摘要
背景:肺动脉高压(pulmonaryhypertension，PH)是一类预后差的罕见病。PH的特征是肺血管重构和肺血管阻力升高。肺动脉平滑肌细胞(pulmonaryarterysmoothmusclecells，PASMC)表型转换引起的细胞过度增殖是肺血管重构的关键。肌浆网/内质网钙ATP酶(sarcoplasmic/endoplasmicreticulumcalciumATPase，SERCA)是一种负责将胞浆Ca2+运输到内质网或肌浆网的关键跨膜蛋白。SERCA2是与PH相关的亚型，其674位半胱氨酸(cysteine674，C674)的不可逆氧化失活引起SERCA2功能障碍。在PASMC，SERCA2功能障碍增加胞浆Ca2+浓度，激活内质网应激肌醇依赖酶1α/剪切型X盒结合蛋白1通路，上调细胞周期蛋白的表达，促进PASMC增殖，引起肺血管重构和PH。SERCA2功能障碍是否可以通过激活钙依赖性通路来促进肺血管重构尚不清楚。 方法与结果:我们利用SERCA2C674S基因突变敲入(SERCA2C674Smutantknock-in，SKI)小鼠来模拟C674失活导致的SERCA2功能障碍。在PASMC，与同窝野生型(wildtype，WT)小鼠相比，SKI小鼠的钙调神经磷酸酶(calcineurin，CaN)/活化T细胞核因子4(nuclearfactorofactivatedTcells，NFAT4)通路激活;合成型标志物表达增加，包括Ⅰ型胶原蛋白(collagentypeⅠ，ColⅠ)、Ⅲ型胶原蛋白(collagentypeⅢ，ColⅢ)、基质金属蛋白酶2（matrixmetalloproteinase2，MMP2）和骨桥蛋白(osteopontin，OPN)，而收缩型标志物α-平滑肌肌动蛋白(α-smoothmuscleactin，α-SMA)和平滑肌肌动蛋白22α(smoothmuscleactin22α，SM22α)表达减少;细胞增殖和迁移增加。 在SKI小鼠的PASMC，Ca2+螯合剂BAPTA-AM:1）抑制CaN/NFAT4通路激活;2）减少ColⅠ、ColⅢ、MMP2和OPN的蛋白表达;3）减少细胞周期相关蛋白cyclinA1、cyclinB1、cyclinD1和细胞周期蛋白依赖性激酶1(cyclin-dependentkinases，CDK1)的蛋白表达;4）抑制细胞增殖和迁移。这些结果说明SERCA2功能障碍引起的胞浆Ca2+浓度增加，激活钙依赖性CaN/NFAT4通路，促进PASMC的表型转换，引起细胞过度增殖和迁移。在SKI小鼠的PASMC，CaN活性抑制剂环孢菌素A(cyclosporin，CsA):1)抑制CaN/NFAT4通路激活;2）减少ColⅠ、ColⅢ、MMP2和OPN的蛋白表达，增加α-SMA和SM22α的蛋白表达;3）减少细胞周期相关蛋白cyclinA2、cyclinB1和CDK1的蛋白表达;4）抑制细胞周期，减少细胞增殖指标Ki67阳性染色比例，抑制细胞增殖和迁移。 我们前期证明SERCA2激动剂CDN1163抑制SKI小鼠PASMC增殖。在本研究中我们发现，CDN1163在SKI小鼠的PASMC:1）抑制CaN/NFAT4通路激活;2)减少ColⅠ、ColⅢ和OPN的蛋白表达，增加SM22α的蛋白表达;3）抑制细胞迁移，说明激活SERCA2可以通过抑制CaN/NFAT4通路来阻止细胞表型转换。为了进一步探讨激活SERCA2是否可以通过抑制CaN/NFAT4通路改善SERCA2功能障碍引起的肺血管重构，我们给予3月龄小鼠CDN1163或溶剂对照4周。尽管CDN1163对WT小鼠没有影响，但它明显改善SKI小鼠的肺血管重构（肺血管中膜厚度，肺微小血管肌化程度，中膜层Ki67阳性染色比例，细胞性新生内膜发生率）。在SKI小鼠的肺组织，CDN1163减少CaN、NFAT4、MMP2和OPN的蛋白表达，增加α-SMA的蛋白表达。 结论:SERCA2功能障碍通过增加胞浆Ca2+浓度，激活CaN/NFAT4通路，促进PASMC的表型转换，导致肺血管重构。激活SERCA2可以通过抑制CaN/NFAT4通路改善SERCA2功能障碍引起的肺血管重构。
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