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        肺動脈高壓機制研究新發現

        肺動脈高壓(PAH)是一種致命的肺血管疾病,其特征是肺血管重塑和肺血管阻力增加,最終導致右心室(RV)肥大和衰竭。肺動脈的動態血管收縮、不利的結構重塑、纖維化和硬化是肺血管阻力增加的主要原因。除此之外,內皮功能障礙、炎癥增加、血管生成失調、代謝紊亂、氧化應激和線粒體失調有助于疾病的進展。目前的治療主要通過擴張肺動脈來提高生活質量和生存率,但這些藥物并未抑制進行性肺血管病變,療效有限。因此,需要進一步探索PAH發生發展機制,以開發更有效的治療藥物。

        1. 內源性逆轉錄病毒成分在PAH中產生病理性中性粒細胞

        中性粒細胞及其細胞外囊泡(EV)在PAH發病機制中的作用尚不清楚。美國斯坦福大學維拉莫爾頓沃爾肺血管疾病中心Marlene Rabinovitch團隊將PAH中性粒細胞及其EV的功能異常與蛋白質組學和轉錄組學分析發現的機制聯系起來[1]。PAH患者的中性粒細胞產生并釋放增加的中性粒細胞彈性蛋白酶。它們表現出遷移減少和粘附增加,這歸因于β1整合素和黏著斑蛋白升高,這些與抗病毒反應有關。轉錄組干擾素標記證實了這一點,其與人內源性逆轉錄病毒k(HERV-K)包膜蛋白的增加有關?;颊哐獫{中性粒細胞EV通過中性粒細胞彈性蛋白酶和HERV-K包膜誘導小鼠PAH(圖1),可由彈性蛋白酶抑制劑Elafin緩解。這一研究解釋中性粒細胞功能障礙如何導致PAH,其可能是靶向治療的目標。

         

                                                                                                            圖1 EV通過中性粒細胞彈性蛋白酶和HERV-K包膜誘導PAH

        2. HNRNPA2B1在PAH中協調平滑肌細胞表型

        RNA結合蛋白是基因表達調控的主要協調者。在癌癥中,RNA結合蛋白HNRNPA2B1(異質核核糖核蛋白A2B1;A2B1)促進促增殖/抗凋亡表型。肺動脈平滑肌細胞(PASMC)中的相同表型是導致PAH發展的原因。通過整合計算生物學和實驗生物學,加州大學洛杉磯分校大衛格芬醫學院Grégoire Ruffenach團隊研究了A2B1在人類PAH-PASMC中的作用[2]。他們發現在人類PAH-PASMC中A2B1表達及其核定位增加。此外,他們表明在PAH-PASMC中,A2B1促進其靶標的表達。PAH-PASMC中的A2B1沉默導致所有攜帶A2B1基序的mRNA減少,并伴隨著增殖和細胞凋亡抗性的減少(圖2)。抑制A2B1在肺中的作用可挽救野百合堿誘導的大鼠PAH。該研究揭示了A2B1作為PAH-PASMC表型的主要協調者的作用及其作為PAH治療靶點的相關性。

         

                                                                                                                    圖2 A2B1沉默逆轉血管重構和促增殖/抗凋亡表型

        3. JAGGED-NOTCH3信號在PAH血管重塑中發揮作用

        NOTCH3通路對于控制血管平滑肌細胞增殖和維持平滑肌細胞處于未分化狀態至關重要。美國加州大學圣迭戈分校心胸外科PATRICIA A. THISTLETHWAITE團隊顯示人類PAH的特征在于肺動脈平滑肌細胞中的NOTCH配體JAGGED-1(JAG-1)的過表達,并且JAG-1以自分泌方式選擇性地控制NOTCH3信號傳導和細胞增殖[3]。相反,NOTCH配體DELTA-LIKE4在PAH患者的肺動脈平滑肌細胞中表達最少,抑制NOTCH3裂解和信號傳導,并延緩血管平滑肌細胞增殖。在兩種嚙齒動物疾病模型中,抑制JAG-1誘導的肺內NOTCH3信號傳導可逆轉臨床和病理性PAH(圖3)。這提示選擇性靶向JAG-1激活NOTCH3可能是治療PAH的一種有效、安全的策略。

         

                                                                                                                  圖3 抗NOTCH3抗體治療可逆轉小鼠PAH的發展

        4. 靶向肽基脯氨酰異構酶 1治療PAH

        肽基脯氨酰順/反異構酶NIMA相互作用蛋白1(Pin1)是一種高度保守的酶,可結合并催化特定磷酸化Ser/Thr-Pro基序的異構化,在多個協調的細胞過程中充當分子開關。德國吉森大學和馬爾堡肺中心Tatyana Novoyatleva團隊通過使用胡桃醌(一種特異性且不可逆的Pin1抑制劑)研究了Pin1在實驗和臨床PAH中的表達和作用[4]。他們發現實驗性PAH和PAH患者PASMC中Pin1的表達明顯升高。通過胡桃醌處理或siRNA敲除體外抑制Pin1可誘導肺血管細胞凋亡和增殖下降(圖4)。胡桃醌給藥降低了PAH大鼠模型和小鼠模型中的肺血管阻力,增強了右室功能,改善了肺血管和心臟重塑。這一研究表明,用小分子抑制劑胡桃醌靶向Pin1可能是PAH和繼發于PAH的右心疾病的一種潛在治療策略。

         

                                                                                                                                        圖4 Pin1在PAH中的信號機制


        參考文獻

        [1]Taylor S, Isobe S, Cao A, et al. Endogenous Retroviral Elements Generate Pathologic Neutrophils in Pulmonary Arterial Hypertension [J]. Am J Respir Crit Care Med. 2022, 10.1164/rccm.202102-0446OC. (IF=30.528)

        [2]Ruffenach G, Medzikovic L, Aryan L, Li M, Eghbali M. HNRNPA2B1: RNA-Binding Protein That Orchestrates Smooth Muscle Cell Phenotype in Pulmonary Arterial Hypertension [J]. Circulation. 2022, 101161CIRCULATIONAHA122059591. (IF=39.918)

        [3]Zhang Y, Hernandez M, Gower J, et al. JAGGED-NOTCH3 signaling in vascular remodeling in pulmonary arterial hypertension [J]. Sci Transl Med. 2022, 14(643):eabl5471. (IF=19.319)

        [4]Rai N, Sydykov A, Kojonazarov B, et al. Targeting peptidyl-prolyl isomerase 1 in experimental pulmonary arterial hypertension [J]. Eur Respir J. 2022, 60(2):2101698. (IF=33.795)

         

        云克隆不僅可提供多種肺部疾病模型,包括肺動脈高壓、肺水腫、肺氣腫、慢性阻塞性肺病、肺纖維化、肺栓塞、肺炎等,涵蓋常見肺部疾??;還具有各類肺部疾病常用檢測指標及上述HNRNPA2B1、JAGGED-1、DELTA-LIKE 4、Pin1等相關產品,可助力廣大科研工作者進行肺部疾病研究。

         

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