內質網應激在肺動脈高壓發病機制中的研究進展

張聰聰 姚曉敏 王 碩

浙江醫藥高等專科學校，浙江寧波 315000

肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）是由多種致病因素引起的肺動脈壓和肺血管阻力升高，進而引起右心室衰竭，最終導致死亡的慢性進展性疾病[1]。肺動脈高壓，可以是一種獨立的疾病，也可以是并發癥，還可以是綜合征，其血流動力學診斷標準為：海平面靜息狀態下，右心導管檢測肺動脈平均壓≥25 mmHg[2]。肺動脈高壓的致殘率和病死率都很高，因此應高度重視防范和治療。

PAH的發病機制復雜，涉及遺傳、環境等多種因素，至今較為公認的機制有肺血管內皮細胞功能障礙、相關基因的突變、炎癥與免疫反應、血管重塑、血栓、離子通路等[3]。研究表明，PAH發生發展中的一個共同特征是內質網應激（endoplasmic reticulum stress，ERS）[4]，另外，ERS 在癌癥、心血管疾病、糖尿病等疾病中也廣泛參與[5]。抑制內質網應激是臨床治療PAH的一種新的治療手段，現有研究證明，使用化學伴侶，如4-苯基丁酸酯（4-phenylbutyric acid，4-PBA）來降低內質網應激，可以治療或逆轉動物模型上的PAH，其肺動脈平滑肌細胞增殖被抑制，凋亡率相對增加，ERS相關因子的表達也有不同程度降低[6]，然而，這種療法尚未用于臨床或臨床前試驗。本文主要對內質網應激在肺動脈高壓發病機制中的研究進展做一綜述，以期為PAH治療藥物的開發提供更多思路和希望。

1 內質網應激

內質網應激是細胞為應對內質網腔內錯誤折疊、未折疊蛋白聚集以及鈣離子平衡紊亂、鈣超載等狀況，激活未折疊蛋白反應、內質網超負荷反應和caspase-12介導的凋亡通路等信號途徑的反應過程，既能誘導保護作用，也能誘導細胞的損傷,甚至凋亡[7]。機體的應激狀態是指紫外線、缺糖、缺氧、鈣超載、氧化應激、接觸化學物質等，這些應激狀態會激活相關信號通路，當翻譯蛋白質的數量超過內質網折疊所能處理的最大量時，就會導致錯誤折疊的蛋白質在內質網中堆積[7]，激活未折疊蛋白反應（Unfolded protein response，UPR）[8]。

在UPR的初始階段，其反應目的是糾正錯誤折疊或未折疊的蛋白質，當細胞不能恢復時，UPR將終止這種反應，并觸發細胞凋亡[9]。因此，UPR的功能是通過重建細胞內穩態或觸發細胞死亡來阻止受損和非功能性蛋白質堆積在內質網中。UPR由三種內質網跨膜蛋白介導，分別為蛋白激酶R樣內質網激酶（PERK）、肌醇需要酶1α（IRE1α）和轉錄激活因子6（ATF6）[10]。

IRE1是一種內質網跨膜傳感器，對動物和植物的未折疊蛋白反應非常重要。在內質網應激下，IRE1 RNase通過自身磷酸化、構象變化和高階寡聚作用被激活[11]。IRE1/XBP-1可調節各種細胞類型中的各種基因以應對內質網應激，主要與分子伴侶和其它蛋白的表達有關，參與UPR信號通路信息的傳遞[12]。UPR的第二個傳感器是PERK，PERK的激活主要發生在UPR的早期階段，通過減少蛋白質的合成來保護細胞，當應激持續時，PERK通過CHOP的表達來促進細胞凋亡[13]。ATF6是UPR的最后一個傳感器，它是UPR中的關鍵應激蛋白。當受到壓力時，被切割為轉錄因子來發揮作用，從高爾基體膜轉位至細胞核中，介導CHOP表達升高，調控內質網應激反應[14]。目前，對內質網應激的信號傳導通路有了較為全面的認識，但這些通路與許多疾病之間的聯系，仍需要更多學者研究和探索。

