Br J Pharmacol I 瞄准心衰“内质网应激-炎症”恶性循环：GSDME放大β受体过激活诱导的心脏损伤！(朱全刚/陈启龙/傅慧—同济大学)

2026年，同济大学医学院附属上海市皮肤病医院中心实验室、药剂科，同济大学医学院附属上海市第十人民医院药学部，海军军医大学药学院药理学教研室等团队，在British Journal of Pharmacology在线发表题为 “Activated gasdermin E (GSDME) amplifies endoplasmic reticulum stress and inflammation in β-adrenoceptor overactivation-induced cardiac injury” 的研究论文。该文于2025年8月13日投稿，2026年3月29日修回，2026年4月28日接收。论文通讯作者为朱全刚、陈启龙和傅慧。该刊公开期刊信息显示，British Journal of Pharmacology 属于药理学领域 JCR Q1 期刊，2025年影响因子约为7.7。

心力衰竭（heart failure，HF）是多种心血管疾病的共同终末阶段。交感神经系统过度激活、血浆儿茶酚胺水平升高以及 β-肾上腺素受体（β-adrenoceptor）过度激活，是推动心肌损伤和 HF 进展的重要因素。既往研究表明，β-肾上腺素受体过度激活可诱发心肌炎症，而内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ER stress）与炎症之间又可相互促进，形成恶性循环。但这一循环中究竟由哪些关键分子连接和放大，仍缺乏明确解释。

本研究聚焦于细胞焦亡关键分子 Gasdermin E（GSDME）。作者认为，ER 应激过程中产生的剪切型 caspase 3 不仅可诱导凋亡，还可剪切 GSDME，生成具有成孔活性的 GSDME-N，进而将非炎症性细胞死亡转化为炎症性焦亡。研究团队使用异丙肾上腺素（isoprenaline，ISO）在小鼠和 HL-1 心肌细胞中诱导 β-肾上腺素受体过度激活，并结合 Gsdme 敲除小鼠、si-Gsdme 敲低和 PERK 抑制剂 GSK2606414，系统分析 GSDME 在 ER 应激、炎症和心肌损伤之间的作用。

结果显示，ISO 处理显著升高小鼠心脏组织中的剪切型 caspase 3 和 GSDME-N，提示 caspase 3/GSDME 介导的焦亡通路被激活。在功能层面，Gsdme 缺失小鼠在 ISO 诱导损伤后表现出更好的运动能力和心功能，具体表现为跑步距离和跑步时间增加，LVEF、LVFS 等心功能指标改善，血清 CK-MB、LDH、ANP、BNP、cTnT 和 cTnI 等心肌损伤标志物降低。同时，Gsdme 缺失还减轻心肌细胞肥大、组织病理损伤、IL-1β/IL-18 炎症因子表达以及 NOX2/NOX4 相关氧化应激。

机制方面，RNA-seq 和富集分析提示，Gsdme 缺失带来的心脏保护作用与 ER 蛋白加工和 PERK 介导的 ER 应激通路密切相关。体外实验进一步表明，使用 PERK 抑制剂 GSK2606414 抑制 PERK-eIF2α-ATF4-CHOP 轴后，可降低剪切型 caspase 3 和 GSDME-N 水平，并减少 ISO 诱导的心肌细胞焦亡、LDH 释放、Il-1β/Il-18 表达以及氧化应激。这说明 GSDME 可作为 ER 应激下游执行分子，参与焦亡和炎症放大。

更有意思的是，研究还发现 GSDME 并非单纯位于 ER 应激下游。敲低 Gsdme 不仅减少焦亡和炎症，还能降低剪切型 caspase 3，并抑制 PERK、eIF2α、ATF4、CHOP 等 ER 应激相关蛋白的激活；体内 Gsdme 缺失也同样抑制 ISO 诱导的 PERK 驱动 ER 应激。这提示 GSDME 既可在 caspase 3 下游执行焦亡和炎症反应，又可通过炎症反馈增强 ER 应激，从而位于恶性循环的关键放大节点。

