内皮细胞作为血管内壁的屏障细胞，其功能稳态对维持血管正常生理至关重要。在代谢方面，内皮细胞具有高度糖酵解特性，即使在有氧条件下也主要通过糖酵解产生能量。当细胞处于缺氧、炎症或生长因子（如 VEGF）刺激时，糖酵解进一步增强，导致乳酸积累。乳酸不仅是代谢产物，更是重要的信号分子，可通过赖氨酸乳酸化（Kla）修饰直接调控蛋白质功能。近年来，乳酸化修饰作为一种新兴的翻译后修饰方式，在调控内皮细胞功能及相关疾病中发挥了关键作用。本期小编就为大家总结一下最新的内皮细胞乳酸化研究。1️⃣ PNAS丨韦艳宏/刘春巧团队揭示内皮细胞糖酵解代谢失衡介导血管损伤新机制
近日，中山大学韦艳宏教授、刘春巧教授团队在PNAS杂志上发表了题为Semaphorin 6A phase separation sustains a histone lactylation-dependent lactate buildup in pathological angiogenesis的研究论文，揭示代谢失衡介导血管损伤新机制。该研究发现信号分子Sema6A通过相分离机制捕获表观遗传调控因子P300驱动组蛋白乳酸化，进一步诱导内皮细胞糖酵解和乳酸生成的代谢稳态失衡，从而介导血管损伤，为深入理解血管病变机制提供新思路。该研究采用前期建立的应激诱导血管病变模型，发现在受损的血管内皮细胞中，乳酸水平激增，伴随着组蛋白H3K9和H3K18乳酸化修饰的显著增加。随后，研究人员采用CUR&Tag技术发现H3K8la/H3K9la修饰在PRMT5基因的启动子区域呈现显著富集，提示PRMT5基因的可能是乳酸化修饰的直接调控靶点。单细胞测序结果进一步验证，在应激诱导的血管损伤过程中，PRMT5是H3K9/H3K18la的直接调控靶点。随后，研究发现内皮细胞特异性Prmt5敲除可显著抑制：1）应激诱导的血管损伤；2）组蛋白乳酸化修饰水平；3）糖酵解关键酶（如PFKFB3、HK2、PKM2）的表达。这些数据证明PRMT5在维持“糖酵解-乳酸化修饰”平衡在应激诱导的血管损伤中扮演核心角色。研究团队进一步深入解析组蛋白乳酸化修饰的上游调控机制，发现膜受体SEMA6A的C端无序区（IDR）基于疏水相互作用在内皮细胞应激条件下自发形成动态液态凝聚体（LLPS）。这种相分离现象通过体外重组蛋白实验和活细胞成像得到验证。进一步研究发现，SEMA6A-IDR凝聚体充当像“分子胶水”一样的作用，能够招募RhoA和P300，进而促使P300的Ser89位点发生磷酸化，增强其组蛋白乳酸化酶活性。从而进一步导致组蛋白H3K9和H3K18位点的乳酸化修饰水平上升。乳酸化修饰的增强改变染色质结构，激活糖酵解相关基因的表达，进而扰乱内皮细胞中“组蛋白乳酸化与糖酵解”调节网络失衡。
2️⃣ Genome Biology丨侯胜平团队揭示内皮细胞乳酸化修饰调控血管生成新机制
近日，首都医科大学附属北京同仁医院侯胜平教授团队在 Genome Biology 发表了题为“A feedback loop driven by H3K9 lactylation and HDAC2 in endothelial cells regulates VEGF-induced angiogenesis”的文章。该研究发现VEGF刺激诱导内皮细胞组蛋白H3K9乳酸化修饰增加，通过调控EGFR、TGFBR2、PRCP等一系列基因的表达促进血管生成；并鉴定了H3K9la与HDAC2的反馈调节机制，提出通过促进HDAC2表达降低H3K9乳酸化修饰水平，抑制血管生成，为病理性新生血管疾病的发生机制和治疗策略提供了新的理论基础。研究人员通过使用特异性组蛋白修饰位点抗体筛选发现，内皮细胞受到VGF刺激后H3K9乳酸化（H3K9la）修饰水平显著上调，并且在氧诱导视网膜病变（Oxygen Induced Retinopathy, OIR）小鼠模型中验证了这一结果。接下来，研究人员使用了多种糖酵解抑制剂对内皮细胞进行了干预，发现其可有效降低内皮细胞中H3K9la修饰水平，并抑制VEGF诱导的血管生成能力；在OIR小鼠中使用糖酵解抑制剂也能够降低视网膜H3K9la修饰水平并减轻新生血管的形成。