Notch4在低氧肺血管重构中的作用及机制研究

Hypoxia-induced pulmonary arterial remodeling involves excessive proliferation, migration, apoptosis resistance and phenotypic switch of pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs). It is essential to explore the molecular mechanism of hypoxic vascular remodeling for understanding the development of pulmonary hypertension and identifying potential therapeutic targets. Notch4 as a key regulator of vascular development and remodeling, has important effects on regulating the proliferation and migration of tumor cells and endothelial cells and promoting the proliferation of vascular smooth muscle cells. However, the role of Notch4 in hypoxic vascular remodeling remain undefined. Our previous study showed that hypoxia induced the overexpression of Notch4 in the rat smooth muscle and PASMCs. Notch4 may be involved in pulmonary vascular remodeling. Base on the previous studies and preliminary experimental results, we conduct a study to explore the role and molecular mechanism of Notch4 in the proliferation, apoptosis, migration and phenotypic switch of PASMCs in hypoxic cells and animal models of hypoxic pulmonary hypertension. This study is expected to further reveal the mechanism of hypoxic pulmonary vascular remodeling and provide a new therapeutic target of hypoxic pulmonary hypertension.

低氧诱导的肺动脉平滑肌细胞（PASMCs）过度增殖、凋亡抑制、迁移及表型转化是肺血管重构的核心过程。探讨低氧肺血管重构中异常生物学行为的分子机制对于阐明肺动脉高压的形成及寻找新的靶点改善治疗现状具有重要意义。Notch4作为血管发育及血管重构的关键调控因子，在肿瘤细胞及内皮细胞的增殖及迁移中发挥重要作用，并促进体循环平滑肌细胞的增殖。但是，有关Notch4在低氧肺血管重构中的作用少见研究报道，其对PASMCs的具体调控机制尚未阐明。我们前期研究发现低氧促进Notch4在大鼠肺动脉平滑肌及PASMCs中高表达，Notch4可能通过调控PASMCs的异常生物学行为参与低氧肺血管重构的形成。基于以往研究及预实验结果，我们拟从组织、细胞及整体水平深入探讨Notch4对PASMCs增殖、凋亡、迁移、表型转化的影响及具体机制，阐明其在低氧肺血管重构中的作用，为低氧性肺动脉高压提供潜在的治疗靶点。

背景：肺动脉高压是一种以肺小动脉重构为主要特征的疾病，目前治疗方案效果有限。Notch4 作为血管发育及血管重构的关键调控因子，在内皮细胞的增殖及迁移中发挥重要作用，并促进体循环平滑肌细胞的增殖。但是，有关Notch4在低氧肺血管重构中的作用少见研究报道，其对平滑肌细胞的具体调控机制尚未阐明。.主要研究内容：临床收集慢阻肺相关肺动脉高压患者肺组织，检测Notch4的表达。体外常氧或低氧培养人肺动脉平滑肌细胞（HPASMCs），分别转染Notch4的小干扰或质粒，行CCK-8、EdU染色、Annexin-V/PI双染、Transwell实验检测细胞增殖、凋亡、迁移能力。免疫印迹实验检测相关蛋白表达。实时荧光定量RCR检测目的基因mRNA水平。免疫共沉淀实验明确Notch4与ERK、JNK、P38 、HIF-α之间是否有关联。低氧大鼠气道注射腺相关病毒组织特异性沉默Notch4，评估大鼠的右心室收缩压（RVSP）、右心室肥厚程度及肺小动脉重塑情况。.结果：免疫印迹结果提示Notch4在慢阻肺相关肺动脉高压患者肺组织中显著升高。敲减Notch4导致低氧HPASMCs增殖、迁移能力减弱，凋亡细胞比例增加。过表达Notch4后HPASMCs增殖、迁移能力增强，凋亡细胞比例减少，加入ERK、JNK、P38 MAPK通路特异性抑制剂U0126、SP600125、SB203580后可逆转Notch4过表达对HPASMCs增殖、凋亡、迁移的影响。免疫共沉淀提示Notch4和ERK、JNK、P38、HIF-1α存在结合，缺氧环境下结合显著增多。腺相关病毒特异性沉默大鼠的右心室收缩压和肺小动脉重构明显改善。.结论：Notch4可能通过ERK、JNK、P38 MAPK通路调控低氧肺血管重构，为低氧肺动脉高压治疗提供潜在靶点。