摘要： 肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension， PAH）是一组少见的、预后不良的疾病， 以进行性增高的肺动脉压力和阻力为特征。其病理变化包括肺血管收缩与重构、肺血管平滑肌和内皮细胞的异常增殖、血栓形成等。PAH的发病机制复杂，最新研究表明肺动脉高压病因包括骨形成蛋白Ⅱ型受（BMPR2）和活化素受体样激酶（ALK1）等遗传基因变异以及过氧化物酶增殖物激活受体（PPAR）、Rho激酶信号通路等的异常。这为肺动脉高压的治疗和预防提供了更多的理论依据。

　　关键词：肺动脉高压；骨形成蛋白Ⅱ型受体；活化素受体样激酶；过氧化酶增殖物激活受体γ；Rho 激酶

　　中图分类号： R725 文献标志码： A 文章编号： 1000－3606（2009）05－0406－04

　　Advance in the basic research on pulmonary arterial hypertension GU Hong （Department of Pediatric

　　Cardiology，Beijing Anzhen Hospital，Capital Medical University，Beijing 100029， China）

　　Abstract：Pulmonary arterial hypertension （PAH）is defined as a group of diseases characterized by a rapidly

　　increased pulmonary arterial pressure and pulmonary vascular resistance．The pathology of PAH includes vasoconstriction，vascular wall remodeling，hyperplasia of pulmonary artery smooth muscle cells and pulmonary endothelial cells，in situ thrombosis．The etiology of PAH is complex，multifactorial，and likely involves the genetic predisposition such as mutations in bone morphogenetic protein receptor-II and activin receptor-like kinase 1．In addition，the down-regulation of peroxisome proliferator-activated receptors activity，over-expression of RhoA／Rho kinase may play a critical role in pathophysiology of PAH．This finding will provide more theoretical basis on prevention and treatment of this disease．（J Clin Pediatr，2009，27（5）：406－409）

　　Key words：pulmonary arterial hypertension；bone morphogenetic protein receptor-Ⅱ； actin receptor-like kinase 1； peroxisome proliferator-activated receptor γ； Rho kinase

　　肺动脉高压（PAH） 是一组少见的、预后不良的疾病， 以增高的肺动脉压力和阻力为特征。在安静状态时肺动脉平均压＞ 25 mmHg， 运动状态时＞ 30 mmHg 即为肺动脉高压。肺动脉高压的发病机制复杂，参与其发病的因素包括肺血管收缩与重构，肺血管平滑肌和内皮细胞的异常增殖，血栓形成及遗传基因异常等。现介绍一些有关肺动脉高压的发病机制及病因学研究的最新进展。

　　1、肺动脉高压相关基因

　　1．1 骨形成蛋白Ⅱ型受体基因

　　Nichols 等[1， 2] 在1997 年对家族性PAH 的家系进行基因分析， 发现第2 染色体的短臂2q31-q32部分的异常，认为在这一区域可能存在肺动脉高压的致病基因（PPH1 基因）。这一新发现推动了PAH 的分子病因学的进展。随后，Deng 等[3， 4] 在2000 年进一步确定PPH1 基因为属于转移生长因子β（transforming growth factor-beta）超家族的骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）Ⅱ型受体（BMPR2）基因。

　　在欧美国家，50％的家族性PAH 以及26％的特发性PAH 存在BMPR2 基因的异常[5，6]。日本统计的79 个病例研究中，100％的家族性PAH 和30％的特发性PAH 存在BMPR2 基因的异常[7]。此外，在合并胶原血管病的PAH 病例并未发现BMPR2 基因变异[ 8] ，但在伴有先天性心脏病的PAH 病例和服用减肥药所致PAH 的病例中却发现有部分病例伴有该基因的异常[9，10]。表明除家族性和特发性PAH外，BMPR2 基因可能参与其余类型肺动脉高压的发病过程。

　　1.2 活化素受体样激酶基因

　　1.2.1 遗传性出血性毛细血管扩张症（hereditary hemorrhagic telangiectasia， HHT） HHT 是一种血管壁发育及结构异常的遗传性疾病，发病率约为1／8000。临床诊断标准：①反复鼻出血；②多发性毛细血管扩张（口唇、口腔、手指、鼻腔等）；③动静脉畸形（脑、肺、肝脏、脊髓、消化道等）；④家族史。具备以上诊断标准三项者可以确诊，满足两项者为疑似病例。HHT 的致病基因被认为是属于TGF-β 超家族的活化素受体样激酶[11]（ activin receptor-like kinase 1，ALK1）基因和endoglin（ENG） 基因[12]， 其中ALK1 由503 个氨基酸组成，与BMPR2 的氨基酸组成相似。

