ATF3在肺动脉高压中的作用及分子机制研究

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a common clinical syndrome，which had no effective treatment. The pathology and pathogenesis of PAH are still not clear. ATF3 is a member of transcription factor of ATF/CREB family. It is involved in cell cycle regulation, inflammaion and apoptosis. To date, there are few reports about the molecular mechanism of ATF3 and PAH. Our preliminary study found that ATF3 was highly expressed in PAH and has close relationship with the pathology of PAH, but its specific role and mechanism remain to be studied. The project is divided into two parts: the first part is to study the effect of ATF3 in hypoxia-induced PAH in WT and ATF3 KO mice. To study the regulation role of MAPKs， PI3K/AKT and TGF-β/Smad signaling pathway in the development of PAH; The second part is to study the induction of proliferation and apoptosis in hypoxia-induced primary pulmonary artery smooth muscle cells using ATF3 gene silence or overexpression technology. The aim of our study is to find whether ATF3 is involved in the development of PAH. It will do much to clarify the fundamental mechanisms of ATF3 in PAH development and provide a new therapeutic target for clinical treatment.

肺动脉高压（PAH）是一种常见的临床综合症，缺乏有效的治疗措施，其发生发展机制尚未完全明确。ATF3是转录因子ATF/CREB家族参与细胞周期调节、增殖、炎症及凋亡的重要成员，但目前尚无ATF3对PAH作用及机制的相关报道。我们初步研究发现ATF3在PAH中高表达，与PAH密切相关，但其具体作用及分子机制有待深入探讨。本项目研究分为两个部分：第一部分是运用野生型及ATF3基因敲除小鼠在体研究ATF3对低氧诱导的小鼠PAH模型的影响和表型变化，探讨ATF3对MAPKs、PI3K/AKT及TGFβ/Smad信号通路的影响；第二部分是建立原代培养大鼠肺动脉平滑肌细胞低氧诱导模型，运用腺病毒基因沉默和过表达技术，离体研究ATF3基因对肺动脉平滑肌细胞增殖和凋亡的作用及相关信号通路的影响。力图明确ATF3对PAH发生发展的作用，并阐明ATF3对PAH的根本机制，为临床肺动脉高压的防治提供一个新靶点。

肺动脉高压（PAH）是一种常见的临床综合症，缺乏有效的治疗措施，其发生发展机制尚未完全明确。ATF3是转录因子 ATF/CREB家族参与细胞周期调节、增殖、炎症及凋亡的重要成员，但目前尚无ATF3对PAH的作用及机制的相关报道。我们建立低氧(Hypoxia) 诱导的小鼠肺动脉高压模型和MCT诱导的大鼠PAH模型，并对模型进行病理及血流动力学等规范化的评价。PAH肺脏组织HE染色、a-SM actin染色显示肺血管平滑肌增生，管壁增厚，血管腔缩小，完全肌化小血管明显增多。Western Blot分析证实在PAH模型肺组织中PCNA和a-SMA蛋白表达比正常组织明显升高。Millar 微导管测量显示右心室压力在PAH动物模型中明显升高。右心室HE 染色及天狼星红染色分析表明，右室心肌细胞肥大和心肌纤维化，右室心肌重构明显。研究发现PAH小鼠肺组织中ATF3在mRNA水平及蛋白水平显著升高，与PAH密切相关。基因微阵列分析显示ATF3-/-基因敲除影响细胞肥大、间质纤维化合成、炎症和氧化应激等相关调节指标的变化。免疫组化证实ATF3-KO小鼠肺血管中膜厚度比值及PCNA阳性细胞较WT野生型PAH模型组减少。RT-PCR证实PCNA及Cyclin D1在PAH组明显升高，而在ATF3-KO小鼠PAH模型中肺组织中PCNA和Cyclin D1的mRNA表达比WT组降低。建立原代培养大鼠肺动脉平滑肌细胞增殖模型，证实PDGF-BB可促进PASMCs增殖并诱导PDGF-Rβ及其下游信号分子AKT、糖原合成激酶3β（GSK3β）及STAT3的磷酸化。成功构建Ad-hATF3基因腺病毒载体，证实AD-hATF3可促进PASMCs增殖，促进DNA合成和PCNA表达活性升高。表明ATF3参与PASMCs增殖和DNA合成过程，并揭示PDGF-Rβ/AKT/GSK3β及STAT3信号通路在肺血管平滑肌增殖过程中发挥的重要作用。本研究为理解PAH中血管重构过程，阐明ATF3对PAH的作用机制提供了数据，为临床干预PAH及PAH所致的右室心衰提供实验工作基础。