综述:高原肺动脉高压(HAPH)的发病机制与治疗的全面综述

【字体: 时间:2025年03月15日 来源:Clinical and Experimental Medicine 3.2

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  这篇综述聚焦高原肺动脉高压(HAPH),深入剖析其机制、诊断及治疗进展,探讨未来方向。

  ### 高原肺动脉高压(HAPH):现状、机制、诊疗与展望
在高原地区,一种悄然威胁人们健康的疾病 —— 高原肺动脉高压(HAPH)正受到越来越多的关注。它是由于长期暴露在高海拔低氧环境中,导致肺动脉压力升高的病症,严重影响着高原居民和前往高原地区人群的生活质量与生命安全。

一、HAPH 概述


肺动脉高压(PAH)是一种严重的心血管疾病,世界卫生组织(WHO)将其分为五组,HAPH 属于第三组,主要影响居住在海拔 2500 米以上的人群。其诊断标准较为严格,要求平均肺动脉压(mPAP)>30 mmHg 和 / 或收缩期肺动脉压(PAPs)>50 mmHg ,同时需要排除其他可能导致肺动脉高压的因素,如红细胞增多症、慢性阻塞性或间质性肺疾病、神经功能障碍等。

HAPH 在全球高海拔地区的发病率不容小觑。在吉尔吉斯高原,长期居住但无法适应低氧环境的人群中,HAPH 发病率可能高达 14%;南美洲的患病率为 5 - 18%,且男性更为常见;在中亚高原海拔 3250 米处,患病率约为 6 - 35%。有趣的是,研究发现藏族人群中 HAPH 较为罕见,这可能与他们在青藏高原长期定居,对高原低氧环境具有更显著的生理适应能力有关。

然而,目前 HAPH 的研究面临诸多挑战。高海拔地区交通和医疗资源有限,难以收集大量临床数据,阻碍了流行病学研究的开展;其确切的病理机制尚未完全明确,尤其是缺氧如何通过特定的分子和细胞途径影响肺血管;现有的治疗方法大多源于海平面地区的实践,可能并不完全适用于高原地区的 HAPH 患者。

二、HAPH 的病理生理机制


HAPH 的主要病因是长期暴露于低氧环境,这对肺血管系统产生了深远的影响。在低氧环境中,身体会启动一系列生理反应,其中最初的反应是低氧性肺血管收缩(HPV),这是一种适应性机制,旨在通过使灌注与通气相匹配来优化全身氧气输送,以实现最大程度的氧气摄取。但如果肺泡长期处于低氧状态,如慢性缺氧或慢性肺部疾病患者,HPV 会被持续激活,进而导致血管重塑、肺动脉高压(PH),最终可能引发心力衰竭。

血管重塑是 PAH 的关键因素,它涉及肺血管结构和功能的异常变化。在正常生理条件下,血管壁的厚度由细胞增殖和凋亡的微妙平衡调节。而在 HAPH 患者中,这种平衡被打破,细胞凋亡减少、增殖增加,导致血管壁增厚,最终血管腔阻塞。肺血管壁分为外膜、中膜和内膜三层,内膜损伤、中膜肥厚和外膜增殖 / 纤维化会导致肺动脉管腔逐渐狭窄和闭塞,从而增加肺血管阻力,引发肺动脉高压。

随着肺动脉压力升高,心脏的右心室会试图通过增强收缩力来维持血液流动。但当右心室的代偿能力达到极限时,就会出现右心室肥厚、腔扩张、脂肪沉积和纤维化等症状,最终可能导致右心衰竭,这也是 HAPH 患者的主要死因。在 HAPH 的早期阶段,右心室会出现肥厚和高收缩性重塑,这是对增加的后负荷的一种代偿反应。但随着心脏负荷的不断增加,这种适应性反应会逐渐转变为右心室功能亢进、失代偿性重塑,最终发展为右心衰竭。

除了低氧导致的血管收缩和重塑,HAPH 还与多种其他因素密切相关。低氧会引发氧化应激,导致活性氧(ROS)生成增加。ROS 是一类具有高度活性和不稳定性的氧衍生物质,它们可以与细胞内的各种成分,如脂质、DNA、蛋白质和细胞膜发生氧化反应,从而改变这些成分的结构和功能,触发细胞信号通路。当 ROS 产生过多,超出了细胞内抗氧化酶(如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等)的清除能力时,就会发生氧化应激,这与 PAH 患者的不良临床结局相关。