总体来看，该研究提出了一个较清晰的机制模型：在 β-肾上腺素受体过度激活所致心脏损伤中，ER 应激促进 caspase 3 剪切，进而激活 GSDME 介导的细胞焦亡和炎症；炎症反过来继续增强 ER 应激，形成 “ER 应激 → caspase 3/GSDME → 炎症 → ER 应激增强” 的局部心脏组织恶性循环。GSDME 因此可能成为阻断 β-肾上腺素受体过度激活相关心肌损伤和 HF 进展的潜在药理学靶点。需要注意的是，该研究主要基于小鼠模型和体外心肌细胞实验，其结果仍属于机制和前临床层面证据，后续仍需进一步验证其在人类 HF 中的转化价值。

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【摘要】

背景与目的：在 β-肾上腺素受体过度激活引起的心力衰竭（heart failure，HF）中，内质网（endoplasmic reticulum，ER）应激可诱导炎症反应；反过来，炎症也可触发 ER 应激。ER 应激过程中产生的剪切型 caspase 3 可诱导细胞凋亡。Gasdermin E（GSDME）被剪切型 caspase 3 激活后，可诱导细胞焦亡。本研究探讨了 GSDME 在 β-肾上腺素受体过度激活所致心脏损伤中的作用。

实验方法：研究者使用异丙肾上腺素（isoprenaline，ISO）在小鼠和培养心肌细胞中诱导 β-肾上腺素受体过度激活。通过 PERK 抑制剂 GSK2606414、si-Gsdme 以及 Gsdme 缺失小鼠，研究者进一步分析 β-肾上腺素受体过度激活条件下 ER 应激与 GSDME 介导的细胞焦亡/炎症之间的关系。

主要结果：ISO 可增加小鼠心脏组织中剪切型 caspase 3 和 GSDME-N 的蛋白水平，而敲除 Gsdme 可抑制炎症和心脏损伤。KEGG 富集分析提示，GSDME 的作用可能与 ER 应激有关。体外实验显示，抑制 PERK 介导的 ER 应激可降低剪切型 caspase 3 和 GSDME-N 表达，并阻止 β-肾上腺素受体过度激活诱导的细胞焦亡。值得注意的是，敲低 Gsdme 不仅可阻止细胞焦亡、抑制炎症，还可下调剪切型 caspase 3。最后，无论是在体外敲低 Gsdme，还是在体内造成 Gsdme 缺失，均可抑制 PERK 驱动的 ER 应激。

结论与意义：GSDME 一方面位于剪切型 caspase 3 下游，诱导细胞焦亡和炎症；另一方面又可位于 caspase 3 上游，通过增强 ER 应激促进 caspase 3 剪切。这提示 GSDME 是放大 ER 应激与炎症反应的关键分子，可能在 HF 发生发展中发挥重要作用。GSDME 可能成为 HF 的潜在药理学干预靶点。

01

研究背景及科学问题

心力衰竭（HF）是多种心血管疾病的共同终末阶段，包括心肌梗死和高血压等。无论 HF 的原始病因是什么，血浆去甲肾上腺素水平升高或心脏交感神经激活，均被认为与 HF 患者预后不良有关。这类心脏毒性作用被认为主要来自 β-肾上腺素受体过度激活，而 β-肾上腺素受体过度激活可诱发心肌炎症。心肌炎症是心脏损伤，包括 HF 的重要病理机制之一。此外，炎症也参与其他因素导致的心脏损伤，例如多柔比星相关心脏毒性。本研究通过体内和体外实验，探索 β-肾上腺素受体刺激诱发炎症反应的分子机制。

