糖代谢在线粒体异常导致肺血管重构中的作用及其分子机制

The effect of abnormal glucose metabolism of pulmonary vascular cells in the progression of pulmonary arterial hypertension (PAH) has become a hot issue in the field of PAH. Previous researches had demonstrated that abnormal mitochondria may lead to pulmonary vascular remodeling. And glucose metabolism has a close relationship with the function of mitochondria, but the relation and interactions between abnormal glucose metabolism and mitochondria in the remodeling of pulmonary vascular had not been reported. Thus, we propose that abnormal glucose metabolism may lead to pulmonary vascular remodeling, and it involves in the pathogenic mechanism of abnormal mitochondria leading to pulmonary vascular remolding. Based on our preliminary research, we plan to establish four groups of animal models (normal glucose metabolism and mitochondria functions, normal mitochondria functions and abnormal glucose metabolism, normal glucose metabolism and abnormal mitochondria functions, abnormal glucose metabolism and mitochondria functions) to investigate the effect of abnormal glucose metabolism on PAH pulmonary vascular remodeling and the interactions between abnormal glucose metabolism and mitochondria in the remodeling of pulmonary vascular. Our research will lay the scientific foundation for the mechanism study of PAH pulmonary vascular remodeling and finding new PAH targeted drugs.

肺血管细胞糖代谢异常在肺动脉高压肺血管重构中的作用机制是倍受关注的国际前沿热点研究课题。已发现线粒体结构、功能异常可引起肺血管重构，而糖代谢与线粒体密切相关。但糖代谢异常与线粒体异常在肺血管重构中的相互作用与关系尚无报道，线粒体异常导致肺血管重构的发病机制有待进一步探索。由此我们提出“糖代谢异常可引起肺血管重构，是线粒体异常导致肺血管重构的重要发病机制之一”的科学假设。在课题组前期工作的基础上，建立糖代谢正常而线粒体正常、糖代谢异常而线粒体正常、糖代谢异常而线粒体异常、糖代谢正常而线粒体异常四种动物模型，探索糖代谢异常对肺血管重构的影响，明确糖代谢异常在线粒体结构、功能异常导致PAH肺血管重构中的作用。为研究新的肺动脉高压肺血管重构机制，寻找新的治疗靶点奠定科学基础。

项目背景：肺动脉高压肺血管重构时，肺血管细胞存在Warburg效应，但Warburg效应与线粒体异常在肺血管重构中的相互作用与关系尚无报道。内皮细胞间质化（EndoMT）在肺动脉高压肺血管重构过程中也起重要作用，但EndoMT细胞的特性及Warburg效应与EndoMT的关系尚不明确。.因此我们假设：1. Warburg效应可引起肺血管重构，是线粒体异常导致肺血管重构的重要发病机制之一；2. 发生EndoMT的肺动脉内皮细胞（PAEC）存在Warburg效应，干预Warburg效应可逆转EndoMT；3. 干扰正常糖代谢可诱导PAEC细胞发生EndoMT。.主要研究内容：.（1）构建糖代谢异常而线粒体功能正常的动物模型，探索糖代谢异常能否引起肺动脉高压：分别于不同时间点予正常 SD 大鼠腹腔注射丙酮酸脱氢酶（PDH）抑制剂 CPI-613，剂量为 12.5mg/kg，干预后用右心导管检查术检测肺循环血流动力学指标，计算右心指数，取双侧肺叶，做HE染色和弹力纤维染色。.（2）用多种细胞因子诱导EndoMT细胞，探索其是否存在Warburg效应及其特征；.（3） 二氯乙酸盐（DCA）能否逆转EndoMT：分别用5mM和10mM的DCA干预I-EndoMT细胞，检测细胞表型蛋白的表达水平和增殖凋亡情况；.（4）干预PAEC正常糖代谢能否诱导EndoMT：分别用25uM和50uM的CPI-613干预PAEC细胞，检测细胞表型蛋白的表达水平和增殖凋亡情况。.重要结果和关键数据：.（1）CPI-613干预大鼠组与正常对照组间肺动脉平均压、右室压、右房压均无显著差异，该结果提示单纯抑制PDH活性不能形成肺动脉高压大鼠模型。.（2）EndoMT细胞存在Warburg效应，DCA可通过抑制Warburg效应逆转EndoMT。.（3）单纯用CPI-613干预PAEC细胞不能诱导EndoMT。 .科学意义：.（1）肺血管重构机制非常复杂，在体情况下单纯影响PDH不能引起肺血管重构；.（2）Warburg效应可能是EndoMT产生肺动脉高压肺血管重构的重要机制之一；.（3）EndoMT的发生由多重机制引起，单纯干预PDH不能诱导PAEC发生EndoMT。