徐州医科大学团队揭示血小板线粒体氧化损伤修复的新机制

为探索MTH1是否在血小板内表达，研究人员使用不同抗体及免疫电镜证实MTH1在血小板内表达，且定位在线粒体中（图1）。为进一步研究其在血小板功能和血栓形成中的作用，研究人员使用赛业生物定制MTH1^flox/flox小鼠构建了巨核细胞/血小板特异性MTH1敲基因小鼠，发现血小板MTH1缺失小鼠体内止血和动静脉血栓形成显著受损。

图1 MTH1在血小板中的表达及在止血和血栓中的作用^[6]

为探索MTH1对体外血小板功能的影响，研究者分离血小板，使用不用激活剂来刺激血小板，发现，MTH1缺失显著降低了凝血酶（GPCR受体的激动剂）介导的血小板活化、聚集能力、钙离子动员、促凝活性和线粒体ATP产生（图2），但不影响胶原相关多肽（CRP）（GPVI受体的激动剂）介导的血小板功能。

图2 MTH1对血小板聚集、颗粒释放、aIIbb3活化、钙动员和线粒体ATP的影响^[6]

进一步分析发现，MTH1缺失显著增加了凝血酶而不是 CRP诱导的血小板线粒体氧化损伤。其原因是凝血酶而不是CRP可诱导血小板线粒体ROS产生，进而引起线粒体氧化损伤（图3）。

图3 MTH1对血小板线粒体氧化损伤的影响^[6]

为进一步探索MTH1对血小板信号通路的影响，研究者进行了定量磷酸化蛋白组学分析，鉴定到多种具有显著差异的磷酸化蛋白，KEGG分析发现这些差异的磷酸化蛋白主要富集在血小板活化、MAPK和Rap1信号通路。此外，显著差异的磷酸化蛋白中有2个定位于线粒体，一个参与调控线粒体代谢（Slc25a1），另一个参与调控线粒体蛋白合成（Slirp）（图4）。

图4 定量磷酸化蛋白组学分析^[6]

由于MTH1参与DNA氧化损伤，其缺失可能影响DNA的转录、蛋白翻译和合成等，研究人员接下来检测了MTH1缺失对线粒体蛋白合成和表达的影响，发现线粒体基因编码的蛋白MT-CO1（细胞色素C氧化酶I，线粒体氧化呼吸链复合物4的主要亚基）的蛋白和基因表达水平在刺激后的MTH1敲除血小板中显著降低（图5），而核基因组编码的蛋白表达水平并未显著改变。MT-CO1表达的降低主要原因是在所有线粒体DNA中，MT-CO1基因中G碱基含量最高，而MTH1的主要功能参与修复氧化的G碱基，这样将导致MTH1缺失后无法修复氧化的碱基，进而使MT-CO1的表达显著降低。

图5 MTH1敲除后引起MT-CO1水平的降低^[6]

为验证MTH1是否在人血小板发挥相同作用，研究者使用了MTH1抑制剂TH588，结果发现抑制人血小板MTH1显著降低了凝血酶而不是CRP诱导的血小板功能。此外，抑制人血小板MTH1显著增加了凝血酶诱导的血小板线粒体氧化损伤（图6）。

图6 MTH1在人血小板功能中的作用^[6]

本研究利用巨核细胞/血小板特异性MTH1敲基因小鼠及定量磷酸化蛋白组学等方法，发现MTH1对血小板线粒体氧化应激发挥保护作用并参与调控G蛋白偶联受体（GPCR）介导的血小板功能和血栓形成，提示MTH1可能是预防血栓性疾病的潜在治疗靶点。

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