分泌蛋白必须在 ER 内完成折叠。如果未折叠或折叠不完全的蛋白在 ER 内积聚，细胞就会发生 ER 应激。过度 ER 应激参与心血管病理过程，例如 HF，并可推动疾病发生；而疾病进展又会进一步加重 ER 应激。ER 应激主要包括三条通路：蛋白激酶 RNA 样 ER 激酶（protein kinase RNA-like ER kinase，PERK）、肌醇需求蛋白 1α（inositol-requiring protein 1α，IRE1α）和激活转录因子 6（activating transcription factor 6，ATF6）。其中，PERK 通路由 PERK、真核翻译起始因子 2α（eukaryotic initiation factor 2α，eIF2α）、激活转录因子 4（activating transcription factor 4，ATF4）和 C/EBP 同源蛋白（C/EBP homologous protein，CHOP）组成，即 PERK-eIF2α-ATF4-CHOP 信号轴。既往研究提示，抑制该通路可减轻多种心脏损伤。本研究重点关注 PERK 信号。

细胞焦亡是一种炎症性程序性细胞死亡形式，可由炎症小体诱导，例如 NLRP3 炎症小体。炎症小体及炎症小体诱导的细胞焦亡在心脏损伤中发挥重要作用。通常，细胞焦亡主要包括两种经典形式：活化的 caspase 1 或 caspase 11（对应人类 caspase 4）可剪切 Gasdermin D（GSDMD），产生具有成孔活性的 N 端片段 GSDMD-N，从而诱导细胞焦亡。此外，活化的 caspase 3 作为经典凋亡执行分子，在细胞质中存在 GSDME 时可剪切 GSDME，产生具有成孔活性的 N 端片段 GSDME-N，从而将非炎症性凋亡转化为炎症性细胞焦亡。这说明在存在 GSDME 的情况下，剪切型 caspase 3 也可调节炎症。

既往研究发现，过度 ER 应激可在衰竭心脏中增加细胞凋亡和剪切型 caspase 3；抑制 PERK 介导的 ER 应激也可降低剪切型 caspase 3 表达，并改善小鼠 HF。因此，作者提出假设：HF 中 ER 应激产生的剪切型 caspase 3 可能剪切 GSDME 并诱导细胞焦亡。

研究团队此前发现，GSDME 介导的细胞焦亡可驱动免疫检查点抑制剂相关心肌炎，而 Gsdme 缺失可减轻小鼠心脏损伤和炎症。ER 应激被认为既是多种心血管疾病，包括 HF 的原因，也是其结果。重要的是，ER 应激可诱导炎症和氧化应激；反过来，炎症也可触发心血管疾病中的 ER 应激，从而形成 ER 应激与炎症之间的恶性循环。然而，该恶性循环涉及的具体分子机制仍不清楚。本研究旨在探讨 GSDME 是否是连接这一恶性循环的关键分子。

在本研究中，作者使用 ISO 在小鼠和培养心肌细胞中诱导 β-肾上腺素受体过度激活，并结合 Gsdme 缺失小鼠、ER 应激抑制剂预处理和 Gsdme 敲低等策略，检验以下假设：ER 应激产生的剪切型 caspase 3 可激活 GSDME，而被激活的 GSDME 作为连接节点，放大 β-肾上腺素受体过度激活所致心脏损伤中的 ER 应激-炎症恶性循环。

02

重要发现及亮点

β-肾上腺素受体过度激活所致心脏损伤中，GSDME 介导的细胞焦亡被激活

既往研究显示，caspase 3 作为经典凋亡执行分子，也可剪切 GSDME，产生具有成孔功能的 GSDME-N，并在化疗相关细胞死亡中诱导细胞焦亡。本研究发现，与对照组相比，ISO 诱导 β-肾上腺素受体过度激活后，小鼠心脏组织中剪切型 caspase 3 蛋白水平显著升高。更重要的是，诱导细胞焦亡的活化成孔片段 GSDME-N 在心脏组织中也显著增加。

体外实验中，ISO 处理原代新生大鼠心肌细胞后也观察到类似结果。免疫荧光染色进一步显示，在 β-肾上腺素受体过度激活小鼠心脏组织中，GSDME-N 和 caspase 3 表达均明显升高。此外，研究者还利用公共基因表达数据集进行分析，发现横主动脉缩窄模型小鼠心脏组织中 Gsdme mRNA 水平较假手术组升高。这些结果提示，caspase 3/GSDME 信号通路可能在 β-肾上腺素受体过度激活所致小鼠心脏损伤中被激活。