2 肺動脈平滑肌細胞

肺血管重塑是肺動脈高壓的主要特性，在一些研究中，有學者指出肺動脈平滑肌細胞（pulmonary artery smooth muscle cells，PASMCs）增殖和凋亡的不平衡導致了血管中層增厚[15]。目前，越來越多的證據表明內質網應激能促進PASMCs的增殖并增強炎癥反應，而PASMCs的過度增生、增殖和凋亡抵抗是肺動脈高壓中血管異常重塑的關鍵因素[16]。

在內質網應激狀態下，PERK通路首先被激活，它的激活可以導致其下游因子真核翻譯起始因子2α（eIF2α）磷酸化，磷酸化的eIF2α在調節細胞增殖和肥大中起關鍵作用，并參與調節平滑肌細胞的增殖和遷移[17]。另外，IRE1/XBP-1通路抑制劑4u8c，可促進細胞凋亡，并抑制PASMCs的細胞增殖和遷移[18]。

以上結果表明，內質網應激參與了肺動脈高壓條件下PASMCs的異常增殖，因此，抑制內質網應激對PASMCs的刺激也是一個有吸引力的治療選擇。

3 肺動脈內皮細胞

內皮細胞分泌許多正常血管功能所必需的介質，如一氧化氮、前列環素等，能抑制血小板聚集，調節血管張力和免疫反應，控制血管細胞生長，維持血流通暢等[19]。此外，血管內皮細胞在血管腔循環血液和血管壁之間形成物理屏障，液體、氣體和一些營養物質可以通過它被選擇性地輸送，以及促進白細胞的跨壁轉運。

另外，它還可以保持血管的穩態，維持血管舒張和收縮的動態平衡。研究表明，內皮細胞功能障礙是多種心血管疾病發病的始動或促進因素[20]。發生內皮細胞功能障礙的原因與內皮細胞NO合酶活性降低有關，導致抗凝性能降低，粘附分子表達增加，釋放趨化因子和細胞因子。在早期肺動脈高壓中，內皮細胞的凋亡起了重要作用，在晚期中，研究證實內皮細胞的過度增殖、血管收縮以及血栓的形成，都對肺動脈高壓的發生發展至關重要[21]。

肺血管內皮細胞的功能改變造成血管新生內膜的形成、內膜增厚和遠端肺動脈閉塞，這在一定程度上促進血管的叢狀病變，叢狀病變是肺動脈高壓中不可逆的晚期重度病變[22]，這是目前國內外尚未解決的難題。

因此，研究內質網應激中內皮細胞的改變，也許對肺動脈高壓的治療能有突破。

4 潛在療法

現有研究表明，增強編碼分子伴侶基因的表達，或者使用分子伴侶，可協助蛋白質的折疊，減輕內質網應激引起的細胞傷害[23]。

分子伴侶，是一類協助細胞內分子組裝和蛋白質折疊的蛋白質。分子伴侶對內質網應激的減輕作用，目前確切機制尚未闡明，而脂肪酸衍生物分子伴侶4-PBA和膽酸衍生物牛磺熊去氧膽酸（TUDCA）是最常被提及的化學伴侶。

4-PBA是一種低分子量的脂肪酸，通過抑制組蛋白去乙酰化酶活性增加組蛋白乙酰化水平，穩定蛋白質結構，促進基因組的轉錄激活，提高內質網折疊蛋白的能力。研究表明，4-PBA可通過調節內質網穩態的恢復和多種病理狀態，從而改善肺動脈壓力和右心室肥大的癥狀[24]。

TUDCA是一種在膽汁中發現的類固醇物質，研究表明，TUDCA可以幫助蛋白質折疊，減輕內質網應激反應，TUDCA可以和蛋白質的疏水區結合，防止隨后的蛋白質聚集和未折疊蛋白的積累，也可協助突變蛋白的轉移或通過激活ATF6來提高蛋白質折疊能力，減少各種細胞的內質網應激[25]。

以上結果表明，減輕內質網應激反應，可能是保護肺動脈高壓的有效治療策略。如能進一步確定內質網應激和肺動脈高壓的聯系，將為肺動脈高壓的治療帶來新的方向。