Sonic hedgehog信号通路抑制剂环巴胺通过调控BMPR2通路改善肺动脉高压的作用机制研究

编辑推荐：肺动脉高压(PAH)是一种以肺血管重塑为特征的致命性疾病，BMPR2信号通路异常是其关键病理机制。山东第一医科大学附属山东省立医院团队发现Sonic hedgehog(SHH)信号在PAH中异常激活，通过实验证实SHH抑制剂环巴胺(Cy)能显著改善MCT诱导的PAH大鼠血流动力学指标，并揭示其通过调控BMP4/BMPR2/p-SMAD1/5/8-ID1通路抑制hPASMCs增殖、促进凋亡的作用机制，为PAH治疗提供了新靶点。

　　

肺动脉高压(PAH)被称为"心血管系统中的癌症"，是一种以肺血管进行性重塑和右心衰竭为特征的致命性疾病。尽管近年来治疗手段有所进步，但患者5年生存率仍不足60%。这种疾病的病理核心在于肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)的异常增殖和凋亡抵抗，其中骨形态发生蛋白受体2(BMPR2)信号通路缺陷被认为是遗传性和特发性PAH最重要的分子基础。然而，约40%的BMPR2突变携带者终身不发病，提示存在其他调控机制参与疾病进程。有趣的是，在胚胎发育中与BMP通路存在交互作用的Sonic hedgehog(SHH)信号通路，近年来被发现在多种心血管疾病中扮演重要角色，但其在PAH中的作用机制仍属未知领域。

山东第一医科大学附属山东省立医院儿科Jin Youpeng和Fan Youfei领衔的研究团队，在《Scientific Reports》发表了突破性研究成果。他们首次系统揭示了SHH信号在PAH病理过程中的关键作用，并创新性地采用天然化合物环巴胺(Cyclopamine, Cy)靶向干预该通路，为PAH治疗提供了全新策略。研究团队通过构建经典的野百合碱(MCT)诱导PAH大鼠模型，结合人肺动脉平滑肌细胞(hPASMCs)的基因敲减模型，采用多组学方法揭示了SHH-BMPR2信号轴的调控机制。

关键技术方法包括：建立MCT诱导的PAH大鼠模型（n=48）进行Cy剂量梯度治疗；右心室收缩压(RVSP)和右心肥厚指数检测评估血流动力学；免疫组化分析肺血管α-SMA、PCNA表达；TUNEL法和BrdU掺入实验检测细胞凋亡/增殖；构建BMPR2敲减的hPASMCs模型；Western blot检测SHH/BMPR2/p-SMAD1/5/8等蛋白表达；qRT-PCR分析ID1/ID3 mRNA水平。

"表达分析"部分显示：MCT诱导的PAH大鼠肺血管SHH蛋白表达显著升高（较对照组增加2.1倍），同时伴随BMPR2蛋白水平下降42%和骨桥蛋白(OPN)上调。体外实验证实，外源重组SHH-N蛋白可使hPASMCs的BrdU阳性细胞增加65%，TUNEL阳性细胞减少58%，提示SHH具有促增殖/抗凋亡双重作用。

"环巴胺治疗效应"部分揭示：每日10mg/kg Cy治疗21天使PAH大鼠RVSP降低34.7%，右心室肥厚指数改善41.2%，肺小化程度显著减轻。值得注意的是，Cy5和Cy10剂量组使中膜厚度(%WT)和面积(%WA)分别减少52.3%和49.8%，且呈现剂量依赖性。免疫组化显示Cy处理使PCNA阳性细胞减少67%，TUNEL阳性细胞增加3.2倍。

"分子机制"研究发现：Cy治疗可逆转MCT诱导的BMP通路异常，使BMPR2蛋白恢复至正常水平82%，p-SMAD1/5/8活性提高2.3倍。在BMPR2敲减的hPASMCs中，Cy10处理使ID1 mRNA表达恢复至对照组的75%，但对ID3无显著影响。Western blot证实Cy能剂量依赖性地下调SHH、a-SMA和OPN蛋白表达，同时调节凋亡相关蛋白Bax/Bcl-2比值。

"讨论与结论"部分指出：该研究首次阐明SHH通过BMP4/BMPR2/ID1轴促进PAH发展的分子机制。环巴胺通过三重作用发挥治疗效果：① 直接抑制SHH信号减少hPASMCs增殖；② 增强caspase-3活性促进凋亡；③ 部分挽救BMPR2缺陷导致的SMAD信号传导障碍。特别值得注意的是，Cy1的选择性调控提示该分子可能是连接SHH与BMP通路的关键节点。尽管存在Cy10组出现肺间质细胞凋亡增加等局限性，但该研究为开发靶向SHH-BMPR2交互作用的PAH治疗策略提供了坚实理论基础，也为理解遗传易感性与环境因素共同致病的分子机制开辟了新视角。未来研究可进一步探索SHH抑制剂与其他靶向药物的联合治疗方案，以及开发肺血管特异性更高的SHH通路调节剂。