肺動脈高壓發病機制的最新研究進展*

胡盼盼，孫增先，姜艷嬌 綜述,劉 云審校

(1.徐州醫科大學附屬連云港醫院/連云港市第一人民醫院藥學部，江蘇連云港 222061)

肺動脈高壓(pulmonary hypertension，PH)是一類以肺動脈壓力增加并超過一定限值為特征的進行性慢性肺血管疾病，能夠導致右心衰竭，甚至死亡，有較高的發病率和病死率[1]。2018年第6屆世界肺動脈高壓研討會上，PH被定義為：靜息狀態下，平均肺動脈壓(mean pulmonary arterial pressure，mPAP)>20 mm Hg且肺毛細血管楔壓(pulmonary artery wedge pressure，PAWP)>15 mm Hg或肺血管阻力(pulmonary vascular resistance，PVR)>3 WU[2]。PH的致病因素很多，根據病因的不同，將其分為以下五大類：(1)動脈性PH(PAH)，包括特發性PAH、遺傳性PAH、藥物和毒素引起的PAH等；(2)左心疾病所致PH；(3)肺部疾病和(或)缺氧導致的PH；(4)慢性血栓栓塞性PH(CTEPH)；(5)具有不明確和(或)多因素機制的PH[3]。本文主要通過查閱近5年的PH相關文獻，對其發病機制作一綜述。

1 血管活性物質的失衡

PH中的血管重構主要涉及肺動脈血管的內膜、中膜和外膜，其中中膜層的主要細胞成分平滑肌細胞增殖起主要作用[4]。血管活性物質一氧化氮(nitric oxide，NO)、前列環素(prostaglandin I2，PGI2)、內皮素1(endothelin-1，ET-1)、低氧誘導因子(hypoxia-inducible factor,HIFs)等均能夠從不同的方面促進或抑制肺動脈平滑肌細胞(PASMCs)的增殖，這些物質的失衡(降低或增加)在PASMCs增殖導致的血管重構中起著重要的作用。

1.1 NO、PGI2及ET-1

NO是體內重要的信使分子，由內皮型一氧化氮合酶(eNOS)產生，在維持血管穩態并抑制PH的發展方面有重要作用；在體內NO能夠激活可溶性鳥苷酸環化酶(sGC)，從而使三磷酸鳥苷(GTP)轉化為環磷酸鳥苷(cGMP)，隨后激活cGMP依賴的蛋白激酶G(PKG)，活化的PKG能夠通過多種機制舒張血管，抑制PASMCs增殖；PH通常存在NO生物利用度降低導致的PKG活性受損，從而發生肺血管的重構[5]。

PGI2是血管內皮細胞中花生四烯酸(AA)的主要代謝產物，可以與IP受體、過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)等結合，在舒張血管、抑制血小板聚集和PASMCs增殖中具有重要作用[6]。

ET-1是一種縮血管活性物質，其產生和釋放受多種刺激因素調節，包括血管緊張素Ⅱ(Ang Ⅱ)、活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)、促炎細胞因子等，在PASMCs和內皮細胞中均有表達，能夠與PASMCs上的內皮素A受體(ETA)和內皮細胞上的內皮素B受體(ETB)結合，從而促進血管收縮和細胞增殖[7-8]。

1.2 HIFs與骨膜素

HIFs是一類轉錄因子，包括HIF-1、HIF-2和HIF-3，分別由α、β兩個亞基組成，能夠調控細胞的增殖、分化和凋亡，尤其是HIF-1α和HIF-2α，在PH的肺血管收縮和重構中起重要作用[9-15]。有研究表明，常氧條件下HIF-1α和HIF-2α在脯氨酸羥化酶(PHD)的作用下很快被降解，表達水平都較低。但在缺氧條件下，PASMCs中的HIF-1α表達升高，并促進了PASMCs的增殖；而HIF-2α則在肺血管內皮細胞中表達升高，并通過誘導內皮間質轉化(endothelial-to-mesenchymal transition，EndMT)參與肺血管重構，加重PH的病情[10-11]。

骨膜素作為一種參與細胞黏附的細胞外基質蛋白，在肺動脈內皮細胞中通過HIF-1α依賴性機制產生，抑制骨膜素的表達可改善PH小鼠的血流動力學和心臟反應，抑制肺動脈內皮細胞中血管內皮生長因子(VEGF)和HIF-1α的釋放從而逆轉BMPR2表達下調，而骨膜素的過表達則誘導肺動脈內皮細胞中HIF的活化并增加ET-1和VEGF的產生，并且敲低HIF-1α抑制了骨膜素促進血管生成的作用[12]。

