病肝来源BMP9活化ALK1-Endoglin调控病理性血管增生在肝肺综合征重症化中的作用和机制研究

The main reason for the difficulty in preventing and curing Hepatopulmonary syndrome was that the key factors that link the diseased liver and lung change were unknown and the molecular mechanism of HPS aggravation was not elucidated. On the basis of our preliminary experiments combined with the latest literature, we put forward the hypothesis——Increasing and releasing of BMP9 secreted by biliary duct epithelial cells in chronic liver disease into blood→ effection on PMVECs cell membrane ALK1 receptor to activating downstream Endoglin pathway→remodeled cytoskeleton of PMVECs and increased number and length of cilia to obtain the ability of proliferation and migration→formation of PPA→HPS aggravation. This subject use the rat models of HPS in vivo/vitro and tissues in patients with HPS by immunohistochemistry, transgenic technology, light genetics and FRET methods. We intends to clarify the role of liver- secreted BMP9 in the HPS aggravation and to clarify the specific mechanism of activation of ALK1/Endoglin pathway by BMP9 to regulates PMVECs skeleton remodeling and the increase of number and length of cilia, and then promote the the formation of PPA, thus verifying the feasibility of BMP9-ALK1/Endoglin pathway as a new target for the prevention of HPS aggravation and laying a theoretical foundation of new strategies for better prevention and treatment of HPS.

肝肺综合征防治困难，核心原因是迄今为止“衔接病肝和肺部改变的关键因素不明”、“HPS重症化分子机制不明”等瓶颈问题还未解决。我们在前期预实验基础上，结合最新文献报道，提出了“慢性病肝胆管上皮细胞分泌BMP9增加→释放入血→作用于肺PMVECs 胞膜ALK1受体→激活下游Endoglin通路→PMVECs细胞骨架重塑以及纤毛数量和长度增加→获得增殖和移行能力→PPA形成→HPS重症化”的假说。由此本课题拟利用大鼠HPS在体、离体模型以及HPS患者组织，采用免疫组化、转基因技术、光遗传学技术、FRET等方法，明确病肝来源BMP9在HPS重症化中的作用；阐明其通过活化ALK1/Eng通路调控PMVECs骨架重塑以及纤毛数量长度增加，进而促进PPA形成的具体机制，由此验证BMP9-ALK1/Endoglin途径作为HPS重症化防治全新靶点的可行性，为获得更佳保护的HPS防治新策略奠定一定理论基础。

肝肺综合征防治困难，主要原因是两个核心问题未解决：①链接慢性肝病和肺部改变的关键因素是什么？②HPS重症化的关键病程肺部病理性微血管新生（Pulmonary Pathologic Angiogenesis, PPA）机制仍不明。我们在前期预实验基础上，发现HPS重症化更为重要的病理特征是PPA的形成，针对其诱发的病理机制深入干预研究有积极意义，已经成为HPS防治新策略。我们在前期基金项目中意外发现“BMP9”可能是“链接慢性肝病和肺部改变的关键因素”，可能是诱发PPA形成的重要启动环节，结合最新文献报道，提出了“慢性病肝胆管上皮细胞分泌BMP9增加→释放入血→作用于肺PMVECs 胞膜ALK1受体→激活下游Endoglin通路→PMVECs细胞骨架重塑以及纤毛数量和长度增加→获得增殖和移行能力→PPA形成→HPS重症化”的假说。.由此本课题利用大鼠HPS在体、离体模型以及HPS患者组织，采用免疫组化、转基因技术、光遗传学技术、FRET等方法；研究发现用ALK1-FC中和BMP9可减轻CBDL大鼠肝损伤，抑制肝内血管生成和肝纤维化。随着实验性HPS的发展，肺血管生成发生特异性增加，同时BMP9蛋白在肝脏和循环中的表达上调。BMP9通过ALK1/ Endoglin /Smad信号通路促进肺内皮细胞增殖和单核细胞募集，进而在体内外诱导HPS血管生成。证据表明BMP9可作为HPS患者肺血管生成的潜在血清生物标志物；由此证实BMP9-ALK1/Endoglin途径作为HPS重症化防治全新靶点的可行性。本项目所获研究结果可以进一步深化HPS防治研究核心问题“衔接病肝和肺部改变的关键因素”以及“HPS重症化可能分子机制”的认识，为获得更佳保护的HPS防治新策略奠定进一步研究的基础。.本课题与法国国家科技部、图卢兹第三大学王啸波教授深度合作，研究结果所形成的的9篇SCI论著中5篇是合作署名，最高IF9.685（一区TOP）。本项目的主要成果研究成果课题负责人在6次全国大会，14次省部级会议上主题演讲交流。研究过程中培养了1名博士后，3名博士，2 名硕士。其中1名博士后，1名博士和2名硕士在毕业后拿到了国家自然科学基金青年项目。.