炎症反应在 HAPH 的发生和发展中也起着重要作用。在低氧状态下,人体可能会形成炎症 - 炎症介质 - 缺氧诱导因子 - 1(HIF - 1) - 炎症介质 - 炎症的正反馈循环。HIF - 1 能刺激多种炎症介质的产生,并招募炎症细胞。同时,炎症细胞会浸润到肺组织中,释放炎症因子,进一步加重炎症反应,导致肺损伤和肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)纤维化,进而损害肺功能。

遗传因素同样参与了 HAPH 的发病过程。研究发现,一些基因的突变或异常表达与 HAPH 的易感性相关。例如,骨形态发生蛋白受体 II(BMPR II)基因的突变与遗传性肺动脉高压有关;某些基因的单核苷酸多态性会影响血浆中不对称二甲基精氨酸(ADMA)的浓度,而 ADMA 作为一氧化氮(NO)合成的内源性抑制剂,会通过 L - 精氨酸 - ADMA - NO 途径影响 HAPH 的发生发展。

三、HAPH 的临床表现与诊断


HAPH 患者的临床症状通常在疾病晚期才会明显表现出来,这往往导致诊断和治疗的延迟,影响患者的治疗效果和预后。常见症状包括疲劳、进行性呼吸困难、胸痛等非特异性表现,还可能伴有头痛、认知障碍等。随着病情进展,患者可能出现右心室逐渐扩大、肺动脉瓣第二心音亢进、三尖瓣反流收缩期杂音等体征。在右心衰竭阶段,还会出现颈静脉怒张、肝颈静脉回流征阳性、外周水肿、肝脾肿大、腹水等症状。

目前,HAPH 的诊断面临着诸多挑战,漏诊和误诊率较高。其 “金标准” 诊断方法是右心导管直接测压法,该方法通过将心脏导管经外周静脉插入肺动脉和右心腔,直接测量肺动脉压力。但这种方法成本高、创伤大,不适合常规临床应用。

随着医学影像技术的发展,非侵入性成像检查逐渐成为诊断 HAPH 的重要手段。超声心动图是最常用的筛查方法,它通过测量收缩期肺动脉压(SPAP)来评估肺动脉压力,具有方便、经济、无创等优点。但由于其采用间接测量方法,测量结果可能存在高估或低估的情况,准确性受到一定影响。

心脏磁共振成像(CMRI)被认为是无创评估右心室功能的 “金标准”,它能够精确测量右心室的容积、质量、每搏输出量和射血分数,具有较高的准确性和可重复性,在肺动脉高压的早期诊断和风险分层中发挥着重要作用。

胸部 X 线(CXR)检查是胸部疾病的重要筛查工具,对肺动脉高压的诊断具有一定的特异性,但敏感性较低。在 PAH 早期,X 线结果可能正常,只有在疾病晚期才会出现右心室或肺动脉扩大、肺血管突出等间接征象,因此它只能作为 HAPH 诊断的间接证据。

CT 检测也是诊断肺动脉高压的重要方法,通过测量主肺动脉最大直径(MPAD)和 MPAD 与升主动脉直径的比值(MPAD/AAD)等指标,可以辅助诊断。同时,CT 还能评估间质性肺疾病的程度、右心室大小和室间隔位置等信息。

此外,血液生物标志物如脑钠肽(BNP)和 N 末端脑钠肽前体(NT - proBNP)在 HAPH 的诊断中也具有重要意义。这些标志物在肺动脉高压患者中显著升高,且与疾病的严重程度呈正相关,可作为诊断和预后评估的重要指标。

四、HAPH 的治疗与管理


目前,HAPH 的治疗方法主要包括非药物治疗和药物治疗。非药物治疗主要包括间歇性氧疗和下降到低海拔地区。间歇性和短期再氧合有助于防止肺动脉功能和结构的重塑,以及肺动脉平滑肌细胞在低氧条件下的增殖、迁移和表型转化,从而有效降低缺氧诱导的肺动脉高压。长期低流量吸氧可以显著提高患者的动脉血氧饱和度,降低肺动脉压力,减轻心脏负担,提高患者的生活质量。对于急性高山病患者,氧疗能迅速缓解症状,甚至可能阻止病情进展。

