改善肺動脈高壓中肺血管重構治療策略的研究進展

蓋祥云，趙恩麒，何彥峰，李占強，趙悅孚，王金宇，李豐潤

(1.青海民族大學藥學院，2.青海省青藏高原植物化學重點實驗室，青海 西寧 810007；3.青海大學高原醫學研究中心，青海 西寧 810001)

肺動脈高壓(pulmonary hypertension，PH)是一種以不可逆的肺血管重構(pulmonary vascular remodeling，PVR)和肺動脈平滑肌細胞(pulmonary artery smooth muscle cells，PASMCs)功能障礙為特征的肺血管疾病，以肺血管阻力進行性升高為主要特征，最終導致右心衰竭和過早死亡[1]。現有的治療藥物主要是通過影響一氧化氮、內皮素和前列環素通路調節血管張力的介質失衡，改善肺血管收縮，提高患者生活質量、延緩疾病進展[2]，但是除了肺移植外，對PH仍無根本治愈方法[3]。除了肺血管收縮，血管細胞異常增殖和凋亡抵抗導致的PVR，也是肺血管阻力升高及右心衰竭的重要原因[2]。因此，目前的研究重點是闡明PVR的分子機制，找到新的藥物作用靶點，研發能夠有效逆轉PVR的藥物。

本文著眼于PH發生發展過程中關鍵的病理機制，肺血管重構，就近年來藥物改善PVR的相關研究做一綜述。全文共分為4個主要部分：PH與PVR；化學藥物改善PVR研究進展；中藥改善PVR研究進展；新靶點發現。

1 肺動脈高壓與肺血管重構

PH可能源于特發性或遺傳性病因，但也可能由某些藥物和/或毒素引起，或與其他疾病如艾滋病毒、結締組織病或先天性心臟病有關。盡管在過去15年，患病率一直在上升，但是PH被認為是一種罕見病。雖然罕見，但PH的致殘率和致死率一直很高，預后仍然比許多癌癥更差，3年生存率為68%～70%[4]。PH通常早期難以發現，直到后期出現呼吸困難、疲勞、下肢水腫和發紺等多種癥狀，才會被治療。

PH的特征是持續的肺血管收縮，小阻力肺動脈和小動脈的內皮和中膜平滑肌層增厚導致的血管漸進性閉塞以及血管增生型叢狀病變的形成[5]。在健康成人中，分化的可收縮PASMCs通常表現出非常低的合成和增殖活性，在缺氧、血管損傷等刺激下，PASMCs表型轉化為去分化表型，具有較高的增殖、遷移和蛋白合成速率，并伴有細胞凋亡抗性[1]。應用藥物等干預手段預防和改善PVR是延緩病程、延長患者生存期、降低死亡率的有效手段。

2 化學藥物改善肺血管重構

2.1 成熟藥物的改造和新用途開發西地那非是一種磷酸二酯酶5抑制劑，是作用于一氧化氮途徑的治療方法，可以改善PH的血流動力學和運動能力。雖然傳統的西地那非制劑能夠擴張血管，但是在PH的進展過程中，PVR卻沒有得到改善[6]。氯硝柳胺或者氯硝柳胺和西地那非聯合治療可改善野百合堿誘導的PH大鼠血管功能，減輕PVR[7]。

臨床研究證實了PH患者肺組織糖酵解過程上調，肺血管重塑過程中，PASMCs中葡萄糖攝取增加，導致葡萄糖轉運體-1(glucose transport-1，GLUT-1)被激活。Li等[8]證實在野百合堿誘導的PH模型中，PASMCs中GLUT-1過表達，同時研究發現葡萄糖醛酸(GlcA)修飾脂質體(GlcA-lips)通過靶向GLUT-1，改善了西地那非對異常增殖的PASMCs的輸送，從而改善了野百合堿誘導的PH模型中的PVR。

羅格列酮是一種過氧化物酶體增殖物激活受體γ激動劑，可以抑制PVR、阻止PH病程進展。Rashid等[9]開發了一種新的聯合療法——基于乳酸-羥基乙酸(PLGA)共聚物為載體的長效可吸入的西地那非和羅格列酮顆粒物，與經肺或口服單藥或雙藥聯合給藥的普通藥物相比，PLGA顆粒藥物雖然給藥間隔較長，但能更有效地降低平均肺動脈壓(mean pulmonary artery pressure，mPAP)，而不影響平均體壓，同時能夠改善心功能、減慢右心重塑、減少肺動脈肌化。

Huang等[10]研究發現阿司匹林作為一個臨床上廣泛使用的藥物，能夠改善低氧誘導PH大鼠的PVR，其可能機制是阿司匹林通過抑制缺氧誘導因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)/轉化生長因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)/Smads/Snail信號通路，抑制了內皮細胞向間充質細胞的轉化。