2 免疫炎性反應

近年來，隨著PH研究的不斷深入，發現免疫炎性反應與PH的發病機制密切相關，血管周圍的炎性浸潤是PH的主要病理特征之一。在PH患者及PH動物模型的肺動脈血管壁中存在大量的巨噬細胞積累。有研究表明，巨噬細胞能夠被成纖維細胞激活，激活后的巨噬細胞能夠增強體內白細胞介素(IL)-6、信號傳導和轉錄激活蛋白3(signal transducer and activator of transcription，STAT3)、HIF-1等信號通路，從而促進PH的血管重構，表明炎性細胞和炎性因子參與了PH的發生、發展[13-14]。并且，在血管周圍聚集的巨噬細胞、T淋巴細胞等炎性細胞都能夠釋放出大量的細胞因子和趨化因子，促進肺血管內皮細胞損傷、PASMCs增殖，從而加重肺血管重構。接下來，將介紹幾個細胞因子或趨化因子在PH中的作用。

2.1 炎癥小體NLRP3(the NLR pyrin domain-containing protein 3)

NLRP3是4個已知的結構亞組中研究得最多的炎癥小體，越來越多的證據表明，NLRP3炎癥通路參與多種呼吸道疾病和肺部疾病的發病機制[15-16]。在PH發生的初始階段，核因子κB(NF-κB)通路被激活，導致包括NLRP3在內的炎癥因子表達上調，而NLRP3則通過與caspase-1的相互作用使caspase-1活化，進而使促炎性細胞因子IL-1β和IL-18的表達增加，最終導致肺間質纖維化和肺動脈平滑肌細胞的增殖與凋亡抵抗[17-18]。

2.2 高遷移率族蛋白1(high mobility group box 1，HMGB1)與Toll樣受體3(TLR3)

HMGB1是一種非經典的炎性細胞因子，激活的HMGB1在細胞膜表面與Toll樣受體4(TLR4)結合，能夠通過抑制骨形成蛋2受體(BMPR2)信號通路，促進炎性因子如IL-6、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等的產生，促進炎性反應和PASMCs增殖，最終加重PH中的血管重塑[19]。多肽P5779就是GOLDENBERG等[20]針對HMGB1/TLR4信號通路采用的一種新型多肽，它能夠特異性地以二硫鍵的形式靶向細胞外HMGB1，干擾其與TLR4的結合，但同時不會完全抑制多功能免疫受體TLR4的信號傳遞，這為探索PH新型藥物提供了一個可能。

TLR3作為TLR家族的先天免疫受體TLR成員，在肺動脈內皮細胞中能夠通過IL-10誘導產生，對肺動脈血管發揮保護作用；TLR3缺乏能夠增加ET-1和IL-6的表達，促進內皮細胞凋亡，加重重度PH的進展；因此，恢復TLR3信號可能成為治療PH的新途徑[21]。

2.3 促有絲分裂因子(HIMF)與細胞外鈣敏感受體(CaSR)

HIMF是一種促炎性細胞因子，CaSR則是炎癥激活的關鍵因素，二者都能夠誘導NF-κB的激活、IL-4和IL-6的表達及VEGF的產生。而最近一項研究表明，缺氧誘導的HIMF能夠與CaSR的胞內域結合，通過其自身的二聚化促進 CaSR 的二聚化，激活CaSR，從而介導間歇性缺氧引起的PASMCs增殖及肺血管重塑和PH的發展[22]。

3 基因突變

3.1 骨形成蛋白2(bone morphogenetic protein 2，BMP2)

骨形成蛋白(BMP)是轉化生長因子β超家族的一員，BMPR2突變是遺傳性PH和特發性PH(尤其是遺傳性PH)的常見因素，且在無BMPR2突變的PAH中也檢測到BMPR2蛋白表達降低。研究表明，BMPR2突變不僅能夠誘導肺血管內皮細胞發生EndMT和炎性反應，參與肺血管的重構，還能夠引起內皮細胞的線粒體功能障礙，導致線粒體DNA損傷和凋亡，阻止肺血管重構的逆轉[23]。目前，靶向BMPR2基因轉錄的微RNA(microRNA，miR)，如miR-17/92、miR-21、miR-125a等已成為治療PH的新靶點[24]；同時，BMPR2的上游調節因子FHIT也可能成為PH治療的新靶點[25]。

3.2 CAV1蛋白

CAV1是胞膜上一種整合膜蛋白，在很多細胞中都有表達，是很多信號級聯開始的地方；在CAV1基因突變小鼠的體內發現了eNOS活性增加，并出現了PH癥狀，而在CAV1基因敲除小鼠中即使給予高水平的NO，也沒有發生PH[26-27]。有研究表明，CAV1基因缺失導致的eNOS動態負調節和氧化應激在PH發生中起關鍵作用，可能降低BMPR2蛋白的表達，并促進轉化生長因子β(TGF-β)信號轉導，從而促進肺血管重構[28]。

