內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在肺動(dòng)脈高壓發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

張聰聰 姚曉敏 王 碩

浙江醫(yī)藥高等專科學(xué)校，浙江寧波 315000

肺動(dòng)脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）是由多種致病因素引起的肺動(dòng)脈壓和肺血管阻力升高，進(jìn)而引起右心室衰竭，最終導(dǎo)致死亡的慢性進(jìn)展性疾病[1]。肺動(dòng)脈高壓，可以是一種獨(dú)立的疾病，也可以是并發(fā)癥，還可以是綜合征，其血流動(dòng)力學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)為：海平面靜息狀態(tài)下，右心導(dǎo)管檢測(cè)肺動(dòng)脈平均壓≥25 mmHg[2]。肺動(dòng)脈高壓的致殘率和病死率都很高，因此應(yīng)高度重視防范和治療。

PAH的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及遺傳、環(huán)境等多種因素，至今較為公認(rèn)的機(jī)制有肺血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙、相關(guān)基因的突變、炎癥與免疫反應(yīng)、血管重塑、血栓、離子通路等[3]。研究表明，PAH發(fā)生發(fā)展中的一個(gè)共同特征是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)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(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是臨床治療PAH的一種新的治療手段，現(xiàn)有研究證明，使用化學(xué)伴侶，如4-苯基丁酸酯（4-phenylbutyric acid，4-PBA）來(lái)降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，可以治療或逆轉(zhuǎn)動(dòng)物模型上的PAH，其肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖被抑制，凋亡率相對(duì)增加，ERS相關(guān)因子的表達(dá)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(yàn)。本文主要對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在肺動(dòng)脈高壓發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展做一綜述，以期為PAH治療藥物的開(kāi)發(fā)提供更多思路和希望。

1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是細(xì)胞為應(yīng)對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)錯(cuò)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(yīng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超負(fù)荷反應(yīng)和caspase-12介導(dǎo)的凋亡通路等信號(hào)途徑的反應(yīng)過(guò)程，既能誘導(dǎo)保護(hù)作用，也能誘導(dǎo)細(xì)胞的損傷,甚至凋亡[7]。機(jī)體的應(yīng)激狀態(tài)是指紫外線、缺糖、缺氧、鈣超載、氧化應(yīng)激、接觸化學(xué)物質(zhì)等，這些應(yīng)激狀態(tài)會(huì)激活相關(guān)信號(hào)通路，當(dāng)翻譯蛋白質(zhì)的數(shù)量超過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)折疊所能處理的最大量時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中堆積[7]，激活未折疊蛋白反應(yīng)（Unfolded protein response，UPR）[8]。

在UPR的初始階段，其反應(yīng)目的是糾正錯(cuò)誤折疊或未折疊的蛋白質(zhì)，當(dāng)細(xì)胞不能恢復(fù)時(shí)，UPR將終止這種反應(yīng)，并觸發(fā)細(xì)胞凋亡[9]。因此，UPR的功能是通過(guò)重建細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)或觸發(fā)細(xì)胞死亡來(lái)阻止受損和非功能性蛋白質(zhì)堆積在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。UPR由三種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白介導(dǎo)，分別為蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（PERK）、肌醇需要酶1α（IRE1α）和轉(zhuǎn)錄激活因子6（ATF6）[10]。

IRE1是一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜傳感器，對(duì)動(dòng)物和植物的未折疊蛋白反應(yīng)非常重要。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激下，IRE1 RNase通過(guò)自身磷酸化、構(gòu)象變化和高階寡聚作用被激活[11]。IRE1/XBP-1可調(diào)節(jié)各種細(xì)胞類型中的各種基因以應(yīng)對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，主要與分子伴侶和其它蛋白的表達(dá)有關(guān)，參與UPR信號(hào)通路信息的傳遞[12]。UPR的第二個(gè)傳感器是PERK，PERK的激活主要發(fā)生在UPR的早期階段，通過(guò)減少蛋白質(zhì)的合成來(lái)保護(hù)細(xì)胞，當(dāng)應(yīng)激持續(xù)時(shí)，PERK通過(guò)CHOP的表達(dá)來(lái)促進(jìn)細(xì)胞凋亡[13]。ATF6是UPR的最后一個(gè)傳感器，它是UPR中的關(guān)鍵應(yīng)激蛋白。當(dāng)受到壓力時(shí)，被切割為轉(zhuǎn)錄因子來(lái)發(fā)揮作用，從高爾基體膜轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核中，介導(dǎo)CHOP表達(dá)升高，調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)[14]。目前，對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的信號(hào)傳導(dǎo)通路有了較為全面的認(rèn)識(shí)，但這些通路與許多疾病之間的聯(lián)系，仍需要更多學(xué)者研究和探索。

