代謝重編程在肺動脈高壓發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展*

齊先梅， 羅 婭， 王 婧

（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院，北京100730）

肺動脈高壓（pulmonary hypertension，PH）是一組嚴(yán)重的進(jìn)行性心肺疾病，肺血管收縮、肺中小動脈重構(gòu)及原位血栓形成引起肺血管阻力逐漸增加，最終導(dǎo)致右心衰竭甚至死亡［1-2］。目前認(rèn)為促進(jìn)PH 發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵機(jī)制是血管細(xì)胞的過度增殖和/或抗凋亡［3］，同時血管收縮、炎癥及纖維化也參與其中［4-5］。PH 患病人數(shù)龐大，發(fā)病率逐年升高［6］，由于對PH 發(fā)生的病理生理機(jī)制認(rèn)識不全，目前尚無治愈方法［7］。代謝重編程通過供給能量、生物合成中間物和還原性物質(zhì)，維持細(xì)胞的氧化還原穩(wěn)態(tài)并保證生物分子合成，使細(xì)胞呈現(xiàn)增殖、遷移以及抗凋亡的腫瘤樣惡性表型，導(dǎo)致肺血管重構(gòu)和右心室肥厚，加速PH 的發(fā)生發(fā)展［7］。此外，由于代謝可調(diào)節(jié)與PH發(fā)生發(fā)展有關(guān)的多種因素（如遺傳、低氧、氧化應(yīng)激、炎癥等）［8-9］，提示代謝重編程可能是PH 疾病過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，從代謝角度研究PH 的病理生理機(jī)制對探索潛在的靶向藥物具有重要意義。本綜述將著重對PH 中糖、脂肪酸和氨基酸代謝重編程的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)。

1 PH中的糖代謝重編程

葡萄糖分解代謝主要包括3 條途徑：糖酵解（又稱糖無氧氧化）途徑、糖有氧氧化途徑和磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathway，PPP），代謝途徑簡圖見圖1。有氧糖酵解或稱Warburg 效應(yīng)是在腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的一種糖酵解的特殊形式，指在氧氣充足的條件下，細(xì)胞仍偏好糖酵解［10］，可使葡萄糖攝取量大幅度增加，滿足快速增殖細(xì)胞的能量需求，并為生物大分子合成提供物質(zhì)基礎(chǔ)，促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖、轉(zhuǎn)移等腫瘤樣惡性表型形成［3，11］。目前，PH 中葡萄糖氧化減少，而Warburg效應(yīng)和PPP途徑增強(qiáng)已被廣泛報(bào)道。

Figure 1. Schematic illustration of metabolic pathways. PPP：pentose phosphate pathway；FAO：fatty acid oxidation；Glut：glucose transporter；HK1/2：hexokinase 1/2；PFK：phosphofructokinase；LDH：lactate dehydrogenase；PDH：pyruvate dehydrogenase；TCA：tricarboxylic acid；G6PD：glucose 6 phosphate dehydrogenase；6PGD：6-phosphogluconate dehydrogenase；6-PG：6-phosphogluconate；NADPH：nicotinamide adenine dinucleotide phosphate；R5P：ribose-5-phosphate；FATP1：fatty acid transport protein 1；FA-CoA：fatty acyl-CoA；CPT1/2：cholinephosphotransferase 1/2；SLC1A5：solute carrier family 1 member 5；SLC7A5：solute carrier family 7 member 5；GLS1：glutaminase-1；ME：malic enzyme；α-KG：α-ketoglutarate.圖1 代謝途徑簡圖

1.1 Warburg 效應(yīng) PH 疾病過程中，糖代謝相關(guān)酶，包括葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體、己糖激酶2、α-烯醇化酶、丙酮酸脫氫酶激酶1（pyruvate dehydrogenase kinase 1，PDK1）、乳酸脫氫酶等表達(dá)增加或丙酮酸脫氫酶（pyruvate dehydrogenase，PDH）被抑制，將導(dǎo)致Warburg效應(yīng)出現(xiàn)［3，12-14］，促進(jìn)肺血管細(xì)胞，包括內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cells，ECs）、平滑肌細(xì)胞（smooth muscle cells，SMCs）和成纖維細(xì)胞（fibroblasts，F(xiàn)ibs），及右室心肌細(xì)胞的腫瘤樣惡性表型形成［4，11，13-14］，導(dǎo)致肺動脈收縮及重構(gòu)、右心室收縮力降低和心輸出量減少，促進(jìn)PH的發(fā)生發(fā)展。