随后，研究人员利用CUT& Tag技术对VEGF刺激前后的内皮细胞中H3K9la所结合的DNA片段差异进行了测序分析；发现VEGF刺激后H3K9la结合上调的基因富集于细胞增殖、迁移、黏附等与血管生成密切相关的通路；qRT-PCR等实验进一步发现这些通路中所富集的基因在VEGF刺激后表达上调，包括EGFR、TGFBR2、PTGFR、PRCP等。此外，CUT& Tag分析显示VEGF刺激后内皮细胞中H3K9la在HDAC2启动子区域的结合水平显著下调，并且通过qRT-PCR和Western Blotting实验证明内皮细胞受VEGF刺激后HDAC2在mRNA和蛋白水平均显著下调。研究人员猜想H3K9la与HDAC2之间可能存在反馈调节机制，即H3K9la修饰水平升高抑制HDAC2的表达，而降低的HDAC2进一步有助于H3K9la修饰水平上调；因此研究人员利用HDAC2过表达等实验发现，内皮细胞中HDAC2过表达可以通过降低H3K9la修饰水平，抑制血管生成相关基因表达，并减弱内皮细胞血管生成能力。
3️⃣ Advanced Science丨尤青海团队揭示内皮细胞乳酸化修饰调控S-ALI新机制
近日，安徽医科大学尤青海、孙耕耘等团队在Advanced Science发表研究论文，该研究揭示了内皮细胞代谢重编程和表观遗传修饰之间的串扰在S-ALI的病理过程中起着关键作用。本研究发现乳酸通过增加组蛋白H3K18乳酸化和Egr1乳酸化，促进肺泡微血管内皮细胞中HPSE的表达，从而加速肺泡微血管内皮糖萼降解，导致血管通透性增加和肺损伤加重。
在CLP手术（脓毒症模型）后肺组织中的乳酸水平显著增加，而ATP水平降低。补充乳酸进一步加剧了脓毒症小鼠的肺部炎症和损伤，而OXA（抑制剂）预处理则减轻了肺损伤；乳酸处理降低了脓毒症小鼠的7天生存率，而OXA预处理则提高了生存率；乳酸促进多种微生物脓毒症小鼠的肺血管通透性和ALI。对乳酸刺激后的MPMVECs进行RNA-seq，发现乳酸处理后，与糖萼代谢相关的基因表达发生变化，特别是与糖胺聚糖结合和蛋白聚糖代谢过程相关的基因集。基于脓毒症模型，通过腹腔注射乳酸或抑制剂（OXA）研究乳酸对脓毒症小鼠的影响，扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDS）发现在脓毒症小鼠模型中，补充乳酸加剧了肺血管表面糖萼的脱落。RT-qPCR和Western Blot显示，乳酸显著增加了MPMVECs中HPSE mRNA和蛋白的表达，且这种效应呈现时间和剂量依赖性。免疫共定位分析显示，乳酸处理增强了HPSE与溶酶体的共定位，表明乳酸可能通过影响HPSE的细胞内定位来调节其活性。ELISA显示，乳酸处理增加了MPMVECs中HPSE的活性。通过siRNA沉默HPSE可以减轻乳酸对HSPG2和syndecan-1表达的下调作用。免疫荧光染色显示，乳酸处理增加了HPSE在肺组织中的表达，并促进了HPSE的核定位。在脓毒症小鼠模型中，补充乳酸进一步增加了肺部HPSE的表达，而OXA处理则减轻了这种效应。临床样本分析显示，S-ARDS患者血清中HPSE的含量和活性显著高于健康个体，并且与疾病的严重程度相关。Western Blot显示在脓毒症小鼠模型中，H3K18乳酸化水平显著增加，并且与血清乳酸水平显著相关。构建H3K18R突变体和野生型H3的表达载体，用于研究H3K18乳酸化对HPSE表达的影响，发现H3K18R突变显著降低了乳酸处理后HPSE的表达。使用C646（P300抑制剂）和OXA（乳酸合成抑制剂）研究它们对H3K18乳酸化和HPSE表达的影响，发现使用P300抑制剂C646处理MPMVECs可以减少乳酸诱导的HPSE表达增加。CUT&Tag分析显示，乳酸处理后H3K18乳酸化在EGR1基因启动子区域显著富集，ChIP-qPCR分析证实H3K18乳酸化在EGR1基因启动子区域的富集，并且乳酸处理增加了这种富集。通过RNA-seq和IPA分析，发现EGR1是HPSE表达的潜在上游调控因子。RT-qPCR和Western Blot分析发现乳酸处理增加了EGR1的转录和蛋白表达水平，且这种增加与H3K18乳酸化水平的增加相关。