2.2 新的小分子化合物Wnt/β-catenin信號通路通過加速損傷后愈合，在維持肺血管穩態中發揮重要作用，與PH的發生、發展密切相關。該途徑的異常激活抑制了β-catenin在細胞質中的降解，使β-catenin在細胞質中積累，然后轉移到細胞核中與TCF/LEF結合，促進下游基因的表達，這最終加速了PASMCs的增殖，誘導PH的發生發展。TCF4是人類TCF/LEF家族中重要的轉錄因子，也被稱為轉錄因子7樣蛋白2 (TCF7L2)。LF3是含有硫脲和磺酰胺基團的小分子，能夠直接結合在β-catenin的中心重復序列上，抑制β-catenin/TCF4相互作用。Lei等[11]采用左肺葉全切除術建立PH動物模型，研究發現，LF3能夠抑制PASMCs的遷移和增殖，并促進其凋亡，從而改善PVR。

Hu等[12]認為，如果小分子化合物能夠通過可溶性鳥苷酸環化酶刺激血管舒張，同時通過腺苷單磷酸激活蛋白激酶(AMPK)抑制血管重構，發揮雙重途徑調節作用防治PH，會較單一途徑作用的藥物提供更多的優勢和潛力。他們設計并合成了一系列吡唑并吡啶類物質，其中的2-(3-甲基-6-((2-甲基芐基)氧基)-1-苯基-1H-吡唑并[3，4-b]吡啶-5-基)嘧啶-4，6-二胺(化合物2)在體外研究中表現出適度的血管舒張活性和較好的增殖、遷移抑制作用，體內研究發現它能夠有效降低右心室收縮壓，改善肺動脈中膜增厚和右心室肥厚。

四(4-羧基苯基)卟啉氯化錳(Ⅲ) (MnTBAP)，一種具有抗氧化和抗炎作用的合成金屬卟啉，已被證明能抑制人臍靜脈內皮細胞中骨形成蛋白2型受體(bone morphogenetic protein type 2 receptor，BMPR2)的轉移。此外，MnTBAP對博萊霉素誘導的肺纖維化、角叉菜膠誘導的胸膜炎、肺挫傷、腎纖維化和腎損傷均有保護作用。Gomez-Puerto等[13]研究發現，MnTBAP能夠通過阻斷自噬增加人肺動脈內皮細胞的BMPR2蛋白表達，同時也上調了PH患者肺微血管內皮細胞和平滑肌細胞中的BMPR2水平。體內研究發現，利用Sugen5416(SU5416)血管內皮生長因子受體蛋白酪氨酸激酶抑制劑和低氧誘導大鼠PH模型，MnTBAP能夠通過逆轉肺血管(內膜和中膜)重構降低PH大鼠的右心室后負荷、改善右心室功能、逆轉右心室肥大[13]。

3 中藥改善肺血管重構

中醫認為PH屬于“肺脹”范疇，與“喘證”“痰飲”等多種病理因素相關。中藥治療PH及肺源性心臟病的研究取得了諸多成果，主要包括中藥提取物、中藥制劑及復方和中藥單體。

3.1 中藥提取物、中藥制劑及復方芪藶強心膠囊由11味中草藥(君藥黃芪、附子，臣藥丹參、人參、葶藶子，佐藥紅花、陳皮、澤瀉、香加皮、玉竹和使藥桂枝)提煉而成，在治療慢性左心衰竭方面顯示了卓越的療效。許瑩等[14]研究了中藥芪藶強心膠囊對野百合堿誘導的大鼠PH致右心衰的治療作用，發現中藥芪藶強心可降低PH大鼠的右心室收縮壓、抑制肺動脈重構，同時受試藥物也能夠改善PH大鼠右心的凋亡和纖維化程度、改善心室重構。

復方葶藶子湯由葶藶子、水蛭、黃芩、矮地茶、桂枝、茯苓、白術、干地龍、甘草組成。謝蕾等利用常壓低氧的方法建立低氧性PH大鼠模型，復方葶藶子湯灌胃，結果表明復方葶藶子湯能夠降低PH大鼠的平均肺動脈壓、改善PVR[15]。

紅景天在青海和西藏民間醫學中使用時間很長，臨床證明有預防高原病的作用。研究證明唐古特紅景天95%乙醇提取物具有舒張大鼠離體肺小血管的作用。進一步篩選發現，唐古特紅景天95%乙醇提取物的70%乙醇洗脫餾份是舒張血管作用的主要活性部位(ACRT)。Nan等[16]利用低壓氧艙模擬海拔4 500 m建立低氧性PH模型，研究結果表明ACRT可降低PH大鼠的平均肺動脈壓和右心肥大指數，緩解慢性缺氧誘導的PVR。