Warburg效應(yīng)促進(jìn)PH 中關(guān)鍵細(xì)胞形成腫瘤樣惡性表型的具體機(jī)制目前尚不十分清楚，但在PH 中Warburg 效應(yīng)的調(diào)節(jié)途徑已得到部分認(rèn)識。糖酵解途徑可受表觀遺傳學(xué)改變、基因突變以及其他多種通路的調(diào)控［15］。根據(jù)以往研究，可將Warburg效應(yīng)的調(diào)節(jié)途徑歸納為3類（圖2）。對于Warburg調(diào)節(jié)途徑1，研究表明DNA 甲基化參與了PH 的發(fā)生發(fā)展，當(dāng)DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase，DNMT）1和DNMT3b的表達(dá)增加時，超氧化物歧化酶2活性下降有助于低氧誘導(dǎo)因子1α 激活［16］，從而抑制PDK 的活性，導(dǎo)致Warburg 效應(yīng)，促進(jìn)肺血管細(xì)胞過度增殖和形成抗凋亡表型。目前，該調(diào)節(jié)通路已在肺動脈平滑肌細(xì)胞（pulmonary arterial smooth muscle cells，PASMCs）和右室心肌細(xì)胞中被證實(shí)。二氯乙酸鹽可抑制該途徑，減輕血管重塑和部分恢復(fù)右心室收縮性，從而緩解 PH［17-18］。對于 Warburg 調(diào)節(jié)途徑 2，相關(guān)研究顯示microRNA-124 下調(diào)可促進(jìn)肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞（pulmonary arterial endothelial cells，PAECs）、SMCs 和Fibs 的RNA 剪接因子聚嘧啶束結(jié)合蛋白1（polypyrimidine tract-binding protein 1，PTBP1）上調(diào)［12，19-20］。PTBP1 可調(diào)節(jié)丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）亞型的剪接，當(dāng)PTBP1 增加時可導(dǎo)致M2型 PK（PKM2）活性增加（PAECs 和 PASMCs）或者PKM2/PKM1 比值增加（Fibs），增強(qiáng)Warburg 效應(yīng)，促進(jìn)肺血管細(xì)胞過度增殖和形成抗凋亡特性，從而加重PH 的發(fā)生發(fā)展。同時，通過藥理學(xué)方法抑制PKM2 活性/表達(dá)或者靶向抑制microRNA-124 表達(dá)，使PKM2/PKM1 比值恢復(fù)正常，可在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中抑制肺血管細(xì)胞過度增殖及 PH 進(jìn)展［12，19］。此外，其他調(diào)節(jié)方式包括活化T細(xì)胞核因子［21］、C 端結(jié)合蛋白 1［13］、6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2，6-二磷酸酶 3［22］、CD146［23］、microRNA-25、microRNA-138［24］等均可促進(jìn)Warburg效應(yīng)。

Figure 2. Regulatory pathways of Warburg effect in PH［4］. Glut：glucose transporter；HK1/2：hexokinase 1/2；PEP：phosphoenolpyruvate；PKM：pyruvate kinase M；LDH：lactate dehydrogenase；PDH：pyruvate dehydrogenase；PDK：pyruvate dehydrogenase kinase 1；TCA：tricarboxylic acid；DNMT：DNA methyltransferase；SOD2：superoxide dismutase 2；HIF-1α：hypoxia-inducible factor 1α；BMPR2：bone morphogenetic protein receptor type-2；miRNA：microRNA；PTBP1：polypyrimidine tract-binding protein 1；HRE：hypoxicresponseelements；CtBP1：transcriptional corepressor c-terminal binding protein-1；PFKFB3：6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2，6-bisphosphatase 3；MCUC：mitochondrial calcium uniporter complex.圖2 PH中Warburg效應(yīng)的調(diào)節(jié)途徑［4］

