當(dāng)心臟的冠狀動(dòng)脈突然阻塞，心肌梗死便發(fā)生了。這場(chǎng)"心臟地震"會(huì)導(dǎo)致大量心肌細(xì)胞死亡，而成年人的心肌細(xì)胞幾乎無(wú)法再生。于是，心臟只能通過形成疤痕組織來(lái)"修補(bǔ)"損傷區(qū)域。但這種修復(fù)方式是一把雙刃劍——雖然暫時(shí)穩(wěn)定了心臟結(jié)構(gòu)，卻可能導(dǎo)致心臟逐漸擴(kuò)大、收縮無(wú)力，最終走向心力衰竭的深淵。

在這一修復(fù)過程中，血管生成（angiogenesis）扮演著關(guān)鍵角色。新血管的形成如同為受損區(qū)域搭建"補(bǔ)給線"，為組織提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)，從而減輕疤痕形成，保護(hù)心臟功能。然而，驅(qū)動(dòng)這一過程的分子機(jī)制仍有許多未解之謎，特別是髓系細(xì)胞（包括單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）與內(nèi)皮細(xì)胞之間的"對(duì)話"如何指導(dǎo)血管生成，尚不完全清楚。

正是在這一背景下，Polten等人在《Science Translational Medicine》上發(fā)表了他們的最新發(fā)現(xiàn)。他們聚焦于一個(gè)僅有75個(gè)氨基酸的微蛋白BRICK1（簡(jiǎn)稱BRK1），該蛋白原本是細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白調(diào)節(jié)復(fù)合物WAVE的組成部分，從未被發(fā)現(xiàn)具有細(xì)胞外功能。研究人員通過臨床前小鼠模型證明，BRK1在心肌梗死后被髓系細(xì)胞釋放到細(xì)胞外空間，成為驅(qū)動(dòng)梗死區(qū)域血管生成不可或缺的因子。

為開展這項(xiàng)研究，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了多種關(guān)鍵技術(shù)：建立了小鼠心肌梗死再灌注模型模擬臨床情況；通過髓系細(xì)胞特異性基因敲除（Cre-loxP系統(tǒng)）和抗體中和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證BRK1功能；利用蛋白質(zhì)組學(xué)分析BRK1釋放動(dòng)力學(xué)；采用磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)解析下游信號(hào)通路；使用重組BRK1進(jìn)行治療效果評(píng)估；并分析了人類心肌梗死患者組織樣本和血漿標(biāo)本。

研究人員發(fā)現(xiàn)，BRK1在假手術(shù)小鼠心肌中表達(dá)較弱，但在心肌梗死后第3天梗死區(qū)域表達(dá)達(dá)到峰值。通過免疫熒光顯微鏡和單細(xì)胞RNA測(cè)序確認(rèn)，BRK1主要在髓系細(xì)胞（單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞）中表達(dá)。重要的是，靶向液相色譜-多反應(yīng)監(jiān)測(cè)質(zhì)譜檢測(cè)顯示，心肌梗死后小鼠血漿BRK1濃度顯著升高，而WAVE2等其他WRC亞基并未增加。人類數(shù)據(jù)同樣支持這一發(fā)現(xiàn)：急性心肌梗死死亡患者的心臟組織中BRK1表達(dá)升高，且患者血漿BRK1濃度在急性期（7天）高于穩(wěn)定期（6個(gè)月）。

研究揭示BRK1并非通過常規(guī)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體途徑主動(dòng)分泌，而是在髓系細(xì)胞死亡過程中被動(dòng)釋放。用TNF（腫瘤壞死因子）和CHX（放線菌酮）誘導(dǎo)人單核細(xì)胞THP-1死亡時(shí)，BRK1隨著細(xì)胞從凋亡進(jìn)展到繼發(fā)性壞死而逐漸積累在培養(yǎng)上清中。蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示，BRK1的釋放早于大多數(shù)其他胞質(zhì)蛋白。雖然部分BRK1存在于凋亡小體中，但大部分以游離形式存在。通過表達(dá)白喉毒素受體的轉(zhuǎn)基因小鼠模型證實(shí)，髓系細(xì)胞死亡確實(shí)觸發(fā)了體內(nèi)BRK1的釋放。