药物治疗方面,主要包括内皮素受体拮抗剂、磷酸二酯酶 - 5 抑制剂、前列腺素、碳酸酐酶抑制剂、抗炎药物等。这些药物的药理机制大多与逆转异常的肺血管重塑有关,但由于缺氧引起的血管重塑涉及多种复杂机制,药物治疗存在一定的局限性,难以完全逆转肺血管重塑和预防右心室功能障碍。

内皮素受体拮抗剂如波生坦(Tracleer),可通过抑制内皮素的作用,恢复肺血管内皮细胞和一氧化氮合酶(NOS)的活性,促进 NO 合成,抵抗缺氧引起的肺血管收缩,降低肺动脉压力。磷酸二酯酶 - 5 抑制剂如西地那非,通过抑制环磷酸鸟苷(cGMP)的水解,增加 cGMP 水平,从而扩张肺血管,降低平均肺动脉压,提高患者的运动耐量。

前列腺素类药物如依前列醇(Epoetin),是一种全身和肺血管扩张剂,能促进细胞内 cAMP 的产生,诱导肺血管平滑肌舒张,抑制平滑肌生长和血小板聚集。碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺可促进利尿,增加脑血流量,刺激通气,减轻慢性高山病患者的肺通气不足,降低肺血管阻力。

抗炎药物如槲皮素,能够抑制炎症相关的信号通路,减少炎症因子的产生,提高抗氧化反应,从而抑制 HAPH 和炎症引起的血管重塑。Rho 激酶(ROCK)抑制剂法舒地尔在动物模型和临床研究中均显示出降低肺动脉压和肺血管阻力的作用,具有一定的治疗效果。

五、HAPH 研究的局限性与展望


尽管近年来 HAPH 的研究取得了一定进展,但仍存在诸多局限性。在病理生理机制研究方面,虽然对缺氧导致的肺血管收缩和结构重塑有了一定了解,但对于缺氧如何触发这些变化的分子机制仍缺乏全面深入的研究。目前的研究大多基于动物模型,然而动物模型与人类在生理和病理方面存在差异,这可能限制了研究结果的临床转化。在临床研究中,HAPH 的临床试验面临患者招募困难、试验设计复杂、随访时间长等问题,且现有临床研究样本量较小,难以获得具有统计学意义的结果,对治疗方案的指导作用有限。

未来,HAPH 的研究应重点关注分子层面的探索,深入研究缺氧反应中的关键分子及其信号通路。除了已经广泛研究的 HIF,还应关注 NADPH 氧化酶、内皮素 - 1、血管内皮生长因子(VEGF)等其他与缺氧相关的分子。此外,探索非编码 RNA(如微小 RNA 和长链非编码 RNA)等新型分子靶点,可能为 HAPH 的治疗提供新的思路。

基因治疗作为一种前沿技术,为 HAPH 的治疗带来了新的希望。通过基因编辑技术(如 CRISPR/Cas9),可以精确修饰与 HAPH 相关的基因,调节基因的稳定性和活性,从而缓解疾病的病理表现。例如,编辑 BMPR2 基因可以减少成纤维细胞的增殖,为治疗 HAPH 提供了新的方向。

个性化医学也是未来 HAPH 治疗的重要发展方向。根据患者的基因、表型和生活环境等多因素制定个性化的治疗方案,能够提高治疗效果。通过基因检测了解患者对特定药物的反应,优化药物选择和剂量,实现精准治疗。

预防策略对于高原地区居民和工作人员至关重要。通过培训提高对高原环境的适应能力,保持健康的生活方式,合理安排工作时间表,定期进行健康监测等措施,可以降低 HAPH 的发生风险。对于已确诊的患者,长期的药物管理和综合治疗管理至关重要,需要不断探索新的药物和联合治疗方案,以改善患者的症状和预后。

利用系统生物学、组学技术、大数据和人工智能等前沿技术,能够更全面地了解 HAPH 的发病机制,发现新的治疗靶点。系统生物学可以绘制缺氧反应网络,确定关键调节元件;组学技术能够从基因组、转录组、蛋白质组和代谢组等多个层面深入分析 HAPH 的病理机制;大数据和人工智能技术可以帮助分析大量的临床数据,建立预后模型,辅助临床决策,加速新药研发。

总之,HAPH 是一种严重且复杂的疾病,对高原地区人群的健康构成了重大威胁。虽然目前在其研究和治疗方面存在诸多挑战,但随着科学技术的不断进步,通过多学科的深入合作和持续创新,有望在未来取得突破性进展,为 HAPH 患者带来更有效的治疗方法,提高他们的生活质量和生存率。
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