盡管在PAECs、SMCs、Fibs及右室心肌細(xì)胞中的關(guān)鍵酶/調(diào)節(jié)信號通路可能存在一定差異，但增強(qiáng)的Warburg 效應(yīng)可通過促進(jìn)這些細(xì)胞出現(xiàn)過度增殖和抗凋亡表型，促進(jìn)肺血管重塑和右室肥厚。而通過藥理學(xué)方法抑制或表觀遺傳調(diào)控PH中的Warburg效應(yīng)，可緩解PH 的進(jìn)展，因此糖酵解途徑的關(guān)鍵酶可能是PH潛在的治療靶點(diǎn)。

1.2 PPP 該途徑分為兩個階段。在第一階段的氧化反應(yīng)中，葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（glucose 6 phosphate dehydrogenase，G6PD）的催化下產(chǎn)生的供氫體煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）參與調(diào)節(jié)多種代謝反應(yīng)和維持細(xì)胞氧化還原平衡；第二階段是PPP 的非氧化途徑，產(chǎn)生的5-磷酸核糖為核苷酸和氨基酸生物合成提供前體物質(zhì)。因此，當(dāng)PPP 增強(qiáng)時可增強(qiáng)細(xì)胞抗氧化應(yīng)激能力，并為細(xì)胞提供快速增殖所需的底物，促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡。在人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞和特發(fā)性肺動脈高壓患者的 Fibs 中 PPP 顯著增加［13，25］，在多個 PH 模型中，肺血管細(xì)胞的PPP通路也上調(diào)［26-28］。

G6PD 是 PPP 途徑的限速酶。在 PH 中，G6PD 上調(diào)或過度活化促進(jìn)肺血管細(xì)胞（PASMCs、ECs 和Fibs）增殖且抑制細(xì)胞凋亡［9］，導(dǎo)致肺血管重塑。其中，Chettimada 等［26］的研究表明，低氧時 G6PD 的活性和表達(dá)均增加，通過上調(diào)Sp1 和缺氧誘導(dǎo)因子1，促進(jìn)細(xì)胞合成收縮力較小的蛋白（心肌素和平滑肌22α）以及增殖性更高的蛋白（細(xì)胞周期蛋白A 和磷酸化組蛋白H3），從而促進(jìn)PASMCs 增殖。另外，G6PD 活性的增加還影響肺動脈收縮蛋白，引起肺動脈收縮［29］。使用G6PD 的競爭性抑制劑6-氨基煙酰胺，可下調(diào)離體牛肺動脈的收縮蛋白，并抑制肺血管炎癥［30］。脫氫表雄酮具有較強(qiáng)G6PD抑制活性，可抑制缺氧和野百合堿誘導(dǎo)的PH 模型動物肺血管阻力升高、肺血管重構(gòu)和心力衰竭［31-33］。一項(xiàng)3 期臨床試驗(yàn)（NCT00581087）表明，脫氫表雄酮可改善慢性阻塞性肺病相關(guān)PH 患者的6 分鐘步行距離和肺血流動力學(xué)異常［34］。這些研究均指出G6PD 可能作為PH的潛在治療靶點(diǎn)。

G6PD 的產(chǎn)物NADPH 具有抗氧化性能，可用于谷胱甘肽/硫氧還蛋白的再生。值得注意的是，在PH中，過量的NADPH 可促進(jìn)NADPH 氧化酶活化，產(chǎn)生過氧化氫和活性氧類，促進(jìn)疾病進(jìn)展［9］。此外，NADPH 是脂肪酸代謝和脂質(zhì)合成所必需的物質(zhì)，參與形成增殖細(xì)胞的膜，促進(jìn)細(xì)胞增殖。NADPH 還調(diào)控觸發(fā)凋亡的細(xì)胞周期酶caspase 的活性，在抑制細(xì)胞凋亡方面起到關(guān)鍵作用［9］?？偟膩碚f，抑制NADPH 氧化酶或抑制NADPH 的過度生成可能成為治療PH的有效方法。

