肺动脉内皮细胞骨形成蛋白II型受体等位基因表达模式及在遗传性肺动脉高压发病中的意义

BMPR2 mutation causes HPAH. It is a heterozygous mutation type. BMPR2 mutation carriers have one normal BMPR2 gene in the wide type allele. The chance for those with bmpr2 mutation to be a patient is only 10-20 percent. Why the penetrance is low in HPAH has not been demontrated clearly. There are several reports published in Science which pointed out the allele unbalance expression is worldwide across the genome. Their studies are contributing to the explaination of mechanism of the penetrance of HPAH. Therefor, in this study, we propose that allele unbalance expression phenomenon of BMPR2 exists in the the endothelia cells (EC) of pulmonary artery in normal human. A person who carries the heterozygous mutation of BMPR2 gene is more likely to be a HPAH patients when the intact BMPR2 gene is not actively expressed, which amounts to deprivation of the function of both alleles. In this study, we plan to demosntrate the expression pattern of BMPR2 gene in EC cells and study whether the allele unbalance expression is associated with the allele specific methylation (ASM). ASM may influence the affinity of the specific transcription factors to the different allele of BMPR2 gene with the varied degree of methylation or affect histon acetylation to realize the exact regulation of BMPR2 gene on different allele. After we finish the above research plan, we are going to cooperate with the research group in Institut national de la santé et de la recherche médicale France to confirm our proposal in the EC of HPAH patients. Our study is contributing to elucidate the mechanism of penetrance of HPAH, but also to point out that the inhibitor of methylation may improve the expression of the BMPR2 gene and is helpful for the treatment of HPAH.

遗传性肺动脉高压（HPAH）是包括以骨形成蛋白II型受体（BMPR2）基因杂合突变为致病原因的遗传性疾病。外显率不全（10%-20%）且机制不明。等位基因不平衡表达有望解释HPAH外显率不全现象。本课题提出正常人肺动脉内皮细胞BMPR2基因可能存在等位基因不平衡表达，在一个等位基因突变丧失功能时，等位基因不平衡表达，可能导致双等位基因功能均丧失，突变携带者发病。本课题拟开展肺动脉内皮细胞BMPR2等位基因表达模式及调控这种表达模式的机制研究：不同等位基因表达水平差异是否与等位基因特异性甲基化有关及等位基因特异性甲基化是否直接或间接影响转录因子特异性结合或改变组蛋白乙酰化实现等位基因差异化表达的精确调控；并与法国INSERM合作，在HPAH患者肺动脉内皮（携带杂合突变基因）中验证课题设想。本研究不仅有助于阐明HPAH外显率不全机制，并且提出甲基化转移酶抑制剂有望提高等位基因表达，治疗HPAH

项目背景.遗传性肺动脉高压（HPAH）是以骨形成蛋白II型受体（BMPR2）基因杂合突变为致病原因的遗传性疾病。外显率不全（10%-20%）且机制不明。等位基因不平衡表达有望解释HPAH外显率不全现象。课题提出正常人肺动脉内皮细胞BMPR2基因可能存在等位基因不平衡表达，在一个等位基因突变丧失功能时，等位基因不平衡表达，可能导致双等位基因功能均丧失，突变携带者发病。.研究内容.课题开展了肺动脉内皮细胞BMPR2等位基因表达模式及调控这种表达模式的机制研究：不同等位基因表达水平差异是否与等位基因特异性甲基化有关及等位基因特异性甲基化是否直接或间接影响转录因子特异性结合实现等位基因差异化表达的精确调控。.重要结果及临床意义.收集完成正常肺组织50例，提取DNA及 BMPR2基因外显子测序；采用甲基化 DNA 免疫沉淀 MeDIP-PCR 方法和亚硫酸盐测序的方法,检测完成了正常肺组织样本BMPR2启动子区甲基化情况及CHIP-PCR方法完成了BMPR2启动子区不同等位基因结合DNMT水平检测工作。结果显示正常肺组织中存在不同BMRP2等位基因表达及单等位基因甲基化现象；不同等位基因与DNMT结合水平存在差异，与甲基化结果一致。构建 luciferase 报告系统及构建SP1表达质粒，发现位于转录起始位点上游-386bp处的Sp1结合位点ccgccc对Sp1影响BMPR2表达起到关键作用；通过体外SSSi孵育，发现BMPR2甲基化水平增高后，影响Sp1对BMPR2表达活性的调节。本研究不仅有助于阐明HPAH外显率不全机制，并且提出甲基化转移酶抑制剂有望提高等位基因表达，治疗HPAH患者。.课题组还发现遗传性肺动脉高压和特发性肺动脉高压患者循环外周血中，BMP7的水平与患者的预后有关，研究发现血浆BMP7较高增加了死亡风险（HR = 1.904，95% CI 1.021-3.551；P = 0.043）。首次揭示了循环外周血中BMP7水平与PAH死亡风险相关，可以用BMP7作为预测hPAH和IPAH患者预后的生物标记物。课题还开展了先心相关肺动脉高压患者中， BMPR2突变的特征的研究。研究发现遗传易感因素可能是先心肺高压患者发展过程中的一个重要易感因素， 解释了临床上先心不匹配肺动脉高压患者的成因。