　　1.2.2 肺动脉高压ALK1 基因异常研究者于2001 年发现伴有PAH 的HHT 是由ALK1 基因突变所致[13]。HHT 的ALK1 基因突变可以发生在基因全区域内， 但是伴有PAH 病例的基因突变都局限于激酶活性区域[14]。Abdalla 等[15] 对诊断为PAH 并确诊为HHT 的4 例患者进行ALK1 基因分析时发现基因突变都发生在激酶活性领域。2005 年，Harrison 等[16] 在1 例18 个月不伴有HHT 的特发PAH 患者发现了ALK1 基因突变。2008 年Fujiwara等[17] 在对不伴有HHT 的小儿家族性PAH 和特发性PAH 的患者进行分析时， 发现5 例有ALK1 基因突变。以上每例都与伴有HHT 发病的PAH 病例相同，基因突变部位都在激酶活性领域。通常HHT患者的发病年龄较大，所以小儿期发病的PAH 患者中可能包括一部分将来发展为HHT 的患者。

　　1.3 基因突变与肺动脉高压的发病机制

　　TGF-β 超家族的信号传导系统具有多种生物学功能， 包括细胞功能调节和组织细胞分化等。在该信息传导系统中，细胞表面的Ⅱ型受体（BMPR2等）与Ⅰ型受体（ALK1 等）结合后形成四聚体。该四聚体与相应配体结合后被磷酸化，并进一步引起细胞内Smad 蛋白磷酸化。被磷酸化的Smad 蛋白与共同通路型Smad 进入细胞核内，作用于转录调节因子，抑制细胞的增殖。因此推测在PAH患者中，由于作为细胞表面受体之一的BMPR2或ALK1基因发生异常，致使下游的信号通路阻断，导致肺动脉血管壁的相关细胞增殖控，进而引起肺动脉高压。

　　2、肺血管内皮细胞的增殖与过氧化酶增殖物激活受体

　　过氧化物酶增殖物激活受体（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）是配体依赖的细胞核激素受体超家族成员之一，这种受体广泛存在于体内多种组织中，在调控脂肪细胞、单核细胞分化成熟及肿瘤细胞增殖、分化中起重要作用。PPAR 包括α、β 和γ 三种亚型，其中PPARγ在脂肪组织中表达丰富，在调节脂肪代谢和细胞分化的同时，还与动脉硬化和胰岛素抗药性有关。

　　最近的研究发现PPARγ 在免疫细胞、血管内皮、血管平滑肌、消化道和肺组织都有表达， 并发挥各种各样的作用[18，19]。比如：诱导包括肿瘤细胞在内的细胞凋亡[20－22]，抑制血管再生[21]，调节血管平滑肌细胞增生，终止或抑制细胞周期等。

　　Ameshima 等[23] 在比较重症PAH 患者与正常肺组织和慢性阻塞性肺病（COPD）肺组织时发现，PAH 患者的PPARγ 的表达无论在基因水平还是在蛋白水平都有明显降低。在对重症PAH 的肺组织进行抗PPARγ 单克隆抗体的免疫染色时，发现肺血管的丛样病变处PPARγ的表达明显减少。此外，在丛样病变的细胞群中，第Ⅷ因子阳性、平滑肌肌动蛋白阴性并同时伴有caspase 3 活性显著低下。以上所见说明在重症PAH 的细小动脉闭塞性病变中异常增殖的细胞，尽管具有内皮细胞的特性，但缺乏细胞凋亡的机制，提示这种内皮细胞的功能异常可能与具有细胞凋亡诱导功能的PPARγ 表达水平低下有关。

　　3、Rho 激酶信号通路

　　小分子三磷酸鸟苷（GTP） 结合蛋白Rho 家族是相对分子量为（20 ～ 30）× 103 的Ras 超家族成员。Rho 家族主要成员有RhoA、RhoB、RhoC 等，其中最重要的是RhoA。Rho 激酶属于丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶家族成员，是RhoA 下游最主要的信号分子[24]。Rho 激酶信号通路在细胞的收缩、增殖、迁移和基因表达等各种细胞生理功能上起重要作用[25－27]。Rho 激酶的高表达或过度激活与包括肺动脉高压在内的许多心脑血管疾病的发生发展密切相关，Rho 激酶正成为肺动脉高压治疗的新靶点。