图1：GSDME 驱动的细胞焦亡在 β-肾上腺素受体（β-AR）过度激活所致心脏损伤中被激活。雄性 C57BL/6J 小鼠皮下注射异丙肾上腺素（ISO，45 mg·kg⁻¹·day⁻¹）14 天以诱导心脏损伤。对照组给予相同体积的生理盐水。（a）盐水组和 ISO 处理组小鼠心脏组织中 caspase 3（Cas-3）、剪切型 caspase 3、GSDME-FL 和 GSDME-N 的蛋白水平；每组 n = 5 只小鼠。（b）盐水组和 ISO 处理组小鼠心脏组织中 GSDME-N（绿色）、caspase 3（Cas-3，红色）和 4,6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI，蓝色）的代表性免疫荧光染色图像，比例尺 = 100 μm。（c）假手术组和横主动脉缩窄模型小鼠心脏组织中 GSDMD 和 GSDME 的表达，数据来源于公共基因表达数据集 ；每组 n = 4 只小鼠。数据以单个数值及均值 ± 标准差（SD）表示。**P < 0.01。

Gsdme 缺失可改善 β-肾上腺素受体过度激活导致的心功能障碍

为探讨 GSDME 介导的细胞焦亡在 β-肾上腺素受体过度激活所致心脏损伤中的作用，研究者使用 Gsdme 缺失（Gsdme⁻/⁻）小鼠。运动能力是 HF 的重要预后标志之一。跑台实验显示，与盐水处理的野生型（wild type，WT）小鼠相比，ISO 处理的 WT 小鼠跑步距离和跑步时间均下降；而在同样接受 ISO 处理时，Gsdme 缺失小鼠的跑步距离和跑步时间显著高于同龄 WT 小鼠。

随后，研究者通过超声心动图比较 WT 和 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 β-肾上腺素受体过度激活条件下的心功能参数。盐水处理条件下，WT 与 Gsdme⁻/⁻ 小鼠心功能相似。与盐水处理 WT 小鼠相比，ISO 处理 WT 小鼠出现明显心功能障碍，表现为左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）和左心室短轴缩短率（left ventricular fractional shortening，LVFS）下降，同时左心室收缩末期容积（left ventricular end systolic volume，LVESV）和左心室舒张末期容积（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）升高。然而，Gsdme 缺失在很大程度上阻止了 ISO 引起的这些变化。

此外，Gsdme 缺失显著降低 ISO 引起的血清生化损伤指标升高，包括肌酸激酶 MB（creatine kinase-MB，CK-MB）、乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）、心房钠尿肽（atrial natriuretic peptide，ANP）、脑钠尿肽（brain natriuretic peptide，BNP）、心肌肌钙蛋白 T（cardiac troponin T，cTnT）和心肌肌钙蛋白 I（cardiac troponin I，cTnI）。同时，Gsdme 缺失降低心重/胫骨长度比值（HW/TL），并使心重/体重比值（HW/BW）轻度但不显著下降。总体而言，这些结果提示，Gsdme 缺失可防止小鼠心功能障碍，并抑制心脏肥大。

图2：Gsdme 缺失抑制 β-肾上腺素受体（β-AR）过度激活诱导的心功能障碍。雄性 WT 小鼠和同龄 Gsdme⁻/⁻ 小鼠皮下注射 ISO（45 mg·kg⁻¹·day⁻¹）14 天以诱导心脏损伤。对照组给予相同体积的生理盐水。（a）小鼠运动力竭实验示意图：小鼠先在水平跑台上以 6 m·min⁻¹ 的速度强迫跑步 5 min，随后以 15 m·min⁻¹ 的速度跑至力竭。（b）WT 或 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下的跑步距离和跑步时间；每组 n = 12 只小鼠。（c）WT 或 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下的代表性超声心动图图像。（d）WT 或 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下的 LVEF、LVFS、LVESV 和 LVEDV 数值；每组 n = 6 只小鼠。（e）WT 或 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下的血清 CK-MB、LDH、ANP、BNP、cTnT 和 cTnI 水平；每组 n = 6 只小鼠。（f）WT 或 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下的代表性心脏图像。（g）WT 或 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下的心重/体重比值（HW/BW）和心重/胫骨长度比值（HW/TL）；每组 n = 6 只小鼠。数据以单个数值及均值 ± SD 表示。*P < 0.05，**P < 0.01。