2 PH中的脂肪酸代謝重編程

2.1 脂肪酸合成 脂肪酸合成代謝可增加脂質(zhì)大分子，為快速增殖的細(xì)胞提供所必須的能量和中間代謝物，用于新膜生產(chǎn)、細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化和信號傳導(dǎo)，驅(qū)動細(xì)胞出現(xiàn)增殖和抗凋亡表型。脂肪酸合成酶是脂肪酸合成的關(guān)鍵酶，在快速增殖的細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)。在低氧的PAECs 和PASMCs 及PH 動物模型中脂肪酸合成酶的表達(dá)及活性升高，抑制其在PAECs 中的活性則可以減少血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)，并增加內(nèi)皮型一氧化氮合成酶的表達(dá)，改善PAECs 的功能［35］；抑制其在 PASMCs 中的活性可促進(jìn)凋亡并降低細(xì)胞增殖能力；在PH 動物模型中，抑制脂肪酸合成酶的活性則減輕肺血管重塑、降低右心室壓力及延緩右心室肥厚［35-36］。這些研究認(rèn)為抑制脂肪酸合成酶的表達(dá)/活性具有治療PH的潛力。

2.2 脂肪酸氧化 脂肪酸代謝的另一個過程是脂肪酸β 氧化（fatty acid oxidation，F(xiàn)AO），該過程可生成ATP 和乙酰輔酶A。值得注意的是，F(xiàn)AO 和葡萄糖氧化存在一個相互調(diào)控機(jī)制，即Randle循環(huán)（又稱葡萄糖-脂肪酸循環(huán)），指當(dāng)葡萄糖氧化增加時，F(xiàn)AO就會被抑制，反之亦然。Randle 循環(huán)中糖脂代謝相互調(diào)控，以保障供給線粒體的葡萄糖和脂肪酸間的相對平衡［37］。

目前，研究者對FAO 在PH 中的作用有不同見解。一方面，有研究指出內(nèi)皮功能及右心脂質(zhì)代謝正常狀態(tài)的維持需要足夠的FAO，PH 中FAO 減少，抑制FAO 將進(jìn)一步加重ECs 功能障礙和右心室脂質(zhì)沉積，將促進(jìn)PH 進(jìn)展［38-41］；另一方面，有研究表明抑制FAO改善肺血管重構(gòu)和右心室功能，緩解PH的發(fā)生發(fā)展。Sutendra 等［42］的研究指出，抑制 FAO 可增加PASMCs 葡萄糖氧化效率，從而改善動物模型的肺血管重構(gòu)。對于右心室來說，正常情況下，心肌細(xì)胞主要依賴 FAO 產(chǎn)生 ATP，約占 60%～90%［43］。PH患者和動物模型的右室心肌細(xì)胞FAO 減少，右室存在長鏈脂肪酸和甘油三酯蓄積，循環(huán)游離脂肪酸和長鏈?；鈮A水平升高，所以目前認(rèn)為心肌脂毒性可能是由 FAO 受損和脂質(zhì)運(yùn)輸增加導(dǎo)致［40-41，44］。研究表明，右心室FAO 受損促進(jìn)PH 的進(jìn)展，而在動物模型中使用部分脂肪酸氧化抑制劑曲美他嗪或拉諾拉嗪，雖然進(jìn)一步抑制FAO，但右室肥厚及PH 進(jìn)展卻可得到改善［8，45］。而且一期臨床實(shí)驗(yàn)也證實(shí)拉諾拉嗪治療動脈型肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）安全和耐受性良好，它可以改善患者的右心室結(jié)構(gòu)和功能（NCT01174173）［46］。這可能是由于FAO產(chǎn)生與葡萄糖氧化等量的ATP需要多消耗12%的氧氣［47］，而在右心室肥厚缺血的情況下，無法維持FAO 對氧氣的需求，導(dǎo)致FAO 下降。藥物干預(yù)進(jìn)一步抑制FAO 從而增加葡萄糖氧化，使右心室產(chǎn)能增加，或有利于右心室功能的改善?？傊?，目前的研究顯示FAO 是有潛力的PAH 治療靶點(diǎn)，但FAO具體如何調(diào)節(jié)PH 中肺血管重構(gòu)和右心室功能仍有待進(jìn)一步研究。