　　3.1 有关Rho 激酶抑制剂的基础研究

　　有学者使用Rho 激酶抑制剂法舒地尔（fasudil）对野百合碱（monocrotaline，MCT）诱发的PAH 大鼠模型（MCT 模型）进行PAH 的预防和治疗研究[28]。在给大鼠投用MCT 诱发PAH 的同时开始给大鼠投用法舒地尔，结果发现大鼠的生存率有明显的改善。随后，给已发生肺动脉高压的MCT大鼠投用法舒地尔,结果大鼠的生存率也有改善。在MCT 模型中，大鼠肺动脉的Rho 激酶活性增强，内皮细胞功能减低，血管平滑肌处于过度收缩状态。该研究组织学检查结果还表明法舒地尔可抑制MCT大鼠的肺动脉中层肥厚和细小肺动脉的肌化。另外，经口服用法舒地尔还对缺氧引起的肺动脉高压小鼠有治疗作用[29]。经呼吸道吸入法舒地尔

　　对其他原因造成的肺动脉高压大鼠也有降低肺动脉压的作用[30]。

　　3.2 Rho 激酶抑制剂治疗肺动脉高压的临床研究

　　用Rho 激酶抑制剂治疗肺动脉高压的临床研究中，Fukumoto 等[31] 对吸入氧气、一氧化氮及口服钙通道阻滞剂治疗效果不佳的重度PAH患者，静脉点滴法舒地尔治疗，结果发现法舒地尔可有效降低肺血管阻力。Rho激酶可能与形成PAH的病理生理机制有关，如内皮细胞功能障碍，肺血管壁病理改变以及肺动脉持续收缩状态等。有关Rho激酶在PAH 发病中所起的作用还有很多未明之处。今后若能在临床试验中证明Rho 激酶抑制剂对PAH 的长期治疗效果，那么，Rho 激酶抑制剂将成为治疗PAH 的新选择。

　　综上所述，PAH 是发病机制复杂的一组病理生理综合征，临床预后很差，最终进展至右心衰竭而死亡。近几年在肺动脉高压病理生理学和分子生物学方面取得的较为突出的进展，促进了药物治疗的发展，也给肺动脉高压患者带来新的希望。

　　参考文献：

　　［1］ Nichols WC， Koller DL， Slovis B， et al. Localization of the gene for familial primary pulmonary hypertension to hromosome 2q31-32 ［J］．Nat Genet，1997，15（3）：277－281．

　　［2］ Morse JH，Jones AC，Barst RT，et al．Mapping of Familial primary pulmonary hypertension on locus（PPH1）to chromosome 2q31 －q32 ［J］．Circulation，1997，95（12）：2603－2606．

　　［3］ Deng Z， Morse JH, Slager SL， et al．Familial primary pulmonary hypertension （gene PPH1）is caused by mutations in the bone morphogenetic protein receptor -Ⅱgene ［J］．Am J Hum Genet，2000，67（3）：737－744．

　　［4］ Lane KB， Machado RD， Pauciulo MW， et al． Heterozygous ermline mutations in BMPR2， encoding a TGF - eta receptor， cause familial primary pulmonary hypertension．The International PPH Consortium ［J］． Nat Genet，2000，26（1）：81－84．

　　［5］ Machado RD， Pauciulo MW， Thomson JR， et al．BMPR2 haploinsufficiency as the inherited molecular mechanism for primary pulmonary hypertension．Am J Hum Genet，2001,68（1）：92－102．

　　［6］ Thomson JR， Machado RD， Pauciulo MW， et al． Sporadic primary pulmonary hypertension is associated with germline mutations of the gene encoding BMPR-Ⅱ，a receptor member of the TGF-beta family ［J］．J Med Genet，2000，37（10）：741－745．

　　［7］ 中西宣文： 肺高血症における遗蛔赢常［J］．血管医学，2007－2008，8：237－243．

　　［8］ Morse J，Barst R，Horn E，et al．Pulmonary hypertension in scleroderma spectrum of disease ：lack of bone morphogenetic protein receptor 2 mutations. J Rheumatol, 2002，29（11）：2379－2381．

　　［9］ Roberts KE， McElroy JJ，Wong WP. et al. BMPR2 mutations in pulmonary hypertension with congenital heart disease ［J］．Eur Respir J，2004，24（3）：371－374．

　　［10］ Humbert M， Deng Z，Simonneau G，et al．BMPR2 germline mutations in pulmonary hypertension associated with fenfluramine derivatives．Eur Respir J，2002，20（3）：518－523．

　　［11］ Johnson DW， Berg JN， Baldwin MA， et al． Mutations in the activin receptor -like kinase 1 gene in hereditary haemorrhagic telangiectasia type 2 ［J］．Nat Genet，1996，13（2）：189－195．

　　［12］ McAllister KA，Grogg KM，Johnson DW，et al．Endoglin，a TGF-beta binding protein of endothelial cells ，is the gene for hereditary haemorrhagic telangiectasia type 1． Nat Genet，1994，8（4）：345－351．

