肺动脉高压基因诊治的研究进展

肺动脉高压基因诊治的研究进展

肺动脉高压是一种以肺动脉压力增高、肺血管重构为主要病理改变的进展性疾病，其病因尚未完全阐明，治疗上缺乏有效的根治手段，预后不良。近年来，随着细胞及分子学研究的开展，基因技术被应用于肺动脉高压的诊治。基因技术从分子生物学水平探索肺动脉高压发病的遗传学基础，目前已取得一系列进展，有望开辟肺动脉高压诊治的新领域。现就基因技术在肺动脉高压的诊治方面的研究进展做一综述。

标签：肺动脉高压；基因诊断；基因治疗

肺血管疾病（Pulmonary vascular disease，PVD）是一类严重威胁人类健康的疾病，其发病机制复杂，治疗涉及多个学科，病死率高，预后差。肺动脉高压（Pulmonary artery hypertension，PAH）是最常见的一种肺血管疾病，以肺动脉压力进行性增高、肺血管重构为主要病理改变，临床可表现为呼吸困难、乏力、活动耐量减低、晕厥、心绞痛等，严重者可发展为右心功能衰竭而死亡。由于肺动脉高压的病因及发病机制仍未确切，基因诊疗技术尚处于基础研究和临床动物试验阶段。

1基因诊断

基因诊断技术通过探究疾病的致病基因，不仅能对遗传疾病做出确切的诊断、指导治疗和评估预后，还能为其他家族成员提供有效的患病风险评估，制定科学的随访策略，进行合理的早期干预[1]。目前被证实与PAH的发病有关联的突变基因有骨形成蛋白II型受体基因（BMPR2 gene），激活素受体样激酶1基因（ACVRL1/ALK1），内皮糖蛋白基因（Endoglin），微小核糖核酸（miRNAs）。

1.1骨形成蛋白II型受体（BMPR2）骨形成蛋白Ⅱ型受体（BMPR2）基因是特发性肺动脉高压（FPAH）和家族性肺动脉高压（IPAH）的重要致病基因。BMPR2属于转化生长因子β（TGF-β）受体超家族成员，当配体TGF-β与之结合时，产生的效应使下游一类重要的转录因子smads蛋白发生磷酸化，继而调控靶基因的转录，参与细胞的生理活动。最近的研究报道了BMPR2基因启动子突变与PAH的发病存在密切关系，尤其是FPAH和IPAH[2]，提示BMPR2基因突变的筛查可能成为PAH易感人群早期诊断和干预的有效手段。

1.2内皮糖蛋白（Endoglin）内皮糖蛋白是TGF-β信号的辅助跨膜受体，主要表达与血管内皮细胞相关的辅助因子。Endoglin可调节细胞对TGF-β的反应，参与血管发育和重塑，维持ALK1和ALK5的表达平衡。Gore等[3]提取15例特发性PAH患者和15例健康者的肺平滑肌细胞和内皮细胞进行培养，发现特发性PAH患者的内皮细胞中存在Endoglin的高效表达，这可能与Endoglin对肺动脉高压的反馈性调控有关。Gore推测TGF-β/Endoglin信号通路可能通过调控肺血管内皮细胞的生长因子和炎性介质参与PAH的病理过程，在特发性PAH和低氧型PAH的发病中起着重要作用。Endoglin基因筛查可作为特发性PAH和低氧型

PAH的诊断手段之一。

1.3微小核糖核酸（miRNAs）miRNAs是一类微小的非编码RNA，通过连接特定序列和靶mRNA调控基因表达，单个miRNA具有调控多个作用靶点的功能，而单个基因或靶点可受到多个miRNA调控。有研究提出，miRNAs能调控PAH患者的基因表达，但具体调控机制尚未明确。Caruso[4]构建了PAH小鼠的慢性缺氧模型，基因筛查发现小鼠肺组织内的dicer酶和miR-22、miR-30表达下调。用同样的方法对PAH小鼠的野百合碱模型进行检测，得到了相同的结论。

2基因治疗

基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正基因异常和缺陷引起的疾病。相比于传统的药物、化学和放射治疗，其着重于探究疾病的发病机制、病理生理过程，主张病因治疗。

2.1一氧化氮合酶（NOS）NO是一种自分泌和旁分泌的信号分子，参与调控平滑肌松弛、血小板抑制、神经传递、肿瘤细胞溶解、刺激荷尔蒙释放等多个生理过程。一氧化氮合酶（NOS）负责NO的合成，目前已经证实的NOS分为三类：NOS1，NOS2，NOS3，不同类型的NOS的表达和调控功能各异。Zhao[5]设立NOS3基因敲除的小鼠为研究对象，通过测定肺动脉压、左室舒张末压、胸主动脉血流参数对比基因敲除前后的肺血流动力学差异。实验发现，NOS3基因缺陷可导致蛋白激酶G酪氨酸化及活性损伤，诱发肺动脉高压。

2.2血管内皮生长因子（VEGF）血管内皮生长因子（VEGF）是血管内皮细胞特异性有丝分裂原，具有促进血管内皮细胞分裂与增殖，诱导血管生成的功能，在胚胎发育、创伤愈合、肿瘤生长与转移过程中亦发挥重要作用。Farkas[6]研究了先天性纤维化（IPF）鼠并发PAH的发病机理，测得小鼠体内VEGF mRNA 和其受体表达下调，组织学显示微脉管系统缺失和肺血管重塑。表明VEGF mRNA表达异常可能会加重肺血管重塑，损害心肌灌注。故VEGF基因疗法应用于PAH的临床治疗前还需评估安全性问题。

2.3前列环素合酶（PGIS）前列环素合酶（PGIS）是环前列素（PGI2）合成代谢途径的终末酶。PGI2是一种高效的内皮源性血管舒张因子，具有抑制血小板粘附和扩张血管的作用，可用于动脉粥样硬化、高血压、肺动脉高压的治疗。重度PAH患者肺毛细血管存在PGIS缺陷，但这种缺陷导致肺血管重塑的机制尚不确切。以间充质干细胞为载体，转染PGIS cDNA的MCT-PAH鼠体内存在高效表达的PGIS。构建经气道PGIS基因（cDNA）转染和cDNA基因缺陷的MCT-PAH鼠模型，测得前者平均肺动脉压和肺血管总阻力均明显低于后者（P ＜0.01），二者全身性血管压力和心率无明显差异[7]。进一步分析发现气管和肺泡细胞内存在强烈的PGIS免疫反应，重复给予MCT-PAH鼠PGIS基因转染可减弱肺血管重构，提高其存活率（P＜0.01）。2.4肝细胞生长因子（HGF）肝细胞生长因子（HGF）是目前已知的生物活性最广泛的生长因子之一，具有抗纤维化、修复损伤肺组织等潜能。经野百合碱注射构建的MCT-PAH鼠体内存在内源性HGF的显著下降，而肺微动脉内膜上有丰富的c-Met/HGF受体。将HGF基