3 PH中的氨基酸代謝重編程

3.1 谷氨酰胺代謝 細(xì)胞內(nèi)的谷氨酰胺通過谷氨酰胺酶脫氨形成谷氨酸，再經(jīng)谷氨酸脫氫酶形成α-酮戊二酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)，并伴有NADH/NADPH 的生成，因此該代謝途徑既可調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)，也可調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài)。而且由于它為嘌呤、嘧啶和蛋白質(zhì)的生物合成提供氮，其對于增殖的細(xì)胞必不可少［48］。多項(xiàng)研究顯示，Yes 相關(guān)蛋白 1（Yesassociated protein 1，YAP1）/具有PDZ 結(jié)合域的轉(zhuǎn)錄共刺激因子（transcriptional co-activator with a PDZ binding domain，TAZ）軸激活后可上調(diào)谷氨酰胺酶，促進(jìn)谷氨酰胺分解，導(dǎo)致了細(xì)胞的過度增殖和遷移，研究指出YAP1/TAZ 活化可能是肺血管重塑的必經(jīng)過程［49-50］。通過藥理方法靶向抑制YAP1 或谷氨酰胺酶，可觀察到谷氨酰胺分解減少，肺血管重塑減輕，PH 得到改善［51］。此外，右心室肥厚也與谷氨酰胺分解相關(guān)，有研究觀察到肥厚的右心室中c-Myc-Max 通路激活可導(dǎo)致谷氨酰胺分解增加，產(chǎn)生的能量可使細(xì)胞快速增長。而在體抑制谷氨酰胺分解可恢復(fù)PDH的活性，使葡萄糖氧化增強(qiáng)，從而改善右心室肥厚和心臟功能［52］。目前的研究顯示，谷氨酰胺分解在PH 中增強(qiáng)，可促進(jìn)肺血管重塑及右心室肥厚，靶向谷氨酰胺分解通路，尤其是靶向谷氨酰胺酶/YAP1或許有望用于PH的治療。

3.2 精氨酸及甘氨酸代謝 精氨酸可在一氧化氮合成酶的催化作用下生成一氧化氮（nitric oxide，NO），而精氨酸酶可與一氧化氮合成酶競爭共同底物L(fēng)-精氨酸，生成鳥氨酸及尿素，從而使NO 生成減少；同時，不對稱二甲基精氨酸也抑制一氧化氮合成酶，從而抑制NO 的生成。精氨酸代謝與PH 高度相關(guān)，PAECs 中精氨酸代謝酶和不對稱二甲基精氨酸水平增加，將導(dǎo)致NO 生成減少和血管內(nèi)皮功能紊亂，從而促進(jìn)疾病的發(fā)生發(fā)展［53-55］。添加外源性的L-精氨酸可抑制精氨酸酶活性，增加NO 生成，從而減輕細(xì)胞氧化應(yīng)激和內(nèi)皮功能障礙，因此研究者認(rèn)為補(bǔ)充L-精氨酸可用于改善PAECs功能和 PH 進(jìn)展［56］。此外，甘氨酸代謝也參與PH 的病理生理過程，與內(nèi)皮功能障礙密切相關(guān)。研究證實(shí)，BolA 家庭成員3（BolA family member 3，BOLA3）對于維持PAECs 甘氨酸穩(wěn)態(tài)非常重要［57］，敲除BOLA3可下調(diào) ECs 的甘氨酸裂解系統(tǒng)的表達(dá)，從而提高肺組織甘氨酸水平并促進(jìn)PH的發(fā)生。同時，該研究表明過表達(dá)BOLA4可以防止PH 的發(fā)生，但可被外源性給予的甘氨酸所逆轉(zhuǎn)。目前，精氨酸和甘氨酸代謝在PH 中的作用仍不十分清楚，機(jī)制研究還局限在ECs，雖然在動物模型中調(diào)節(jié)這些氨基酸的代謝表現(xiàn)出對PH 的治療作用，但具體作用機(jī)制仍待進(jìn)一步研究說明。

