PHD2/VHL/HIF2α在肺动脉高压发生发展中的作用及机制研究

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive, fatal disease characterized by increased pulmonary vascular resistance due to vascular proliferation and remodeling of the pulmonary arterioles that lead to right-sided ventricular failure and, ultimately, death. Although significant advances have been made in the treatment options and management, the mechanism of this disease is still unclear. Our preliminary data shows that PHD2/VHL/HIF1、2αand PI3K/Akt/mTOR signaling pathways play an important role in the pathogenesis of chronic hypoxia-induced pulmonary hypertension. Through both the cell and animal experiments, we aim to study the mechanism of these two signaling pathways in the proliferation, migration and phenotype of pulmonary artery smooth muscle cells, the injury, apoptosis and endothelial-mesenchymal transition of endothelial cell. Combined with knockout mice, pulmonary hypertension animal model and isolated pulmonary circulation model, we will define the different mechanism of the key molecules in these signaling pathways in acute hypoxia-induced hypoxic pulmonary vasoconstriction and chronic hypoxia-induced pulmonary hypertension. based on these research, we will be able to find new drug targeting in the key protein of these signal pathway and make an evaluation of its potential therapeutic effect in the acute hypoxia-induced hypoxic pulmonary vasoconstriction and chronic hypoxia-induced pulmonary hypertension.

肺动脉高压（PH）是由于肺血管系统结构和功能的病理性改变，从而导致肺动脉压力和血流阻力进行性增高的致死性疾病。尽管目前对肺动脉高压的诊断和治疗已有一些研究进展，肺动脉高压的发病机制尚未完全清楚​。我们前期研究结果表明PHD2/VHL/HIF1、2α和PI3K/Akt/mTOR信号通路在慢性低氧诱导肺动脉高压的发病过程中发挥着至关重要的作用。本项目计划通过细胞实验及动物实验两个层面，研究信号通路在肺动脉平滑肌细胞增殖、迁移以及表型的转换；内皮细胞损伤、凋亡以及内皮间质细胞转化中的作用机制。结合基因敲除小鼠、肺动脉高压动物模型以及离体肺循环模型实验，研究信号通路中的关键分子在急性低氧引起的肺动脉收缩和慢性低氧诱导肺动脉高压中的作用及调控机制。在此基础上，针对信号通路中的关键蛋白研发靶向药物，评价其在急性低氧肺动脉收缩中的作用以及在慢性低氧肺动脉高压治疗中的意义。

肺动脉高压（PH）是由于肺血管系统结构和功能的病理性改变，从而导致肺动脉压力和血流阻力进行性增高的致死性疾病。尽管目前对肺动脉高压的诊断和治疗已有一些研究进展，肺动脉高压的发病机制尚未完全清楚。本项目主要研究内容是通过细胞实验及动物实验两个层面，探究PHD2/VHL/HIF1、2α和PI3K/AKT/mTOR信号通路在肺动脉平滑肌细胞增殖、迁移以及表型的转换，内皮细胞损伤、凋亡以及内皮间质细胞转化中的作用机制。针对信号通路中的关键蛋白研发靶向药物，评价了其在急性低氧肺动脉收缩中的作用以及在慢性低氧肺动脉高压防治中的可行性。主要研究成果包括：（1）我们研究发现HIF1α特异性高表达于肺动脉平滑肌层，而HIF2α显著性高表达于血管内皮细胞层。通过构建血管平滑肌细胞特异性的可诱导敲除小鼠，Hif1aSM-/-和Hif2aSM-/-，证实了血管平滑肌细胞中HIF1α对低氧诱导的肺动脉高压发生发展起着主要作用。通过构建血管内皮细胞特异性的可诱导敲除小鼠Hif1αEC-/-和Hif2αEC-/-，我们首次发现在低氧3-4周后，HIF2α特异性诱导敲除小鼠被完全保护，没有观察到右心室增生以及肺动脉压力增高。进一步通过体外细胞模型和活体器官模型，我们发现在低氧条件下，内皮细胞中的HIF2α参与了内皮细胞向间质细胞转化的过程，从而诱发了肺血管疾病。这些研究结果提示平滑肌细胞中HIF1和血管内皮细胞中的HIF2都参与了低氧诱导的肺动脉重构以及肺动脉高压的发生、发展，而内皮细胞中HIF2对肺动脉高压的发生发展起着关键作用。（2）我们通过构建平滑肌细胞特异性敲除和内皮细胞特异性敲除小鼠模型，发现抑制mTORC1能够缓解PH的发生、发展，但长期抑制mTORC2却能引起自发性的PH，这可能是与肺动脉平滑肌细胞中血小板衍生生长因子受体（PDGFR）的上调有关，并提出联合雷帕霉素（mTOR抑制剂）和伊马替尼（PDGFR抑制剂）治疗肺动脉高压的新策略。我们的研究结果系统性揭示了PHD2/VHL/HIF1、2α和PI3K/Akt/mTOR信号通路在肺动脉高压发生发展中的作用及机制，为肺动脉高压发病机制研究和靶向药物筛选奠定了理论基础。