Gsdme 缺失减轻 β-肾上腺素受体过度激活诱导的心脏肥大、炎症和氧化应激

为进一步明确 Gsdme 缺失是否可缓解 β-肾上腺素受体过度激活诱导的心脏病理改变和炎症，研究者进行了苏木精-伊红（haematoxylin and eosin，H&E）染色和麦胚凝集素（wheat germ agglutinin，WGA）染色。与盐水处理 WT 小鼠相比，ISO 诱导的 WT 小鼠出现心肌细胞排列紊乱和肌丝断裂增加，而 Gsdme 缺失可阻止这些病理改变。盐水处理条件下，WT 和 Gsdme 缺失小鼠的心肌细胞横截面积无显著差异；但在 ISO 处理后，Gsdme 缺失显著降低 β-肾上腺素受体过度激活导致的心肌细胞横截面积增大。

β-肾上腺素受体过度激活可诱导心肌炎症，而心肌炎症是心脏损伤的重要病理机制之一。因此，研究者检测了促炎细胞因子 IL-1β、IL-18，以及 NADPH 氧化酶 NOX2 和 NOX4 的蛋白水平。结果显示，ISO 处理显著促进 WT 小鼠心脏组织中 GSDME 剪切。与此一致，ISO 还促进 WT 小鼠心脏组织中 IL-1β、IL-18、NOX2 和 NOX4 表达升高。Gsdme 缺失本身不改变这些蛋白表达；但在 ISO 处理条件下，与 WT 小鼠相比，Gsdme⁻/⁻ 小鼠心脏组织中 IL-1β、IL-18、NOX2 和 NOX4 的升高被明显抑制。免疫荧光分析也证实，Gsdme 缺失可抑制 ISO 诱导的心肌组织 IL-1β 和 IL-18 表达。这些结果表明，Gsdme 缺失可抵抗心脏肥大，并降低 β-肾上腺素受体过度激活引发的炎症和氧化应激增强。

图3：Gsdme 缺失减轻 β-肾上腺素受体（β-AR）过度激活诱导的心脏肥大和炎症。雄性 WT 小鼠和同龄 Gsdme⁻/⁻ 小鼠皮下注射 ISO（45 mg·kg⁻¹·day⁻¹）14 天以诱导心脏损伤。对照组给予相同体积的生理盐水。（a，b）WT 或 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下心脏组织横切面或纵切面的 H&E 染色，比例尺 = 40 μm。（c）WT 或 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下心肌细胞 WGA 染色代表性图像及心肌细胞横截面积统计分析；每组 n = 5 只小鼠，比例尺 = 40 μm。（d，e）WT 或 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下，心脏组织中 Gasdermin E（GSDME）、促炎因子（IL-1β 和 IL-18）以及氧化应激指标（NOX2 和 NOX4）的代表性图像和统计分析；每组 n = 6 只小鼠。数据以单个数值及均值 ± SD 表示。**P < 0.01。

Gsdme 缺失介导的心脏保护作用与 ER 应激相关

为探索 GSDME 在 β-肾上腺素受体过度激活所致心脏损伤中的潜在机制，研究者对 ISO 处理后的 WT 和 Gsdme⁻/⁻ 小鼠心脏组织进行了 RNA-seq 分析，每组 3 个样本。聚类热图和火山图展示了两组之间的差异表达基因。与 WT 小鼠相比，ISO 处理后的 Gsdme⁻/⁻ 小鼠心脏组织中有 1215 个基因下调、375 个基因上调，筛选标准为 P < 0.05，倍数变化 >1.5 或 <0.67。