2 肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞

肺血管重塑是肺動(dòng)脈高壓的主要特性，在一些研究中，有學(xué)者指出肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞（pulmonary artery smooth muscle cells，PASMCs）增殖和凋亡的不平衡導(dǎo)致了血管中層增厚[15]。目前，越來(lái)越多的證據(jù)表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激能促進(jìn)PASMCs的增殖并增強(qiáng)炎癥反應(yīng)，而PASMCs的過(guò)度增生、增殖和凋亡抵抗是肺動(dòng)脈高壓中血管異常重塑的關(guān)鍵因素[16]。

在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激狀態(tài)下，PERK通路首先被激活，它的激活可以導(dǎo)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(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和肥大中起關(guān)鍵作用，并參與調(diào)節(jié)平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移[17]。另外，IRE1/XBP-1通路抑制劑4u8c，可促進(jìn)細(xì)胞凋亡，并抑制PASMCs的細(xì)胞增殖和遷移[18]。

以上結(jié)果表明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與了肺動(dòng)脈高壓條件下PASMCs的異常增殖，因此，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對(duì)PASMCs的刺激也是一個(gè)有吸引力的治療選擇。

3 肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞

內(nèi)皮細(xì)胞分泌許多正常血管功能所必需的介質(zhì)，如一氧化氮、前列環(huán)素等，能抑制血小板聚集，調(diào)節(jié)血管張力和免疫反應(yīng)，控制血管細(xì)胞生長(zhǎng)，維持血流通暢等[19]。此外，血管內(nèi)皮細(xì)胞在血管腔循環(huán)血液和血管壁之間形成物理屏障，液體、氣體和一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以通過(guò)它被選擇性地輸送，以及促進(jìn)白細(xì)胞的跨壁轉(zhuǎn)運(yùn)。

另外，它還可以保持血管的穩(wěn)態(tài)，維持血管舒張和收縮的動(dòng)態(tài)平衡。研究表明，內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是多種心血管疾病發(fā)病的始動(dòng)或促進(jìn)因素[20]。發(fā)生內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙的原因與內(nèi)皮細(xì)胞NO合酶活性降低有關(guān)，導(dǎo)致抗凝性能降低，粘附分子表達(dá)增加，釋放趨化因子和細(xì)胞因子。在早期肺動(dòng)脈高壓中，內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡起了重要作用，在晚期中，研究證實(shí)內(nèi)皮細(xì)胞的過(guò)度增殖、血管收縮以及血栓的形成，都對(duì)肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要[21]。

肺血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能改變?cè)斐裳苄律鷥?nèi)膜的形成、內(nèi)膜增厚和遠(yuǎn)端肺動(dòng)脈閉塞，這在一定程度上促進(jìn)血管的叢狀病變，叢狀病變是肺動(dòng)脈高壓中不可逆的晚期重度病變[22]，這是目前國(guó)內(nèi)外尚未解決的難題。

因此，研究?jī)?nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中內(nèi)皮細(xì)胞的改變，也許對(duì)肺動(dòng)脈高壓的治療能有突破。

4 潛在療法

現(xiàn)有研究表明，增強(qiáng)編碼分子伴侶基因的表達(dá)，或者使用分子伴侶，可協(xié)助蛋白質(zhì)的折疊，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引起的細(xì)胞傷害[23]。

分子伴侶，是一類協(xié)助細(xì)胞內(nèi)分子組裝和蛋白質(zhì)折疊的蛋白質(zhì)。分子伴侶對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的減輕作用，目前確切機(jī)制尚未闡明，而脂肪酸衍生物分子伴侶4-PBA和膽酸衍生物?；切苋パ跄懰幔═UDCA）是最常被提及的化學(xué)伴侶。

4-PBA是一種低分子量的脂肪酸，通過(guò)抑制組蛋白去乙?；富钚栽黾咏M蛋白乙酰化水平，穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)基因組的轉(zhuǎn)錄激活，提高內(nèi)質(zhì)網(wǎng)折疊蛋白的能力。研究表明，4-PBA可通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)的恢復(fù)和多種病理狀態(tài)，從而改善肺動(dòng)脈壓力和右心室肥大的癥狀[24]。

TUDCA是一種在膽汁中發(fā)現(xiàn)的類固醇物質(zhì)，研究表明，TUDCA可以幫助蛋白質(zhì)折疊，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，TUDCA可以和蛋白質(zhì)的疏水區(qū)結(jié)合，防止隨后的蛋白質(zhì)聚集和未折疊蛋白的積累，也可協(xié)助突變蛋白的轉(zhuǎn)移或通過(guò)激活A(yù)TF6來(lái)提高蛋白質(zhì)折疊能力，減少各種細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[25]。

以上結(jié)果表明，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，可能是保護(hù)肺動(dòng)脈高壓的有效治療策略。如能進(jìn)一步確定內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和肺動(dòng)脈高壓的聯(lián)系，將為肺動(dòng)脈高壓的治療帶來(lái)新的方向。