3.3 KCNK3通道

鉀離子(K+)通道是一種分布最廣的離子通道群，也是一種跨膜蛋白，連接細胞內與細胞外的環境，對膜電位的調節起著重要作用。PASMCs中NO和cGMP等能夠激活K+通道或使其表達上調，引起膜超極化并增強膜復極化，隨后導致電壓依賴性鈣離子(Ca2+)通道關閉并降低細胞內游離Ca2+濃度，導致肺血管擴張[29]。KCNK3 蛋白是一個向外的 K+通道，也稱為 TASK1或 K2P3.1，已被確認為PH新的易感基因。研究表明，KCNK3的功能喪失或活性抑制能夠增強PASMCs膜去極化相關的血管收縮，使HIF-1α和IL-6表達增加及PASMCs過度增殖[29-30]。

3.4 PIM1蛋白

PIM1是一種在 PAH中表達上調的癌蛋白。研究發現，PIM1能夠直接靶向狼瘡Ku自身抗原蛋白p70(KU70)參與調節DNA損傷修復及PASMCs增殖和凋亡等過程[31]；使用PIM1抑制劑SGI-1776或 TP-3654能夠明顯抑制非同源末端連接DNA的修復和PASMCs增殖并誘導細胞凋亡，同時也能夠顯著改善大鼠模型中的肺血流動力學和肺血管重構。

4 非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)

4.1 長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)

lncRNA是長度大于200個核苷酸的無編碼轉錄物，沒有明顯的蛋白質編碼功能，通常與蛋白質或其他RNA分子結合，在多種生物學過程中起著重要作用，包括細胞增殖、分化及凋亡[32]。目前，lncRNA已顯示出在各種疾病中的作用，并已被確定為潛在的治療靶點，已有不少lncRNA被證實參與調節PH的PASMCs增殖。

ZHANG等[33]研究表明，Hoxa-as3在PH中高表達并參與缺氧誘導的細胞增殖，該基因可由轉錄激活因子H3K9Ac的乙酰化上調，通過與其下游基因Hoxa3的相互作用加速細胞周期并促進細胞增殖。TYKRIL為酪氨酸激酶受體誘導型lncRNA，是第一個已知的調控p53/PDGFRβ軸的lncRNA，能夠通過p53介導的 PDGFRβ維持PASMCs過度增殖表型從而促進PASMCs增殖[34]。在正常生理狀態下，Rps41能夠與白細胞介素增強劑結合因子3(ILF3)結合，加速ILF3的降解，從而減少HIF-1α mRNA的積累，降低其穩定性；但在缺氧狀態下，Rps41的表達被下調，導致ILF3和 HIF-1α蛋白水平升高，促進PASMCs的增殖和遷移[35]。TUG1則可以直接與miR-328結合，以P53依賴的方式抑制DNA損傷后的細胞周期進程，從而抑制PASMCs增殖[36]；lncRNA-MEG3則以序列特異性的方式與miR-328-3p結合并使其降解，進而增加下游靶基因胰島素樣生長因子1受體(IGF1R)的表達，調控PH發展過程中細胞增殖、細胞周期進程、細胞遷移和凋亡[37]。另外，研究表明，lncRNA-H19有望成為PH右心衰竭的新生物標志物和治療靶點，抑制H19的表達能夠改善PH右心衰竭[38]。

4.2 環狀RNA(circRNA)

環狀RNA也是非編碼RNA的一種，可以調節各種生物學過程，包括細胞增殖。鈣調蛋白4基因(calmodulin 4 gene，circ-calm4)便是一種新型的環狀RNA，在細胞核和細胞質中都有表達。研究表明，該基因能夠吸附miR-337-3p，作為 miR-337-3p 的分子海綿來調節肌球蛋白-10的表達，肌球蛋白-10則通過調節細胞周期來促進PASMCs增殖[39]。

5 小 結

PH是一種嚴重影響人類生活質量和生命健康的肺血管疾病，其發病機制尚不完全清楚，目前已知與血管活性物質的失衡、免疫炎性反應、基因突變及非編碼RNA等有關。針對這些已知的致病機制，PH的靶向藥物被研發出來，主要包括PDE-5抑制劑、鳥苷酸環化酶激動劑、前列環素類似物、選擇性IP受體激動劑及內皮素受體拮抗劑等。同時，一些新的治療藥物(如多肽P5779)及新的治療靶點(如HMGB1)等也相繼被發現，但這些新的治療藥物和治療靶點都還未獲得可靠的臨床數據。目前來看，盡管擁有大量的治療藥物和治療手段，PH仍是一種具有高發病率和高病死率的疾病，這就需要對PH進行更深入的研究，尋找其他途徑的靶向藥物或新的治療方案，以改善患者的血管結構和右心功能，以及臨床癥狀及預后，降低其發病率和病死率。