纤溶酶原激活物抑制剂-2参与PI3K/Akt与ERK信号通路在动脉性肺动脉高压血管重塑中的作用机制

The over-proliferation of pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMC) is a critical characteristic of pulmonary vascular remodeling in the development of pulmonary arterial hypertension. In previous studies, we found that plasminogen activator inhibitor-2 (PAI-2) inhibited the proliferation of PASMC, the mechanism of which remains unclear. PI3K/Akt and ERK pathway are involved in the modulation of PASMC proliferation in pulmonary hypertension. Therefore, we hypothesize that PAI-2 inhibits the proliferation of PASMC via PI3K/Akt and ERK signal pathway and relief pulmonary vascular remodeling. Based on our previous work, we will identify the mechanism that PAI-2 is involved in PI3K/Akt and ERK signal pathway in the vascular remodeling of pulmonary hypertension, in both gene regulation and protein expression. 1) We will identify the molecular mechanism that these pathways inhibit the proliferation of PASMC by gene over-expression and knock-down. 2) We will isolate the pulmonary artery of patients with pulmonary vascular remodeling and controls, detect and compare the expression of PAI-2 and PI3K/Akt and ERK signal pathway between the two groups. 3) We will build a rat model with pulmonary arterial hypertension, and detect the influence of PAI-2 intervention on pulmonary vascular remodeling after the intraperitoneal injection of PAI-2. This study aims at providing insights into the development of new biomarkers and drug targets for pulmonary hypertension.

肺动脉平滑肌细胞（PASMC）异常增殖是动脉性肺动脉高压血管重塑的关键细胞学基础。我们研究发现纤溶酶原激活物抑制剂-2（PAI-2）可抑制PASMC增殖；据报道PI3K/Akt、ERK信号通路参与PASMC增殖等活动的调控。因此提出假说：PAI-2参与PI3K/Akt、ERK通路抑制PASMC增殖，改善肺血管重塑。本研究立足前期工作基础，从基因调控和蛋白表达方面深入探讨PAI-2-PI3K/Akt、PAI-2-ERK信号通路在肺血管重塑中的作用：1)细胞水平通过基因过表达和干扰体系明确该通路抑制PASMC增殖的分子机制；2)肺动脉高压患者组织水平验证重塑肺动脉组织中存在PAI-2表达及PI3K/Akt、ERK信号通路活化的改变；3)构建肺动脉高压大鼠模型，应用外源性PAI-2干预，观测肺血管重塑的变化。本研究有望进一步阐明肺血管重塑的机制，为研发新型生物标志物和药物干预靶点提供思路。

肺血管重塑是动脉性肺动脉高压的主要病理改变，构成肺动脉中膜的肺动脉平滑肌细胞的过度增殖在其中发挥了重要的作用。本研究团队的前期工作发现，在体外试验中纤溶酶原激活物抑制剂-2可抑制人肺动脉平滑肌细胞的增殖，具体机制尚不明确。有关研究报道，PI3K/Akt与ERK信号通路与动脉性肺动脉高压中肺动脉平滑肌细胞的增殖密切相关。基于此，本研究提出“纤溶酶原激活物抑制剂-2可通过调控PI3K/Akt与ERK信号通路而抑制肺动脉平滑肌细胞的增殖从而改善肺动脉高压”的假说，从临床水平、动物水平及细胞水平三个层面开展研究：（1）入组健康对照人群及动脉性肺动脉高压患者，收集临床信息及血标本，检测血清中纤溶酶原激活物抑制剂-2的水平，比较两组人群间差异，分析其与疾病严重程度指标的相关性；（2）应用野百合碱构建动脉性肺动脉高压大鼠模型，腹腔注射外源性纤溶酶原激活物抑制剂-2，4周后检测并比较各组大鼠的右室收缩压、右室肥厚指数及肺小动脉中膜厚度百分比，通过免疫组化染色观察肺血管重塑的情况；（3）在人肺动脉平滑肌细胞内过表达及敲降纤溶酶原激活物抑制剂-2，并应用上述信号通路抑制剂处理细胞，检测PI3K/Akt与ERK信号通路的变化、细胞增殖情况。结果发现：（1）动脉性肺动脉高压患者血清纤溶酶原激活物抑制剂-2水平降低，且与右心导管测得的肺动脉平均压、超声心动图估测的肺动脉收缩压呈负相关，与6分钟步行距离呈正相关；（2）以外源性纤溶酶原激活物抑制剂-2处理野百合碱诱导的动脉性肺动脉高压大鼠后，大鼠的右室收缩压、右室肥厚指数及肺小动脉中膜厚度百分比均显著下降；（3）纤溶酶原激活物抑制剂-2可通过抑制PI3K/Akt与ERK磷酸化而抑制肺动脉平滑肌细胞的增殖。因此得出结论：纤溶酶原激活物抑制剂-2可通过抑制PI3K/Akt与ERK磷酸化而抑制肺动脉平滑肌细胞增殖，从而改善肺动脉高压中的肺血管重塑；纤溶酶原激活物抑制剂-2与动脉性肺动脉高压严重程度相关，其有望作为动脉性肺动脉高压的生物标志物及潜在药物作用靶点。