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肺动脉高压(PAH)是多种病因导致的以肺动脉压力和肺血管阻力升高为特点的一组临床综合征。肺动脉高压的发病率和死亡率均非常高。因此研究发现肺动脉高压的机制及寻找更有效治疗肺动脉高压的靶向药物迫在眉睫。目前认为肺动脉高压发病机制主要为:1、肺血管收缩功能异常;2、肺血管重构。其中肺血管收舒功能异常是肺动脉高压发生的启动环节,而肺血管重构是影响肺动脉高压进展的关键环节。在低氧性肺动脉高压发生过程中,研究者不仅观察到肺动脉平滑肌细胞发生异常增殖,肺动脉血管重塑,还发现肺静脉平滑肌细胞也出现异常增殖,进而导致肺静脉血管重塑。目前已知的参与肺血管重构的因素主要包括:低氧诱导因子-1、一氧化碳、一氧化氮、钾离子通道、5-羟色胺等。 BMP4是TGF-β超家族的一员,具有调控细胞分化、增殖的能力。在肺动脉平滑肌细胞中,BMP4可以通过调控其下游因子p38MAPK和ERK1/2来促进细胞的增殖和迁移。另外,我们课题组前期研究发现,在缺氧状态下,HIF1-α通过BMP4介导调节原代大鼠肺动脉平滑肌细胞内TRPC1/6蛋白的表达,进而参与肺动脉平滑肌细胞钙离子稳态的调节及细胞的增殖[1]。除此之外,研究发现在低氧性肺动脉高压的大鼠模型中肺静脉平滑肌组织及细胞的TRPC1,TRPC6的表达上升,引起细胞内基础钙及SOCE升高。但低氧是如何调节PVSMCs中TRPC及SOCE目前尚不清楚, HIF1-α-BMP4是否参与其中仍不明确。 目的: 1、明确慢性低氧对大鼠肺静脉平滑肌细胞(PVSMCs)HIF-1α、BMP4表达的影响; 2、阐明低氧状态下,大鼠远端PVSMCs中HIF-1α与BMP4是否存在相互调节及其调控机制。 方法: 1、建立肺动脉高压大鼠模型,测量右心室收缩压等血流动力学指标,HE染色,收集大鼠肺静脉平滑肌组织蛋白并用Western Blot法检测HIF-1α和BMP4蛋白的变化及Smad1/5/8、ERK1/2、p38MAPK的磷酸化水平。 2、胶原酶消化法分离并培养原代大鼠 PVSMCs,分别转染siNT和siHIF-1α,收集细胞蛋白并用Western Blot法检测BMP4的表达,及Smad1/5/8、ERK1/2、p38MAPK的磷酸化水平。 3、利用rhBMP4刺激PVSMCs,收集细胞蛋白并用Western Blot法检测Smad1/5/8、ERK1/2、p38MAPK的磷酸化水平。 结果: 1、与常氧对照组相比,低氧性肺动脉高压大鼠模型肺静脉平滑肌组织及 PVSMCs中 HIF-1α和 BMP4蛋白的表达及 BMP4下游相关信号分子 Smad1/5/8、ERK1/2、p38MAPK的磷酸化均明显升高; 2、利用siRNA敲除HIF-1α后,PVSMCs中 BMP4蛋白表达降低,ERK1/2、p38MAPK磷酸化水平也出现明显下降; 3、BMP4在常氧和低氧条件下均能诱导其下游 Smad1/5/8、ERK1/2、p38MAPK信号通路的激活;同时,rhBMP4刺激低氧处理的PVSMCs,与常氧加rhBMP4处理相较,p-ERK1/2、p-p38MAPK升高约50%,而p-Smad1/5/8的表达水平无明显的增加。 结论: 低氧可能通过大鼠肺静脉平滑肌细胞 HIF-1α-BMP4-ERK1/2/p38MAPK信号通路调控肺静脉细胞内钙稳态调节,从而参与低氧性肺动脉高压疾病的发生发展。