糖尿病是全球范围内日益严重的代谢性疾病，预计到2045年将影响约11%的人口。约25%的糖尿病患者面临慢性难愈合伤口的风险，尤其是糖尿病足溃疡，严重时可能导致截肢。与正常伤口愈合不同，糖尿病伤口表现出独特的病理生理特征：代谢失调、缺血、缺氧和持续性炎症反应，这些因素破坏了内皮功能和血管生成，显著延迟伤口愈合。

去泛素化酶（DUBs）在多种生物学过程中发挥重要作用，包括炎症、氧化应激反应和细胞凋亡。其中，卵巢肿瘤蛋白酶（OTU）家族因其在癌症、免疫疾病和心血管疾病中的作用而备受关注。然而，OTU家族在糖尿病伤口愈合过程中调节血管生成的作用尚未被探索。

2025年4月27日，梁广课题组联合应华忠/石巧娟课题组在国际权威期刊《Nature Communications》（中科院一区TOP，IF=15.7）在线发表了题为Cardiomyocyte OTUD1 drives diabetic cardiomyopathy via directly deubiquitinating AMPKα2 and inducing mitochondrial dysfunction（https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.04.038）的研究性论文。该研究首次揭示了心肌细胞中去泛素化酶OTUD1在糖尿病心肌病发生发展中的核心作用及其分子机制。研究团队创新性地发现，OTUD1能够直接结合并特异性去泛素化能量代谢关键激酶AMPKα2的K60/K379位点，进而抑制其T172位点的关键磷酸化，最终导致心肌细胞线粒体功能障碍，驱动糖尿病心肌病病理进程。这一突破性发现不仅阐明了OTUD1-AMPKα2信号轴在糖尿病心肌病中的核心调控机制，为理解DCM的分子基础提供了新视角，更提示靶向OTUD1是治疗糖尿病心肌病的潜在新策略，具有重要的临床转化意义。

研究方法

本研究以 “挖掘 DCM 中关键去泛素化酶及调控通路” 为核心，采用 “高通量筛选 - 体内验证 - 机制解析 - 临床转化” 的研究思路，分四阶段展开：

第一阶段：筛选糖尿病心脏中的关键 DUB—— 对 2 型糖尿病（db/db）小鼠心脏进行单细胞 RNA 测序，分析 DUB 家族基因表达差异，发现 Otud1 在心肌细胞中上调最显著，结合体外 HG+PA 模型验证其表达变化，确定 OTUD1 为核心研究对象。

第二阶段：体内验证OTUD1对 DCM 的作用—— 构建心肌细胞特异性 OTUD1 敲除（Otud1-CKO）小鼠，分别通过“低剂量 STZ + 高脂饮食”“高剂量 STZ” 构建 2型、1型糖尿病模型，检测心功能（超声心动图）、心肌重构（组织染色、肥厚 / 纤维化基因）及血清损伤标志物，明确 OTUD1 敲除对 DCM 的保护作用。

第三阶段：解析OTUD1调控DCM的分子机制 —— 通过 bulk RNA-seq 筛选 OTUD1 下游通路，发现 AMPK 信号富集；体外实验（siRNA 敲低 / 质粒过表达）验证 OTUD1 对 AMPK 活性的调控；结合 Co-IP、LC-MS/MS、BLI 鉴定 OTUD1 与 AMPKα2 的直接相互作用及结合结构域；通过泛素化实验、位点突变明确 OTUD1 去泛素化 AMPKα2 的关键位点（K60/K379）及自身催化位点（C320），并探究其对 AMPK 上游激酶结合的影响。

第四阶段：验证 AMPKα2 的必要性 —— 通过 AAV9 介导心肌细胞特异性敲低 AMPKα2，观察其是否消除 OTUD1 缺失的保护作用，确认 OTUD1-AMPKα2 轴为 DCM 调控的关键通路。

实验结果

1. 糖尿病心脏组织中心肌细胞来源的OTUD1显著上调

Otud1基因的表达上调最为明显，且其主要分布于心肌细胞，这一发现在T2DM小鼠心脏组织和高糖联合棕榈酸刺激的原代心肌细胞中得到验证（图1）。这些结果首次明确了心肌细胞来源的OTUD1在糖尿病心脏中特异性高表达，提示其可能在DCM病理进程中发挥关键作用。

2.心肌细胞OTUD1缺失有效预防了糖尿病小鼠心脏功能障碍、肥大和纤维化

为明确OTUD1在DCM中的功能，研究人员构建了心肌细胞Otud1基因特异性敲除小鼠（Otud1 CKO），分别利用T2DM及T1DM诱导DCM。研究发现，心肌细胞OTUD1缺失有效预防了糖尿病小鼠心脏功能障碍、肥大和纤维化（图2）。这些结果充分证实了心肌细胞OTUD1是驱动DCM的关键因素，其缺失可有效保护心脏免受糖尿病。

3.AMPKα2为心肌细胞OTUD1的关键生理底物

DUBs通过识别并去泛素化特定底物蛋白发挥功能。为鉴定心肌细胞中OTUD1的潜在靶点，研究人员采用免疫共沉淀（Co-IP）、液相质谱-串联质谱（LC-MS/MS）、生物膜干涉技术（BLI）等实验，从OTUD1结合蛋白中筛选出其底物蛋白AMPKα2。结构域分析揭示，OTUD1其通过OUT结构域与AMPKα2的激酶结构域（KD）特异性相互作用（图3）。这一发现首次鉴定AMPKα2为心肌细胞OTUD1的关键生理底物。

4.OTUD1通过选择性破坏CAMKK2-AMPK复合物形成，负向调控AMPK活性的精确机制。

OTUD1能够特异性去除AMPKα2上的K63连接型泛素链，且影响其活性。通过泛素化位点预测与突变体验证，K60和K379为AMPKα2泛素化修饰的核心位点。OTUD1介导的去泛素化特异性阻碍了AMPKα2与其关键上游激酶CAMKK2的相互作用，导致AMPK T172磷酸化受阻。值得注意的是，OTUD1对另一上游激酶LKB1与AMPKα2的结合无影响（图4）。这揭示了OTUD1通过选择性破坏CAMKK2-AMPK复合物形成，负向调控AMPK活性的精确机制。

5.心肌细胞 OTUD1 缺失有效逆转了糖尿病小鼠心脏中 AMPK 的去磷酸化、糖脂代谢紊乱以及线粒体损伤。

为了探究OTUD1 缺失改善DCM的下游信号通路，研究人员对 T2DM诱导的 Otud1fl/fl 和 Otud1 CKO 小鼠心脏进行了RNA-seq分析。KEGG/GO/GSEA富集分析一致显示，OTUD1缺失显著富集于AMPK信号通路及其调控的糖脂代谢与线粒体氧化磷酸化（OXPHOS） 相关基因集。分子实验表明，心肌细胞 OTUD1 缺失有效逆转了糖尿病小鼠心脏中 AMPK 的去磷酸化、糖脂代谢紊乱以及线粒体损伤。

结论

OTUD1在糖尿病伤口中高表达，通过去泛素化β-catenin（去除K63链，促进其磷酸化）抑制其核转位和功能，从而导致内皮功能障碍和血管新生障碍。靶向OTUD1或调控β-catenin的泛素化状态，可能成为治疗糖尿病难愈合伤口的潜在策略。

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在该研究中，研究团队使用了翌圣生物的Hifair® III 1st Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR(gDNA digester plus)（cat#11141）、Hieff UNICON® qPCR SYBR Green Master Mix ( 抗体法，No Rox)(cat#11198)进行逆转录及qPCR实验

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