基因本体（Gene Ontology，GO）注释分析显示，两组间显著变化的功能基因主要与细胞过程相关。KEGG 富集分析提示，这些显著改变的功能基因与 ER 中蛋白加工相关。蛋白在分泌前需要在 ER 内折叠；当未折叠或不完全折叠蛋白在 ER 内堆积时，细胞发生 ER 应激，而过度 ER 应激可促进 HF 发生发展。进一步的基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）显示，与 WT 小鼠相比，Gsdme⁻/⁻ 小鼠心脏组织中参与 ER 蛋白加工的功能基因受到抑制。进一步分析还提示，与 PERK 介导的 ER 应激通路相关的基因在 Gsdme⁻/⁻ 小鼠心脏组织中受到抑制。上述结果共同说明，Gsdme 缺失对 β-肾上腺素受体过度激活所致心脏损伤的保护作用，可能与 PERK 介导的 ER 应激通路有关。

图4：Gsdme 缺失介导的 β-肾上腺素受体（β-AR）过度激活所致心脏损伤保护作用与内质网（ER）应激相关。雄性 WT 小鼠和同龄 Gsdme⁻/⁻ 小鼠皮下注射 ISO（45 mg·kg⁻¹·day⁻¹）14 天以诱导心脏损伤。（a）小鼠 RNA 测序示意图。（b，c）聚类热图和火山图显示两组之间的差异表达基因（DEGs），筛选标准为 P < 0.05，倍数变化 >1.5 或 <0.67。（d）GO 注释和 KEGG 富集分析显示两组之间显著变化的功能基因。（e，f）GSEA 和环形热图显示两组之间参与 ER 蛋白加工以及 PERK 介导的 ER 应激通路相关基因的变化。

抑制 PERK 介导的 ER 应激可减少 β-肾上腺素受体过度激活诱导的 caspase 3/GSDME 驱动心肌细胞焦亡

过度 ER 应激可产生剪切型 caspase 3，并导致衰竭心脏中的细胞凋亡；抑制 PERK 介导的 ER 应激也可降低剪切型 caspase 3，并改善小鼠 HF。剪切型 caspase 3 又可剪切 GSDME 诱导细胞焦亡。本研究中，作者使用选择性 PERK 抑制剂 GSK2606414 来抑制 PERK 介导的 ER 应激。

结果显示，与溶剂对照相比，GSK2606414（10 μM）本身不改变 HL-1 细胞活力，但可显著改善 ISO（10 μM）在体外诱导的细胞活力下降。GSK2606414 本身不改变 PERK 通路和 caspase 3/GSDME 通路的蛋白水平，但可显著抑制 ISO 引起的 PERK-eIF2α-ATF4-CHOP 介导的 ER 应激增强。符合预期的是，ISO 诱导的剪切型 caspase 3 和 GSDME-N 表达升高也被 GSK2606414 显著降低。

同时，ISO 刺激后 BAX 表达显著增加，BCL2 表达降低。GSK2606414 可明显抑制 ISO 诱导的细胞焦亡，表现为气泡样突起形成减少和 LDH 释放下降。此外，GSK2606414 还显著降低 ISO 诱导的 Il-1β 和 Il-18 mRNA 水平，以及活性氧和超氧阴离子生成。使用非选择性 ER 应激抑制剂 4-PBA 也获得类似结果。上述结果说明，仅抑制 PERK 介导的 ER 应激，即可通过阻止 β-肾上腺素受体过度激活诱导的 caspase 3 剪切，抑制 GSDME 介导的细胞焦亡。这提示 GSDME 位于 ER 应激下游。