3.2 中藥單體丹參酸B鎂是甘西鼠尾草水提物中的主要成分，Wang等[17]建立低壓低氧誘導的PH大鼠模型，研究發現丹參酸B鎂能夠下調HIF-1α、核因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)、單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)、增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)、細胞周期依賴性蛋白激酶4(cyclin dependent kinase 4，CDK4)和細胞周期蛋白D1(CyclinD1)的表達，并抑制Ras同源基因家族蛋白A(Ras homologous gene family protein A，RhoA)/Rho相關蛋白激酶(Rho-associated coiled-coil containing kinase，ROCK)信號途徑的激活，最終抑制肺小血管重構，降低PH大鼠的mPAP和右心肥大指數。

黃芪甲苷是一種從黃芪中純化的小分子皂苷，以往的研究發現黃芪甲苷對心血管疾病和肺纖維化具有保護作用。Jin等[18]利用野百合堿建立PH大鼠模型，低氧(2% O2+5% CO2)處理人PASMCs誘導細胞增殖，研究發現黃芪甲苷(10、30 mg·kg-1)均能夠降低大鼠的mPAP、改善PVR和右心室肥厚，這些作用是通過改善炎癥反應、肺動脈內皮細胞功能障礙、PASMCs增殖及抗凋亡實現的。

二氫青蒿素(dihydroartemisinin，DHA)是一種用于治療瘧疾的青蒿素衍生物，能夠抑制纖維化、血管新生和腫瘤細胞增殖。Tang等[19]建立野百合堿誘導的PH大鼠模型，50或100 mg·kg-1DHA可顯著降低PH大鼠的mPAP、右心室橫徑、肺動脈中膜厚度，同時能夠以濃度依賴的方式抑制PASMCs增殖和遷移。DHA可能是一種潛在的PH治療候選藥物，可能通過抑制PVR來改善實驗性PH。

西蘭花中的生物活性分子之一，蘿卜硫素(sulforaphane，SFN)，是一種異硫氰酸酯和強效轉錄因子E2相關因子2(nuclear factor erythroid 2 related factor 2，Nrf2)激活劑，已被證明可以激活與Nrf2活性相關的抗炎途徑，對糖尿病心肌病中左心室具有保護作用，同時有改善肺纖維化的作用。Kang等[20]利用SU5416聯合缺氧4周建立成年雄性小鼠的PH模型，SFN能夠預防小鼠的右心室功能障礙和重構，減少右心室的炎癥和纖維化，同時也改善了PH小鼠的PVR、炎癥和肺纖維化。

芒柄花黃素(formononetin，FMN)是從傳統中草藥紅三葉中提取的一種活性異黃酮，已被廣泛用于治療心血管疾病。FMN能夠抑制腫瘤細胞的增殖、促進其凋亡，對人前列腺癌細胞和鼻咽癌細胞顯示了較強的抗腫瘤活性。Cai等[21]研究發現，FMN可顯著降低野百合堿誘導的PH大鼠的右心室收縮壓，改善右心室肥厚和PVR，并且能下調大鼠PCNA和α平滑肌肌動蛋白的表達，FMN處理的PH大鼠肺組織中活化的Caspase-3的表達和Bax/Bcl-2的比例顯著上調，而AKT和ERK的磷酸化水平顯著降低，這表明FMN能夠通過改善PVR對野百合堿誘導的PH產生保護作用。

木犀草素是一種天然黃酮類化合物，具有抗炎、抗過敏、抗腫瘤、抗菌、抗病毒等多種藥理活性。研究表明木犀草素能阻滯細胞周期，抑制腫瘤細胞增殖，減少腫瘤細胞遷移。Zuo等[22]通過研究探討了木犀草素對野百合堿誘導的大鼠PH的影響及其機制。發現木犀草素可改善PVR和右心室肥厚，同時，木犀草素可抑制血小板衍生生長因子-BB誘導的PASMCs的增殖和遷移，且呈濃度依賴性。

松果菊苷是苯乙醇苷類化合物，來源于肉蓯蓉、短管兔耳草等中藏藥，Gai等[23]研究發現，松果菊苷不僅能夠抑制去甲腎上腺素誘導的肺動脈收縮，而且可以抑制低氧誘導的PASMCs的異常增殖，體內研究進一步證明，松果菊苷能夠改善肺動脈功能和PVR，降低低氧誘導的PH大鼠的mPAP、右心肥大指數、血紅蛋白含量和紅細胞壓積。