4️⃣Acta Pharm Sin B丨陈宏山团队揭示乳酸化调控动脉粥样硬化EndMT新机制
近日，南京医科大学药学院陈宏山教授团队在Acta Pharm Sin B发表研究论文，本研究深入探讨了动脉粥样硬化中EndMT的分子机制，揭示了氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）通过增加乳酸水平（诱导内皮细胞发生EndMT的过程，其中组蛋白H3第18位赖氨酸乳酸化（H3K18la）是调控EndMT的关键点，其由P300和ASF1A形成的分子复合体精确调控，通过促进SNAI1基因的表达来推动EndMT。
首先，作者在动脉粥样硬化患者中观察到内皮细胞标记物表达下降而间质细胞标记物表达上升，提示EndMT过程的发生。用ox-LDL处理人冠状动脉内皮细胞（HCAECs），确实EndMT标记物发生了变化，意外收获是乳酸水平也增加。作者使用2-脱氧-D-葡萄糖（2-DG，一种糖酵解抑制剂）和针对乳酸脱氢酶A（LDHA）的siRNA来降低乳酸水平，发现处理后的HCAECs中乳酸水平和EndMT标记物都下降了，证明了ox-LDL通过增加乳酸产生来促进EndMT。ox-LDL处理的内皮细胞使H3K18la的修饰水平升高，也伴随着EndMT标记物表达的提高。进一步的，作者在ox-LDL处理的内皮细胞中观察到P300和H3K18la表达趋势一致，通过敲低P300发现能够影响H3K18la对EndMT的调控。
免疫共沉淀的结果提示P300与ASF1A的结合在ox-LDL刺激下显著增强。随后，作者通过类似的方法敲低ASF1A的表达，作者发现H3K18la水平下降，EndMT进程受到抑制。
接下来作者构建了特异性敲除内皮细胞中ASF1A的基因敲除小鼠模型（ApoeKOAsf1aECKO），并采用了2-DG和蛋白降解靶向嵌合体（PROTAC）技术降解己糖激酶2（HK2）作为药物干预手段。通过血脂检测后发现，上述干预均可以减轻动脉粥样硬化的病变。此外还发现药物干预后，H3K18la的水平下降，EndMT的进程被抑制。最后，作者从接受心脏移植或冠状动脉搭桥手术的动脉粥样硬化患者收集了血管组织样本，发现P300、ASF1A和H3K18la水平与疾病的严重程度密切相关。
5️⃣Redox Biology丨刘新华团队揭示低氧驱动的能量代谢紊乱促进血管内皮功能障碍的新机制
近日，复旦大学刘新华教授团队在Redox Biology杂志上发表了题为“Hypobaric hypoxia-driven energy metabolism disturbance facilitates vascular endothelial dysfunction”的研究论文，该研究发现低氧通过能量代谢失调诱导血管内皮功能障碍。具体地说，缺氧促使血管内皮细胞代谢向糖酵解过度，导致过多的乳酸产生。这种乳酸超负荷触发PKM2乳酰化，后者通过抑制泛素化稳定PKM2，加剧线粒体塌陷和血管内皮功能障碍。该研究发现阐明了低氧诱导血管损伤的新机制。为了研究缺氧引起的糖酵解通量增加和氧化磷酸化通量降低是否促进血管内皮功能障碍，作者使用PDK的特异性抑制剂DCA抑制PDK的活性并迫使丙酮酸进入氧化磷酸化。结果发现，与缺氧VECs相比，DCA处理的VECs表现出更高水平的eNOS和p-eNOS，以及紧密连接蛋白如Occludin、ZO-1和Claudin-5的表达增加。与eNOS的变化一致，作者还观察到PDK的抑制减轻了缺氧引起的RAECs NO释放的减少。这些结果清楚地表明，阻断PDK可以减轻缺氧引起的血管内皮功能障碍。为了进一步探讨缺氧介导的血管内皮功能障碍的机制，作者检测了糖酵解途径中的关键酶。PKM2的表达水平在RAECs缺氧48 h或72 h后显著升高，但其他关键酶在缺氧条件下略有下降，表明PKM2可能在缺氧介导的VECs能量代谢紊乱中起重要作用。降低PKM2表达导致乳酸含量显著降低。