图5：抑制蛋白激酶 RNA 样 ER 激酶（PERK）介导的内质网（ER）应激，可减少 β-肾上腺素受体（β-AR）过度激活诱导的 caspase 3（Cas-3）/Gasdermin E（GSDME）驱动的心肌细胞焦亡。HL-1 细胞（一种小鼠心肌细胞系）先用 GSK2606414（GSK，PERK 抑制剂，10 μM）处理 1 h，随后接受 24 h ISO 处理（ISO，10 μM）。（a）HL-1 细胞活力；每组 n = 6。（b）Vehicle、GSK、Vehicle + ISO 和 GSK + ISO 组 HL-1 细胞中 p-PERK、PERK、p-eIF2α、eIF2α、ATF4 和 CHOP 的表达；每组 n = 6。（c）Vehicle、GSK、Vehicle + ISO 和 GSK + ISO 组 HL-1 细胞中 caspase 3、剪切型 caspase 3、GSDME-FL 和 GSDME-N 的蛋白水平；每组 n = 6。（d）扫描电子显微镜观察 HL-1 细胞焦亡的代表性图像，比例尺 = 5 μm。（e）相对乳酸脱氢酶（LDH）活性；每组 n = 6。（f）Il-1β 和 Il-18 的相对 mRNA 表达；每组 n = 6。（g，h）HL-1 细胞中二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH-DA，绿色）和二氢乙啶（DHE，红色）的代表性免疫荧光染色图像；每组 n = 6，比例尺 = 200 μm。数据以单个数值及均值 ± SD 表示。*P < 0.05，**P < 0.01。

Gsdme 敲低同时抑制 β-肾上腺素受体过度激活诱导的心肌细胞焦亡和 PERK 介导的 ER 应激

随后，研究者在体外评估 Gsdme 敲低对 β-肾上腺素受体过度激活诱导的 HL-1 心肌细胞焦亡的影响。结果显示，所选 si-Gsdme 本身不改变细胞活力，但可显著保护细胞免受 ISO 损伤。si-Gsdme 显著抑制 GSDME-FL 蛋白水平，但与溶剂组相比，对 GSDME-N 无明显影响；而在 ISO 刺激条件下，si-Gsdme 显著抑制 GSDME-FL 表达和 GSDME-N 形成。

与 GSK2606414 的作用类似，si-Gsdme 也可抑制 ISO 诱导的细胞焦亡，表现为气泡样突起形成减少和 LDH 释放下降。同时，Il-1β 和 Il-18 mRNA 水平以及氧化应激产物均显著下降。出乎作者意料的是，与 Vehicle + ISO 组相比，si-Gsdme + ISO 显著阻止剪切型 caspase 3 形成，而 si-Gsdme 本身并不改变剪切型 caspase 3 的形成。这说明 GSDME 并不仅仅位于 ER 应激下游。

因此，研究者进一步检测体外 Gsdme 敲低和体内 Gsdme 缺失是否可抑制 PERK 驱动的 ER 应激。结果发现，在体外，Gsdme 敲低显著降低 β-肾上腺素受体过度激活引起的 p-PERK、p-eIF2α、ATF4 和 CHOP 表达升高，而 si-Gsdme 本身并未明显改变 PERK 通路蛋白水平。在体内，与 β-肾上腺素受体过度激活的 WT 小鼠相比，Gsdme 缺失也显著阻止 β-肾上腺素受体过度激活引起的 p-PERK、p-eIF2α、ATF4 和 CHOP 升高；盐水处理条件下 WT 和 Gsdme⁻/⁻ 小鼠之间无明显差异。

这些结果说明，无论是体内 Gsdme 缺失，还是体外心肌细胞中 Gsdme 敲低，均可阻止 β-肾上腺素受体过度激活诱导的 PERK 驱动 ER 应激。同时，由于 Gsdme 缺失和 Gsdme 敲低均能抑制炎症，说明抑制 GSDME 介导的细胞焦亡及其继发炎症，可进一步抑制 PERK 驱动的 ER 应激。此外，无论体外 Gsdme 敲低，还是体内 Gsdme 缺失，也均可抑制 ISO 诱导的 ATF6 和 IRE1α 介导的 ER 应激。这提示在 β-肾上腺素受体过度激活导致的心肌细胞损伤中，GSDME 也可位于 ER 应激上游。