4 新靶點發現

YAP (Yes-associated protein，YAP)是Hippo信號通路的主要下游效應因子，已被證實在調控細胞增殖和分化中發揮關鍵作用，大量研究表明，Hippo-YAP通路在PVR和PH的發展中發揮重要作用[24]。轉錄輔助因子退變樣蛋白4(vestigial-like family member 4，VGLL4)是Hippo通路的新成員，已被證明是哺乳動物細胞中YAP的有效抑制劑。Tian等[25]建立慢性常壓低氧誘導的小鼠PH模型，發現常壓低氧能夠誘導sirt1介導的VGLL4組蛋白乙酰化引起的VGLL4的上調，隨后激活轉錄激活因子3(activator of transcription 3，STAT3)通路，導致PASMCs增殖增加、凋亡減少，從而促進了PVR和PH的發展，相反，VGLL4乙酰化的終止逆轉了慢性常壓低氧誘導的PH，VGLL4的藥理學或基因缺失可能成為PH治療的潛在靶點。

Wang等[26]研究證明hsa_circ_0002062與hsa-miR-942-5P結合，抑制hsa-miR-942-5P活性，導致hsa-miR-942-5P靶點CDK6表達增加，而CDK6可以調節細胞周期，促進細胞增殖。因此，hsa_circ_0002062的下調被認為是一個潛在的PH治療靶點。

在PH的發生發展過程中，PASMCs從收縮或靜止表型向增殖或合成表型脫分化，導致PASMCs的增殖和遷移增加，從而介導了PVR。在PH中，PASMCs胞質游離Ca2+濃度的升高不僅是PASMCs收縮和肺血管收縮的觸發因素，也是PASMCs增殖/遷移和PVR的關鍵刺激因素。鈣穩態調節器(Calcium homeostasis modulators，CALHM)是質膜中離子(陽離子和陰離子)通道和ATP通道的一個家族，包括了CALHM1和CALHM2，對膜電壓和細胞外Ca2+水平敏感。Rodriguez等[27]的研究表明，在PH的發生發展過程中，CALHM1/2上調增加了PASMCs的Ca2+內流，參與了細胞收縮-增殖的表型轉換。因此，鈣穩態調節器可能成為開發PH新療法的潛在靶點。

如同癌細胞，PASMCs經歷了許多正常細胞所不經歷的細胞應激，比如DNA損傷應激、代謝應激、氧化應激等，促使PASMCs產生細胞保護反應。熱休克蛋白90 (heat shock protein 90，HSP90)是一種大量表達的胞質伴侶蛋白，參與蛋白質的折疊和穩定性，與應激條件下的細胞惡性生長和增殖直接相關。HSP90除了在腫瘤細胞胞質中高表達外，在線粒體中也有高表達，而在正常細胞中則沒有[28]。Boucherat等[28]研究發現，PASMCs線粒體HSP90的積累是PH的一個特征，是線粒體穩態的關鍵調節因子，有助于PVR。

已有研究表明PH發生發展過程中，線粒體代謝異常，糖酵解轉變與PH的發病機制有關，這種代謝轉變被稱為瓦伯格效應，有利于通過糖酵解和乳酸形成產生ATP。6-磷酸果糖-2-激酶3(PFKFB3)表達增強導致糖酵解通量增加。近年來的研究表明PFKFB3在細胞增殖、細胞周期進展和細胞凋亡等過程中發揮著關鍵作用[29]。Kovacs等[29]的研究表明，PFKFB3上調介導PASMCs的膠原合成和增殖，促進PH的PVR。其機制是通過促進糖酵解和乳酸的升高誘導ERK1/2依賴的鈣蛋白酶-2磷酸化激活鈣蛋白酶。

煙酰胺磷酸核糖基轉移酶(nicotinamide phosphoribosyltransferase，NAMPT)已經被證明是由煙酰胺合成的哺乳動物NAD生物合成途徑的限速酶。NAMPT活性與應激反應的細胞適應過程(抵抗衰老，凋亡和細胞增殖的增加以及細胞氧化還原狀態的調節)有關。在血管細胞中，NAMPT促進內皮細胞存活和血管生成活性以及平滑肌細胞存活。Chen等[30]研究發現，PH患者的肺和肺動脈內皮細胞以及PH動物模型中NAMPT的mRNA、蛋白和血漿水平均升高，抑制NAMPT活性可改善野百合堿和“Sugen缺氧”誘導的大鼠PH。提示NAMPT促進了PVR，有助于PH的病理生物學，NAMPT將是一種新的潛在的PH治療靶點。

5 總結與展望

已應用的藥物主要通過擴張肺血管發揮作用、改善患者癥狀，并不能從根本上治療PH，患者預后仍然很差。因此，闡明PVR的網絡分子機制，找到關鍵靶點，利用藥物有效改善PVR，是治療PH、降低死亡率的關鍵所在。近幾年的研究發現了一些新的小分子化合物，也得到了一些天然產物的有效成分，中醫中藥中也潛藏著一些傳統的復方制劑。能夠改善肺血管收縮，同時逆轉PVR的藥物，將會是PH患者的福音。對成熟藥物的劑型改造及聯合用藥方案，也將會給PH的治療帶來新的希望。