这些结果都表明PKM2可能促进缺氧条件下葡萄糖向乳酸的转化，这似乎与PKM2抑制糖酵解通量的结果相反。为此，作者转染质粒在RAECs中过表达PKM2（PKM2OE），并直接检测PKM2积累对RAECs糖酵解通量的影响。有趣的是，作者发现在转染后24 h，糖酵解通量显著增加。随后，为了探讨PKM2是否调节氧化磷酸化，作者测量了PKM2敲除后RAEC的耗氧率，发现PKM2敲除显著增加缺氧条件下的线粒体ATP。最后，观察线粒体超微结构发现，PKM2基因敲除可显著减轻缺氧时线粒体膜溶解和嵴缺失等病理现象。同样，在低氧条件下，下调PKM2也可以降低RAEC的ROS水平。这些结果证实，缺氧条件下PKM2表达升高是血管内皮能量代谢的主要原因，最终导致血管内皮功能障碍。乳酸可以通过翻译后修饰特定赖氨酸残基来获得蛋白质乳酰化，从而改变蛋白质的表达和功能。据报道确认PKM2为乳酰化底物。因此，基于在缺氧RAECs及相关研究中的发现，作者研究了缺氧产生的乳酸是否通过其乳酰化作用影响PKM2的表达。事实上，PKM2乳酰化在RAECs暴露于缺氧下显著增加。一致地，外源性乳酸也增强了PKM2乳酰化。接下来，作者探讨了PKM2乳酰化是否能够影响其蛋白水平。在用蛋白酶体抑制剂MG132处理RAECs后，作者检测PKM2泛素化，发现PKM2泛素化在缺氧后显著降低。相反，在使用LDH抑制剂SO或Glomeratose A抑制缺氧条件下的乳酸产生后，发现PKM2乳酰化和泛素化水平之间呈反比关系，表明PKM2乳酰化阻止其泛素化降解以增强PKM2表达。这些结果表明，低氧时较高的乳酸含量增加了PKM2的乳酰化，从而抑制其泛素化降解。因此，这进一步通过正反馈环促进糖酵解，从而加剧VECs中的能量代谢失衡和功能障碍。内皮细胞与乳酸化修饰的研究揭示了代谢与表观遗传调控在血管稳态中的深度交联，为理解血管相关疾病的发病机制提供了全新视角。乳酸化修饰作为连接糖酵解代谢与蛋白质功能的关键枢纽，不仅调控内皮细胞的增殖、迁移和血管生成等基础生物学行为，更在缺氧、炎症及肿瘤微环境等病理场景中驱动血管功能紊乱。这一领域的持续突破不仅将深化对血管内皮细胞 “代谢 - 功能” 偶联机制的认知，更将推动 “代谢表观遗传学” 向临床应用的跨越，为解码复杂血管疾病的防治策略开辟新路径。Ps:篇幅原因，本次仅先整理5篇相关文章，下期继续，内容更精彩！
- Ya Ma，et al. 2025. Semaphorin 6A phase separation sustains a histone lactylation dependent lactate buildup in pathological angiogenesis.PNAS.
- Wei Fan,et al. 2025. A feedback loop driven by H3K9 lactylation and HDAC2 in endothelial cells regulates VEGF-induced angiogenesis. Genome Biology.
- Zongqing Lu,et al. 2025. Lactylation of Histone H3k18 and Egr1 Promotes Endothelial Glycocalyx Degradation in Sepsis-Induced Acute Lung Injury.Adv. Sci.
- Mengdie Dong,et al. 2024. ASF1A-dependent P300-mediated histone H3 lysine18 lactylation promotes atherosclerosis by regulating EndMT. Acta Pharm Sin B.
- Yuyu Zhang,,et al. 2025. Hypobaric hypoxia-driven energy metabolism disturbance facilitates vascular endothelial dysfunction.Redox Biology.