4 基于PH代謝重編程的診斷方法

隨著PH 代謝重編程的研究不斷進(jìn)展，早期、無創(chuàng)的診斷技術(shù)成為可能。其中，基于Warburg效應(yīng)中葡萄糖攝取增加的特點(diǎn)，出現(xiàn)了一種代謝成像診斷方法。相較于每摩爾葡萄糖完全氧化可生成32 分子ATP，Warburg效應(yīng)中，每摩爾葡萄糖只能產(chǎn)生2分子ATP，為了維持能量平衡，葡萄糖攝取增加，而這可以通過正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)（positron emission computed tomography，PET）測定特定部位［18F］-氟代脫氧葡萄糖（fluorodeoxyglucose，F(xiàn)DG）來檢測［58-59］。在 PAH 患者和動物模型中，該診斷方法的有效性已得到證實(shí)［59-60］。研究表明PAH 患者肺部和右心室的FDG 的攝取量顯著高于健康對照組，但肺部的FDG 的攝取量與肺血管血流動力學(xué)及6 min步行距離無顯著相關(guān)性［61］，而右心室FDG 的攝取量不僅可以反映負(fù)荷大?。?0］，還可間接反映右心室的功能狀態(tài)［58］。該診斷方法使用方便且無創(chuàng)，為實(shí)時定量測量代謝重編程提供可能，可用于評估藥物治療效果和疾病預(yù)后，以補(bǔ)充目前的血流動力學(xué)檢查。在臨床，F(xiàn)DG-PET 已在其他疾病的診斷中投入使用［60］，因此用于PH 的診斷指日可待。另外，由于心臟四維血流磁共振成像可以提供更先進(jìn)的功能性血流動力學(xué)信息，若與FDG-PET結(jié)合甚至耦合，可能為PH患者提供更好的診斷和預(yù)后評估方法［62，63］。

循環(huán)代謝物檢測亦有望成為PH 的診斷手段之一。代謝組學(xué)技術(shù)，如超高效液相色譜-質(zhì)譜技術(shù)，只需少量樣本，即可識別出差異代謝物。通過這些代謝物可以區(qū)分生理和病理狀態(tài)，并預(yù)測臨床結(jié)果。目前，PH 中的代謝組學(xué)研究已取得一定進(jìn)展，美國

國家心臟、肺和血液研究所的肺血管疾病計(jì)劃（Pulmonary Vascular Disease Phenomics，PVDOMICS）和英國PAH 國家隊(duì)列研究，通過高通量篩查患者血漿并結(jié)合其他診斷工具，正在收集特定PH 類型和不同疾病階段的信息［64-65］。通過對患者和正常人血漿代謝物進(jìn)行檢測分析，目前已發(fā)現(xiàn)多種差異表達(dá)的血漿代謝物，如某些microRNA、三羧酸循環(huán)代謝物、多胺、脂質(zhì)［65］、?；鈮A［44，66］、氨基酸［65］等。這些代謝物的表達(dá)水平與血流動力學(xué)改變相關(guān)［67］，代謝物的顯著改變還能預(yù)測死亡風(fēng)險(xiǎn)［65］。下一代代謝成像和代謝組學(xué)生物標(biāo)志物將使PH 的早期診斷成為可能。然而，更好地理解PH 的病理機(jī)制，大規(guī)模分析更加精準(zhǔn)的臨床標(biāo)志物，以及消除高成本，才能使這些診斷方法得以成功實(shí)施。

5 靶向PH代謝重編程的新藥物

5.1 二氯乙酸鹽 PDK 在PH 患者的肺血管和右心室中轉(zhuǎn)錄上調(diào)，是PDH 的抑制因子，當(dāng)PDH 被抑制時，其底物丙酮酸無法進(jìn)入三羧酸循環(huán)，因此PDK是葡萄糖氧化的關(guān)鍵抑制因子，其表達(dá)或活性增加可促進(jìn) Warburg 效應(yīng)形成［17，68］。二氯乙酸鹽是一種小分子丙酮酸類似物，通過結(jié)合PDK N 端保守的變構(gòu)位點(diǎn)對其起到抑制作用。由于正常組織中PDK不活躍，二氯乙酸鹽對異常組織相對特異，對正常心臟和血管細(xì)胞影響不大［69-70］。目前二氯乙酸鹽已臨床應(yīng)用于兒童乳酸性酸中毒［71］和成人多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤［72］，主要毒性為可逆性周圍神經(jīng)病變［73-74］。研究表明，二氯乙酸鹽治療通過增加線粒體內(nèi)的葡萄糖氧化，可防止炎癥細(xì)胞積累、減輕血管重塑、恢復(fù)正常QTc 間期及部分恢復(fù)右心室收縮性［9，45，75-76］，改善了多種動物模型的 PH［68-70，77］。臨床試驗(yàn)證實(shí)，二氯乙酸鹽可降低平均肺動脈壓力和改善右心功能，緩解PAH，適當(dāng)?shù)膭┝吭诨颊咧心褪茌^好［78］。同時，該研究指出，二氯乙酸鹽對部分PAH患者無效，可能與沉默調(diào)節(jié)蛋白3和解偶聯(lián)蛋白2的功能性異構(gòu)有關(guān)，這些異構(gòu)體通過降低PDH的功能導(dǎo)致二氯乙酸鹽無法實(shí)現(xiàn)治療作用。總的來說，二氯乙酸鹽是一種極有潛力的PH 治療藥物，若可識別沉默調(diào)節(jié)蛋白3 和解偶聯(lián)蛋白2 功能性異構(gòu)的患者，將實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的治療。

