背景:肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)是一种以肺血管异常收缩和阻力进行性升高为主要表现的严重进展性疾病,一共分为五大类,其中第二大类左心疾病相关性肺动脉高压(Pulmonary hypertension due to left heart disease,PH-LHD)...
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背景:肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)是一种以肺血管异常收缩和阻力进行性升高为主要表现的严重进展性疾病,一共分为五大类,其中第二大类左心疾病相关性肺动脉高压(Pulmonary hypertension due to left heart disease,PH-LHD)是临床上最常见的类型,肺血管重构是其病理生理改变的重要环节。研究证实,血管平滑肌细胞(vein smooth muscle cells,VSMC)表型转化在肺血管重构中发挥重要作用。在PH-LHD疾病进展过程中,肺静脉压力增高是疾病早期出现的病理生理改变,而肺静脉平滑肌细胞(Pulmonary vein smooth muscle cells,PVSMCs)表型转化参与后续肺静脉重构的具体机制尚待探究。
目的:本研究使用Banding法构建PH-LHD大鼠模型,进行离体肺静脉机械牵张,观察机械牵张是否通过SAC/PI3K/Akt2通路介导肺静脉平滑肌细胞表型转化并参与肺动脉重构,同时对肺静脉进行转录组学测序,以筛选与肺静脉重构相关的LncRNA和mRNA,为后续肺静脉重构的机制研究奠定基础。
方法:选取48只雄性SD大鼠(体重80-100g),通过完全随机设计,分为假手术组(包括S1、S2,n=6)、PH-LHD模型组(包括M1～M5,n=6)、假手术转录组学测序组(S3,n=3)和PH-LHD模型转录组学测序组(M6,n=3)。假手术组大鼠麻醉后开胸,将金属夹放置在升主动脉周围的结缔组织上,不影响血流动力学;模型组大鼠行Banding手术。术后25天,多普勒超声心动图和血流动力学监测证实建模成功后,进行S1、S2、M1～M5组肺静脉机械牵张并收集肺静脉、肺组织样本。通过组织切片、蛋白表达检测观察各组肺静脉PI3K/Akt2通路蛋白表达情况及肺静脉平滑肌细胞表型转化情况。此外,S3、M6组肺静脉经RNA提取后进行高通量测序,通过转录组学测序获得的序列数据,进行GO富集和KEGG富集筛选目的基因和通路。
结果:
1、通过Banding术成功构建PH-LHD大鼠模型:术后25天,多普勒超声心动图结果提示,模型组大鼠出现左心功能不全伴心肌肥厚;血流动力学监测证实,模型组大鼠右室压力、左房压力均增加;模型组与假手术组肺内血管管壁厚度无明显差异;与假手术组相比,模型组肺静脉壁增厚,管腔变小,肺静脉重构明显。
2、术后25天,免疫组化结果显示PH-LHD大鼠肺静脉切片显示模型组合成表型标志物OPN、MMP-9表达水平增加,收缩表型标志物α-SMA表达水平降低,增殖相关蛋白PCNA表达水平升高。
3、术后25天,Western Blot结果提示,PH-LHD组大鼠肺静脉合成表型标志物OPN、MMP-9表达上调,收缩表型标志物α-SMA、SM22α表达下调,PI3K/Akt2通路相关蛋白磷酸化水平上升,且机械牵张能增强此趋势:M1组的OPN、MMP-9表达高于S1和S2组,低于M2组;α-SMA、SM22α表达低于S1和S2组,且高于M2组;M1组的PI3K、Akt2磷酸化水平高于S1和S2组,低于M2组。
4、Western Blot结果显示机械牵张诱导PH-LHD大鼠肺静脉的收缩表型标志物表达降低、合成表型标志物表达升高以及上调的PI3K、Akt2磷酸化水平能够被SAC抑制剂和PI3K/Akt2通路抑制剂所拮抗:M3、M4、M5组肺静脉内收缩表型标志物均高于M2组,合成表型标志物均低于M2组:M3、M4组的PI3K磷酸化水平相较M2组降低;M3、M4、M5组的PI3K磷酸化水平较M2组均降低。
5、S3、M6组大鼠肺静脉进行转录组学测序后发现,LncRNA TCONS＿00051320差异显著,且文献提示其靶基因Adamts 9与肺血管重构相关。
结论:
机械牵张通过SAC/PI3K/Akt2通路促进PH-LHD大鼠肺静脉平滑肌细胞由收缩表型向合成表型转化。
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