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目的和意义:肺动脉高压(PAH)是一种严重致死性疾病,有氧糖酵解在肺动脉高压发生发展中发挥重要作用,丙酮酸激酶M2亚型(PKM2)是糖酵解途径的关键酶,可促进有氧糖酵解发生,已发现肺动脉高压时PKM2表达上调,中药紫草素可特异性抑制PKM2的表达。本研究拟通过构建野百合碱PAH动物模型,明确紫草素是否可通过调节PKM2及下游通路抑制或逆转肺动脉高压动物模型血管重构,以期阐明肺动脉高压发生的新机制,为研发肺动脉高压靶向治疗药物提供新方向。研究方法:(1)动物模型构建:雄性SD大鼠24只,体重(180±20)g,随机分为正常对照组(CON)、野百合碱肺动脉高压组(MCTPAH)、紫草素干预野百合碱肺动脉高压组(SH+MCT-PAH)。CON组:腹腔注射等量生理盐水一次,饲养三周后灌胃等量植物油,连续一周;MCT-PAH组:腹腔注射野百合碱(MCT)一次,剂量:60mg/kg,建模三周后灌胃等量植物油,连续一周;SH+MCT-PAH组:建模成功的MCT-PAH大鼠模型,紫草素灌胃给药,剂量:10 mg/kg,连续一周。(2)多普勒超声心动图测量肺动脉血流加速时间(PAAT)、右室内径(RVID)、三尖瓣瓣环收缩期位移(TAPSE);心导管检测肺动脉收缩压、舒张压、平均压;HE染色检测大鼠肺血管的形态学变化及肺动脉血管中膜厚度。(3)Western blotting检测大鼠肺组织PKM2、ERK1/2、p-ERK、Ser 37 PKM2、GULT1及LDHA蛋白酶表达变化。(4)免疫荧光法结合激光共聚焦显微镜检测PKM2表达及分布。研究结果:(1)与CON组大鼠相比,超声检测提示MCT-PAH组大鼠PAAT变短(P=0.0021),RVID增大(P=0.0070),TAPSE减低(P=0.0084);RV/(LV+S)比值增加(P=0.0280);右心导管检查结果提示肺动脉平均压、收缩压、舒张压明显升高(P值均<0.0001);HE染色结果提示肺动脉血管壁明显增厚,存在血管重构(P<0.0001)。(2)紫草素干预可减低MCT-PAH组大鼠肺动脉高压,与MCT-PAH组大鼠相比,MCT-PAH+SH组超声检测提示PAAT延长(P=0.0078),RVID稍减小(P=0.0375),TAPSE位移升高(P=0.0222);RV/(LV+S)比值减低(P=0.0289);右心导管检查结果提示肺动脉收缩压、舒张压、平均压减低(P值均<0.0001);HE染色结果提示肺动脉血管壁重构减轻,血管中膜厚度变薄(P<0.0001)。(3)MCT-PAH组与CON组大鼠肺组织对比,除ERK1/2蛋白酶表达无明显变化外,PKM2、pPKM2、p-ERK、GLUT1、LDHA表达均增加(P值均<0.05),紫草素干预可使PKM2、p-PKM2、p-ERK、GLUT1、LDHA表达减少(P值均<0.05),ERK1/2蛋白酶表达无明显变化。(4)MCT-PAH组大鼠肺血管PKM2荧光强度明显高于周边组织含量(P<0.0001),MCTPAH+SH组肺血管PKM2荧光强度明显减弱(P=0.0002),但仍高于周边组织含量,CON组肺血管PKM2荧光强度与周边组织无明显差异。研究结论:(1)肺动脉高压中存在PKM2表达上调,PKM2表达上调促使ERK1/2磷酸化活化,ERK1/2磷酸化可能通过促使PKM2磷酸化和核转移导致GLUT1、LDHA表达上调及正反馈调节PKM2表达,从而引起有氧糖酵解增强及肺血管重构;(2)紫草素干预改善MCT-PAH大鼠肺动脉高压及肺血管重构,其机制可能与抑制PKM2表达、ERK1/2磷酸化及有氧糖酵解相关。