5.2 拉諾拉嗪 拉諾拉嗪是一種哌嗪衍生物，能選擇性抑制晚期鈉電流，高濃度的拉諾拉嗪能抑制FAO［79］。由于 FAO 與葡萄糖氧化間存在 Randle 循環(huán)，拉諾拉嗪通過抑制FAO可以促進(jìn)葡萄糖氧化，此外，它還能激活PDH 進(jìn)一步使葡萄糖氧化增加。2006年拉諾拉嗪被美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)用于治療慢性心絞痛和心律失常［80-82］。在PH 的研究中，拉諾拉嗪被證實(shí)通過抑制右心室的電重塑和結(jié)構(gòu)重塑緩解PH 中的第一種類型，即PAH［83-84］。一些小的單中心臨床研究最近已經(jīng)完成，一項(xiàng)研究報(bào)告了12例PAH 患者（6例拉諾拉嗪和6例安慰劑），短期給予患者拉諾拉嗪并隨訪12 周，顯示該藥物安全和耐受性良好，不良反應(yīng)較?。∟CT01757808）［85］。另一項(xiàng)研究共有11 例有癥狀的PAH 患者參與，研究顯示，拉諾拉嗪連續(xù)治療3 個月可以改善癥狀、右心室結(jié)構(gòu)和功能，但不影響血流動力學(xué)（NCT01174173）［46］。目前PAH 中拉諾拉嗪的研究已進(jìn)入2 期臨床試驗(yàn)（NCT01839110 和NCT02829034），結(jié)果尚未發(fā)表［86］。右室功能是影響PH 預(yù)后的關(guān)鍵，而拉諾拉嗪可通過改善心肌細(xì)胞脂代謝緩解右室重構(gòu)及功能障礙，因此，拉諾拉嗪對于PH 尤其是存在右室功能障礙的患者具有重要臨床價(jià)值。

6 展望

盡管PH 中的代謝研究經(jīng)歷多年的發(fā)展有很大進(jìn)展，但代謝重編程的作用機(jī)制仍不十分清楚。目前主要集中在代謝酶的研究，而代謝中間產(chǎn)物的研究相對較少。肺血管細(xì)胞增殖需要新合成核酸和細(xì)胞膜等，而核苷酸和膽固醇代謝途徑中代謝酶的研究仍是空白。氨基酸代謝目前主要涉及谷氨酸、精氨酸和甘氨酸，其他氨基酸的研究非常少。此外，雖然機(jī)制研究取得一定成果，但實(shí)際應(yīng)用到臨床的藥物有限，這也歸因于PH 復(fù)雜的病理生理機(jī)制。PH 的代謝重編程涉及多條代謝途徑，或許靶向多條代謝途徑可顯著提高PH 治療效果。由于代謝途徑間存在相互調(diào)節(jié)和交差點(diǎn)（圖1），因此尋找調(diào)節(jié)多條途徑的關(guān)鍵靶點(diǎn)可能為PH 治療帶來新的可能。除了PH 治療外，如何實(shí)現(xiàn)PH 早期預(yù)防及診斷也值得深入探究；雖然很多代謝酶在PH 中高表達(dá)，但目前并沒有實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化使PH 患者獲益，這也將是未來重要的研究任務(wù)。