甲羟戊酸途径的干预对肺动脉高压大鼠内皮功能的影响

Previous studies showed that the small G proteins mediated endothelial dysfunction in pulmonary arterial hypertension (PAH) through RhoA-ROCK-eNOS and Rac1-NADPH oxidase pathway, and the mevalonate pathway was involved in the activation of small G proteins. The purpose of this study is to determine whether the expression of key enzymes in mevalonate pathway are altered in PAH, and whether inhibition of mevalonate pathway improves the injured endothelial function through reversing the imbalance of NO and ROS levels. To investigate the underlying mechanisms, we carry out the following studies: in PAH rats study and endothelial cell (EC), endothelial progenitor cells (EPC) study, we inhibite the key enzymes including FDPS and GGTase-I, then investigate the production of NO/ROS, the expression of NOS and NADPH oxidase, the activation of RhoA and Rac1, the pulmonary vascular function, the numbers and function of circulating EPC. Then we further investigate the effect of EPC transplantation on pulmonary hemodynamics and histological changes after key enzymes intervention. Our study may open the novel indications and targets for PAH therapy in the future.

既往研究表明小G蛋白通过RhoA-ROCK-eNOS和Rac1-NADPH氧化酶途径介导肺动脉高压（PAH）内皮功能损伤的机制，而甲羟戊酸途径参与了小G蛋白的活化过程。本项目拟观察PAH中甲羟戊酸途径关键酶的表达是否改变，及酶的干扰是否可以通过抑制过度活化的小G蛋白而逆转失衡的NO/ROS水平从而改善PAH受损的内皮功能。为明确其机制，拟开展下述研究：在PAH动物实验和体外内皮细胞(EC)、内皮组细胞（EPC）实验中，通过干扰关键酶FDPS和GGTase-I, 观察NO/ROS产物及NOS和NADPH氧化酶的表达情况，小G蛋白RhoA、Rac1的表达和活性，肺血管功能及外周血EPC的数量和功能变化。进一步观察关键酶干预后联合EPC移植对肺循环血流动力学及病理组织学的影响。本研究可能为PAH的治疗提供新的手段和靶点。

研究背景：肺动脉高压是一种恶性肺血管疾病，目前治疗效果有限。其发病机制尚不明确，近年来众多学者认为内皮功能障碍是导致PAH进展的重要因素。小G蛋白RhoA通过ROCK-eNOS途径、Rac1通过NADPH氧化酶等的调控参与了内皮功能改变。因此，修复内皮功能以及逆转过度的氧化应激是治疗PAH的病理生理基础。有研究显示甲羟戊酸途径有可能涉及肺动脉高压的形成，而甲羟戊酸途径又参与了小G蛋白的活化。因此，我们拟探索两者之间的关系，即甲羟戊酸途径的抑制是否可以改善PAH受损的内皮功能从而改善血管的舒张功能，以及小G蛋白是否在PAH内皮功能损伤过程中扮演甲羟戊酸途径与NO/氧化应激途径“桥梁角色”的作用及其可能机制。.主要研究内容：观察MCT诱导的大鼠PAH模型中肺循环血流动力学改变和组织病理学改变；观察MCT诱导的PAH模型中肺血管甲羟戊酸途径关键酶的表达情况；观察PAH肺血管中小G蛋白RhoA、Rac1等相关蛋白表达和活性，ROS、NADPH 氧化酶的表达和活性；检测肺动脉高压大鼠血清中NO水平变化。.重要结果：MCT诱导后肺动脉压力增高，小肺动脉中膜增厚，证明建立了稳定可靠的慢性PAH模型。PAH大鼠肺动脉甲羟戊酸途径中的相关酶表达发生改变：FDPS、FNTA、GGT-I表达增高。PAH大鼠肺动脉中小G蛋白Rac1和RhoA水平以及下游的NADPH氧化酶、ROS的活性水平增高。PAH大鼠肺动脉中eNOS的活性降低，血清中NO的含量降低。.关键数据：甲羟戊酸途径相关酶的变化，导致小G蛋白活性改变，从而参与了PAH的发生发展。.科学意义：本项目观察了甲羟戊酸途径异常改变在PAH动物模型NO-ROS失衡途径中的影响，这在国内外尚属于首次。本研究可在原有基础上进一步深入、系统地阐明甲羟戊酸途径对PAH肺血管和心脏的功能和重塑、以及对血压的影响。将为肺动脉高压的治疗提供新的靶点，并为进一步的临床药物应用提供理论和技术保障。