髓系細(xì)胞特異性敲除Brk1（Brk1^fl/flCre小鼠）導(dǎo)致心肌梗死后瘢痕增大、左心室擴(kuò)張和收縮功能惡化。這種不良重塑與梗死區(qū)域微血管形成受損有關(guān)：敲除小鼠梗死邊緣區(qū)毛細(xì)血管密度降低、內(nèi)皮細(xì)胞增殖減少、毛細(xì)血管灌注受損。而在基線條件下或梗死遠(yuǎn)端區(qū)域，毛細(xì)血管密度并無(wú)差異，表明BRK1缺失特異性影響了缺血損傷后的血管生成。

重組BRK1能以低半數(shù)有效濃度（4.6 ng ml^-1）促進(jìn)人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞增殖，加速劃痕愈合，并刺激梗死組織外植體的內(nèi)皮細(xì)胞出芽。研究人員還開發(fā)了BRK1中和抗體（nAb），發(fā)現(xiàn)其能抑制BRK1的促血管生成作用。在心肌梗死小鼠中，nAb治療重現(xiàn)了基因敲除表型：瘢痕增大、心功能惡化、血管生成受損，證明細(xì)胞外BRK1確實(shí)在心肌梗死修復(fù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示，BRK1和VEGFA（血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A）具有重疊但不同的磷酸化特征。計(jì)算模型預(yù)測(cè)BRK1會(huì)激活多種蛋白激酶，特別是MAPK1/3。實(shí)驗(yàn)證實(shí)BRK1通過小GTP酶RAP1激活MAP2K1/2（促分裂素原活化蛋白激酶激酶1和2）-MAPK1/3信號(hào)通路。siRNA（小干擾RNA）敲低RAP1A或RAP1B或使用MAP2K1/2抑制劑PD98059，均能阻斷BRK1的促血管生成效應(yīng)。

RNA測(cè)序顯示BRK1引起內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組顯著改變，且這些變化可被PD98059減弱。在36個(gè)差異磷酸化的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子中，視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（Rb）因在多處位點(diǎn)發(fā)生高磷酸化而引起關(guān)注。BRK1促進(jìn)Rb在T373、S807和S811位點(diǎn)的磷酸化，導(dǎo)致核內(nèi)Rb減少和E2F靶基因表達(dá)增加。siRNA敲低Rb或E2F1均影響B(tài)RK1的促血管生成作用，證明Rb-E2F信號(hào)通路是BRK1發(fā)揮作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

研究人員探索了重組BRK1的治療潛力。確定最佳給藥方案（再灌注時(shí)左心室腔注射10μg BRK1，隨后皮下輸注7天，10μg/天）后，發(fā)現(xiàn)治療可縮小瘢痕、改善心功能、增加梗死邊緣區(qū)毛細(xì)血管密度。值得注意的是，BRK1治療還減少了梗死面積，降低心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，血漿心肌肌鈣蛋白T濃度也較低。體外實(shí)驗(yàn)表明，BRK1通過激活A(yù)kt信號(hào)通路保護(hù)心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞免受模擬缺血再灌注誘導(dǎo)的凋亡。

這項(xiàng)研究首次揭示了細(xì)胞外BRK1作為連接髓系細(xì)胞死亡與缺血組織修復(fù)的橋梁，其通過RAP1-MAPK1/3-Rb-E2F信號(hào)軸促進(jìn)血管生成，為蛋白質(zhì)療法治療心肌梗死提供了新思路。雖然髓系細(xì)胞是BRK1的主要來(lái)源，但該蛋白可能作用于多種細(xì)胞類型，其確切受體仍有待發(fā)現(xiàn)。研究團(tuán)隊(duì)在人類細(xì)胞中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為后續(xù)臨床轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)，預(yù)示著BRK1有望成為心梗后心衰防治的新靶點(diǎn)。