图6：Gsdme 敲低抑制 β-肾上腺素受体（β-AR）过度激活诱导的心肌细胞焦亡，并降低剪切型 caspase 3。HL-1 细胞（一种小鼠心肌细胞系）在 24 h ISO 处理（ISO，10 μM）前先接受 si-Gsdme 处理。（a）HL-1 细胞活力；每组 n = 6。（b）Vehicle、si-Gsdme、Vehicle + ISO 和 si-Gsdme + ISO 组 HL-1 细胞中 Gasdermin E（GSDME）-FL 和 GSDME-N 的表达；每组 n = 6。（c）扫描电子显微镜观察 HL-1 细胞焦亡的代表性图像，比例尺 = 5 μm。（d）相对 LDH 活性；每组 n = 6。（e）Il-1β 和 Il-18 的相对 mRNA 表达；每组 n = 6。（f，g）HL-1 细胞中 DCFH-DA（绿色）和 DHE（红色）的代表性免疫荧光染色图像，比例尺 = 200 μm，每组 n = 6。（h）Vehicle、si-Gsdme、Vehicle + ISO 和 si-Gsdme + ISO 组 HL-1 细胞中 caspase 3 和剪切型 caspase 3 的蛋白水平；每组 n = 6。数据以单个数值及均值 ± SD 表示。*P < 0.05，**P < 0.01。

图7：Gsdme 敲低在体内和体外均抑制 β-肾上腺素受体（β-AR）过度激活诱导的蛋白激酶 RNA 样 ER 激酶（PERK）驱动的内质网（ER）应激。HL-1 细胞（一种小鼠心肌细胞系）在 24 h ISO 处理（ISO，10 μM）前先接受 si-Gsdme 处理。雄性 WT 小鼠和同龄 Gsdme⁻/⁻ 小鼠皮下注射 ISO（45 mg·kg⁻¹·day⁻¹）14 天以诱导心脏损伤，对照组给予相同体积的生理盐水。（a）Vehicle、si-Gsdme、Vehicle + ISO 和 si-Gsdme + ISO 组 HL-1 细胞中 p-PERK、PERK、p-eIF2α、eIF2α、ATF4 和 CHOP 的表达；每组 n = 6。（b）WT 和 Gsdme⁻/⁻ 小鼠在有无 ISO 处理条件下 p-PERK、PERK、p-eIF2α、eIF2α、ATF4 和 CHOP 的表达；每组 n = 5 只小鼠。（c）示意图展示 Gasdermin E（GSDME）在 β-AR 过度激活所致心脏损伤中的作用。GSDME 可能是维持“ER 应激 → Caspase 3/GSDME → 炎症 → ER 应激增强”这一恶性循环的关键分子。数据以单个数值及均值 ± SD 表示。**P < 0.01。

【贡献】★★★★★

本研究证明，在 β-肾上腺素受体过度激活导致的心脏损伤中，ER 应激会增加剪切型 caspase 3，后者进一步剪切 GSDME 生成 GSDME-N，从而诱导炎症性细胞焦亡。反过来，细胞焦亡过程中产生的促炎因子又会增强 ER 应激，形成“ER 应激 → caspase 3/GSDME → 炎症 → ER 应激增强”的恶性循环，并推动心肌损伤发展。

体内 Gsdme 缺失和体外 Gsdme 敲低均可通过抑制细胞焦亡，减轻 PERK 介导的 ER 应激，从而阻断 ER 应激与炎症之间的相互放大过程。因此，GSDME 不仅是 caspase 3 下游诱导细胞焦亡和炎症的执行分子，也可通过增强 ER 应激促进 caspase 3 剪切，位于该恶性循环的上游调控环节。整体来看，GSDME 可能是放大心脏局部 ER 应激和炎症反应的关键分子，并可能成为 β-肾上腺素受体过度激活相关心脏损伤及 HF 的潜在药理学干预靶点。

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