　　［13］ Trembath RC， Thomson JR， Machado RD， et al． Clinical and molecular genetic features of pulmonary hypertension in patients with hereditary hemorrhagic telan -giectasia ［J］． N Engl J Med，2001，345（5）：325－334．．

　　［14］ Harrison RE， Flanagan JA， Sankelo M， et al． Molecular and functional analysis identifies ALK-1 as the predominant cause of pulmonary hypertension related to hereditary haemorrhagic telangiectasia ［J］． J Med Genet，2003，40（12）：865－871．

　　［15］ Abdalla SA， Gallione CJ， Barst RJ， et al． Primary pulmonary hypertension in families with hereditary haemorrhagic telangiectasia ［J］． Eur Respir J，2004，23（3）：373－377．

　　［16］ Harrison RE， Berger R， Haworth SG， et al． Transforming growth factor-beta receptor mutations and pulmonary arterial hypertension in childhood ［J］． Circulation，2005，111（4）：435－441．

　　［17］ Fujiwara M， Yagi H， Matsuoka R， et al． Implications of activin receptor-like kinase 1 gene （ALK1） in addition to bone morphogenetic protein receptor Ⅱ gene （BMPR2）in children with pulmonary arterial hypertension ［J］．Circ J，2008，72（1）：127－133．

　　［18］ Mukherjee R， Jow L， Croston GE， et al． Identification，characterization， and tissue distribution of human peroxi -some proliferator -activated receptor （PPAR） isoforms PARγ2 versus PPARγ1 and activation with retinoid X receptor agonists and antagonists．J Biol Chem，1997，272（12）：8071－8076．

　　［19］ Michael LF， Lazar MA， Mendelson CR． Peroxisome proliferator -activated receptor γ1 expression is induced during cyclic adenosine monophosphate-stimulated differentiation of alveolar type Ⅱ pneumonocytes. Endocrinology，1997，138（9）：3695－3703．

　　［20］ Mueller E，Smith M，Sarraf P，et al．Effects of ligand activation of peroxisome proliferator-activated receptor in human prostate cancer．Proc Natl Acad Sci USA，2000，97（20）：10990－10995．

　　［21］ Panigrahy D，Singer S，Shen LQ，et al．PPARγ ligands inhibit primary tumor growth and metastasis by inhibiting angiogenesis ［J］． J Clin Invest，2002，110（7）：923－932．

　　［22］ Bishop-Bailey D，Hla T．Endothelial cell apoptosis induced by the peroxisome proliferator-activated receptor（PPAR）ligand 15-deoxy-Delta12，14-prostaglandin J2．J Biol Chem，1999，274（24）：17042－17048．

　　［23］ Ameshima S，Golpon H，Cool CD，et al．Peroxisome proliferator-activated receptor γ （PPARγ） expression is decreased in pulmonary hypertension and affects endothelial cell growth ［J］． Circ Res，2003，92 （10）: 1162－1169．

　　［24］ Ishizaki T， Maekawa M， Fujisawa K， et al． The small GTP -binding protein Rho binds to and activates a 160 kDa Ser ／ Thr protein kinase homologous to myotonic dystrophy kinase ［J］． EMBO J，1996，15（8）：1885－1893．

　　［25］ Shimokawa H． Cellular and molecular mechanisms of coronary artery spasm： lessons from animal models ［J］．Jpn Circ J，2000，64（1）：1－12．

　　［26］ Shimokawa H， Takeshita A． Rho-kinase is an important therapeutic target in cardiovascular medicine ［J］．ArteriosclerThromb Vasc Biol，2005，25（9）：1767－1775，

　　［27］ Shimokawa H． Rho-kinase as a novel therapeutic target in treatment of cardiovascular diseases ［J］． J CardiovascPharmacol，2002，39（3）：319－927．

　　［28］ Abe K， Shimokawa H， Morikawa K， et al． Long-term treatment with a Rho-kinase inhibitor improves monocrotaline-induced fatal pulmonary hypertension in rats ［J］． Circ Res，2004，94（3）：385－393．

　　［29］ Abe K， Tawara S， Oi K， et al． Long-term inhibition of Rho-kinase ameliorates hypoxia-induced pulmonary hypertension in mice ［J］． J Cardiovasc Pharmacol，2006，48（6）：280－285．

　　［30］ Nagaoka T， Fagan KA， Gebb SA， et al． Inhaled Rho kinase inhibitors are potent and selective vasodilators in rat pulmonary hypertension ［J］． Am J Respir Crit CareMed，2005，171（5）：494－499．

　　［31］ Fukumoto Y， Matoba T， Ito A， et al． Acute vasodilator effects of a Rho -kinase inhibitor ， fasudil ，in patients with severe pulmonary hypertension ［J］． Heart，2005，91（3）：391－392．