骨形态形成蛋白4与瞬时受体电位离子通道蛋白信号转导通路在慢性低氧性肺动脉高压发病机制中的研究

Many or most chronic and progressive lung diseases involve Chronic hypoxic pulmonary hypertension which Chronic hypoxia causes pulmonary hypertension with vascular remodeling, increase in vascular tone and altered reactivity to agonists. Excessive proliferation in pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMCs) is associated with profound vascular remodeling and middle pulmonary artery hypertrophy. The results from our group and other groups show that store-operated Ca(2+) entries (SOCE) in PASMCs are upregulated by chronic hypoxia and contribute to the enhanced vascular tone and PASMC over proliferation, and that canonical transient receptor potential channel (TRP) proteins- TRPC1, TRPC4, and TRPC6 which encode store-operated cation channels, play important roles in Ca(2+) regulation and cell proliferation. Recently, we found that Bone morphogenetic protein-4 (BMP4) upregulation induced by hypoxia increased TRPC1, TRPC4, and TRPC6 mRNA and protein, augmented SOCE and elevated basal [Ca(2+)]i. Future studies designed to elucidate an interaction between chronic hypoxia,BMP4,TRPC1, TRPC4,TRPC6 and SOCE, the signaling pathways involved may uncover novel preventive and therapeutic targets in chronic hypoxic pulmonary hypertension.

大部分慢性肺疾病患者均存在不同程度的肺动脉压力增高-慢性低氧性肺动脉高压（CHPH）,慢性低氧导致肺部血管收缩增强和血管重构。肺动脉平滑肌细胞（PASMCs）的过度增殖是导致肺血管中层肥大、血管重塑的主要原因。我们研究小组已有研究成果证实慢性低氧促进钙池操纵性钙离子内流（SOCE）导致Ca2+浓度升高，引起PASMCs过度收缩及增殖；经典瞬时受体电位离子通道(TRP)蛋白TRPC1，4，6基因蛋白是构成钙池操纵性钙离子通道的蛋白亚单位。目前，我们研究发现低氧上调的骨形态形成蛋白4（BMP4）可促进TRPC1,4,6 mRNA及蛋白的表达，增加SOCE及Ca2+浓度。到目前为止，CHPH的发病机制仍未完全阐明，本课题将详细研究慢性低氧/BMP4/TRPC1,4,6/SOCE之间的关系，及所涉及的信号转导通路，为研发更加有效的预防及治疗CHPH的药物打下坚实的理论基础。

我们在此项研究中发现骨形态形成蛋白信号转导途径在肺动脉高压发病机制中起到一定作用，我们研究早期发现BMP4可以增加肺远端动脉的平滑肌细胞内钙离子浓度，钙离子主要通过钙池操纵性钙离子通道（SOCCs）进入细胞内。另外BMP4可以上调经典瞬时受体蛋白TRPC，TRPC蛋白组成（SOCCs）。目前研究发现在远端肺动脉平滑肌细胞BMP4可以调节TRPC的表达和基础钙离子浓度。我们发现在大鼠远端肺动脉平滑肌细胞BMP4可以激活p38MAPK 和ERK1/2信号途径，诱导 TRPC1, TRPC4, 和TRPC6的表达, 并且增加了细胞中的基础钙离子浓度。这种增加可以通过选择性p38(MAPK)特异性抑制剂SB203580 (10 mM)或特异的小干扰RNA被抑制；同样的现象也发生在使用ERK1/2途径选择性抑制剂PD98059 (5 mM)）或特异的小干扰RNA后。这些结果显示在肺动脉平滑肌细胞BMP4通过激活p38和ERK1/2MAPK途径促进了TRPC的表达参与了细胞内钙离子信号途径的调节。以上结果发表在Am J Respir Cell Mol Biol. Aug;49(2):212-20. 2013。我们发现BMP4可以通过结合大鼠远端PASMCs的BMPRⅡ激活Smad信号转导途径，上调TRPC1，6蛋白的表达；P38信号通路的特异性抑制剂SB及ERK1/2信号通路的特异性抑制剂PD对BMP4通过Smad信号通路影响TRPC1、6蛋白表达均无作用，三种信号转导通路在BMP4与目的蛋白TRPC1、6之间无交互影响。以上结果已投稿《中华结核和呼吸杂志》目前正在退修中。同时，在此项研究的同时，我们发现BMP4内源性拮抗蛋白在慢性低氧性肺动脉高压发病机制中也发挥着重大的作用，并有相关研究结果已经投稿，其中已有一篇将被《广州医科大学学报》录用。在基础研究的同时，我们也在观察收集与慢性低氧性肺动脉高压发病相关的各项实验室指标，进行分析总结，投稿已经录用将在《实用医学杂志》发表。总体来讲，在此项目的完成工作中遇到了很多问题和困难，也取得了一些成果，并已取得了认可，发表SCI文章，并在《中华结核和呼吸杂志》发表短篇介绍研究成果；在低氧状态下的研究未有理想的试验数据的情况下，我们又发现了重要的慢性低氧性肺动脉高压的发病机制并有一定的成果。