA2 过表达可减弱 PHB2 与 LC3B 的相互作用，敲低则增强，提示 ANXA2 竞争性占据 PHB2 与 LC3B 的结合位点；心肌细胞特异性 ANXA2 敲除小鼠中，恢复野生型 ANXA2 可逆转其保护作用，而 PHB2 结合缺陷型 ANXA2 突变体（AAV9-A2M）则不能，证实 ANXA2 与 PHB2 的相互作用是其调控线粒体自噬和心脏重构的关键。
Figure 8：PHB2 敲低消除 ANXA2 抑制的保护作用体外实验中，PHB2 敲低可逆转 ANXA2 敲除介导的缺氧 NRVMs 线粒体自噬激活（线粒体 LC3B-II 升高、P62 降低），恶化线粒体膜电位和 ROS 生成，增加细胞凋亡并降低细胞活力；体内实验中，PHB2 敲低可消除 ANXA2 敲除对心梗小鼠的保护作用，导致左室射血分数下降、梗死面积扩大、心肌细胞肥大和间质纤维化加重；证实 PHB2 是 ANXA2 抑制介导的心脏保护作用的必需分子。
本研究首次系统阐明了 ANXA2 在 MI 病理过程中的关键作用及分子机制，核心贡献在于揭示了 “ANXA2-PHB2 - 线粒体自噬” 调控轴：ANXA2 在梗死心脏中高表达，通过竞争性阻断 PHB2 与 LC3B 结合及促进 TRIM29 介导的 PHB2 K48 泛素化降解，抑制线粒体自噬，加剧心肌细胞损伤和左室重构；而抑制 ANXA2 可稳定 PHB2，激活线粒体自噬，发挥心脏保护作用。该发现不仅丰富了 MI 后线粒体自噬调控的表观遗传网络，还为 MI 的临床管理提供了新方向 ——ANXA2 可作为 MI 诊断和预后评估的生物标志物，靶向 ANXA2-PHB2 轴可能成为 MI 治疗的新型策略。
然而，本研究仍存在一定缺陷：其一，未明确 ANXA2 在 MI 后向线粒体转运的具体机制，缺氧或梗死导致的 ANXA2 亚细胞定位改变的调控因素（如翻译后修饰、钙浓度变化）有待进一步探究；其二，研究主要采用永久性冠状动脉结扎 MI 模型，未涉及临床更常见的再灌注模型，ANXA2 在缺血再灌注损伤中的作用及机制需后续验证；其三，缺乏 ANXA2 特异性抑制剂的临床前实验，未能直接证实靶向 ANXA2 的治疗潜力；其四，动物实验未充分考虑性别差异，现有结果主要基于雄性小鼠，需验证该调控轴在雌性小鼠中的适用性；其五，未深入探究 ANXA2 对整体自噬的影响，无法排除 ANXA2 通过调控非选择性自噬参与 MI 病理过程的可能性。未来研究可围绕上述缺陷展开，进一步完善 ANXA2 的调控网络，推动相关靶点的临床转化。
参考文献
Deng KQ, Xu Z, Wang QX, Cai HH, Fan D, Wu Q, Zhang XJ, Zhang P, She ZG, Liu X, Li X, Lu Z. Inhibition of Annexin A2 Facilitates PHB2-Mediated Mitophagy in Cardiomyocytes to Alleviate Cardiac Injury and Remodeling After Infarction. Circulation. 2026 Jan 6. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.125.077780. Epub ahead of print. PMID: 41492949.
