馬 慧

肺動脈高壓發(fā)生機制及靶向治療進展

馬 慧

肺動脈高壓(PAH)是以肺小動脈的血管痙攣、內(nèi)膜增生和重構為主要特征的一種疾病。目前治療PAH的三大經(jīng)典途徑的靶向藥物包括內(nèi)皮素受體拮抗劑、5型磷酸二酯酶抑制劑和前列腺素類似物。最近研究發(fā)現(xiàn)，新型靶向藥物可在一定程度上改善PAH的預后。本文就PAH發(fā)生的分子機制及靶向藥物治療進行綜述。

肺動脈高壓；分子機制；靶向治療

0 引言

肺動脈高壓(Pulmonary arterial hypertension，PAH)是一類以肺血管阻力進行性增高為特征，引起肺動脈壓力漸進性升高，最終導致右心衰竭甚至死亡的惡性進展性疾病。PAH是一種罕見病，其每年的發(fā)病率為2%～15%，女性發(fā)病率高于男性(>2∶1)[1-2]。PAH的預后很差。美國REVEAL機構提供的數(shù)據(jù)表明，2006-2009年新診斷及既往診斷為PAH的患者3年及5年生存率為85%和68%[3]。近年來，研究者對PAH發(fā)生的分子機制有了更多的認識，由此研發(fā)出相應的靶向治療藥物，顯著改善了患者的生活質(zhì)量和預后。

1 PAH發(fā)生的分子機制

1.1 內(nèi)皮素-1(Endothelin，ET-1)信號通路 ET-1是主要由內(nèi)皮細胞分泌的由21個氨基酸組成的多肽，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強的血管收縮物質(zhì)，與PAH的發(fā)生發(fā)展密切相關。除了內(nèi)皮細胞，肺動脈平滑肌細胞、成纖維細胞和巨噬細胞也能產(chǎn)生少量的ET-1。在缺氧、生長因子、細胞因子、凝血酶、血管緊張素Ⅱ等的刺激下，ET-1的生物合成會增加。ET-1發(fā)揮其多種生物學作用是通過兩種不同的受體亞型激活所致，即ETA和ETB。ETA受體主要分布于肺動脈平滑肌細胞，通過激活蛋白激酶C，使細胞內(nèi)鈣離子濃度升高誘發(fā)血管收縮；而ETB受體則位于內(nèi)皮細胞和肺動脈平滑肌細胞，通過介導一氧化氮(NO)和前列環(huán)素(PGI2)的釋放，導致血管舒張，而NO和PGI2對ET-1的生成起負向調(diào)節(jié)作用。研究表明，PAH患者及PAH動物模型中，血漿中ET-1的含量增高，且與預后密切相關[4]。

1.2 NO信號通路 NO是一種血管舒張因子，由一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase，NOS)產(chǎn)生。NOS有3種不同的類型：神經(jīng)型(nNOS)、內(nèi)皮型(eNOS)、誘導型(iNOS)，通過上調(diào)下游信號分子鳥苷酸環(huán)化酶(Cyclic guanosine monophosphate,cGMP)，抑制鈣離子內(nèi)流，使平滑肌細胞松弛和血管舒張，從而降低肺動脈壓力。磷酸二酯酶-5 (Phosphodiesterase type 5，PDE-5)可使cGMP水解成GMP而失活，抑制PDE-5的活性，減少cGMP降解，細胞內(nèi)cGMP濃度增高，從而發(fā)揮NO舒張血管的作用。

1.3 前列環(huán)素通路 花生四烯酸的主要代謝產(chǎn)物PGI2主要由血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生。PGI2與細胞膜上的G蛋白偶聯(lián)受體前列環(huán)素受體相結合，激活腺苷酸環(huán)化酶，增加cAMP的含量，從而發(fā)揮擴張血管、抑制血小板活性及抑制血管平滑肌細胞增殖和遷移等作用。血栓素A2(Thromboxane A2,TXA2)是該代謝通路的另一產(chǎn)物，其有促進血栓形成、收縮血管和細胞增殖等作用。有資料表明，PAH患者體內(nèi)會出現(xiàn)花生四烯酸的代謝失衡，表現(xiàn)為PGI2增多及TXA2減少，并且前列環(huán)素合成的關鍵酶前列環(huán)素合酶的表達會降低[5-6]。

1.4 Rho/Rho激酶信號通路 Rho/Rho激酶信號通路可被上游信號分子包括血小板衍生因子(Platelet derived growth factor,PDGF)、ET-1、5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、血管緊張素Ⅱ(AngiotensinⅡ，Ang-2)所激動，在血管收縮和血管重構中起重要作用[7]。肺血管過度收縮是PAH的重要特征，肺血管收縮與肺動脈平滑肌細胞內(nèi)鈣離子水平的增加和鈣增敏相關。Rho激酶可抑制肌球蛋白輕鏈磷酸化，延長肌動蛋白和肌球蛋白相互作用時間，維持血管平滑肌收縮而不受細胞內(nèi)鈣離子水平的影響。研究表明，Rho激酶抑制劑在PAH動物模型上表現(xiàn)出良好的療效[8]。

1.5 酪氨酸激酶 肺動脈過度收縮和肺血管重構是PAH形成的重要機制，目前對PAH治療的研究更多地側重于前者。肺動脈重構發(fā)生的機制表現(xiàn)為細胞增殖過度、凋亡減少、炎癥、細胞代謝途徑改變等。酪氨酸激酶在調(diào)控細胞活動如細胞增殖、遷移、分化、代謝改變中起著關鍵的作用。其中，PDGF、EGF、FGF及C-KIT受體備受關注。在PAH動物模型和PAH患者中，這4條酪氨酸激酶信號通路的表達增強，從而導致平滑肌細胞和內(nèi)皮細胞過度增殖和遷移。并且，在多種動物模型中，使用酪氨酸激酶受體抑制劑可抑制肺血管重構[9]。

1.6 腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng) 越來越多的證據(jù)表明，在PAH中腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)被激活，調(diào)節(jié)心肺重構及其功能，加速PAH進程。在PAH實驗模型中，可檢測出血漿和肺組織的血管緊張素及醛固酮的濃度升高，并且與心肺血流動力學及肺血管重構相關。用血管緊張素受體或鹽皮質(zhì)激素受體阻斷劑干預可阻斷這些過程。在細胞水平上，血管緊張素和醛固酮可激活氧化應激信號通路，降低可生物利用的NO水平，增加炎癥反應，促進細胞增殖、遷移、細胞外基質(zhì)重塑及纖維變性[10-11]。臨床上發(fā)現(xiàn)，PAH患者體內(nèi)腎素-血管緊張素活性及醛固酮的水平增加，為PAH的治療提供了新的方向。

1.7 microRNA microRNA是一類在進化上高度保守、長度約為19～25個核苷酸的小RNA，在監(jiān)控生物體個體發(fā)育、細胞增殖、分化過程中起著重要作用。近年來發(fā)現(xiàn)，多種microRNA表達失調(diào)在PAH的發(fā)展中起著重要的作用。有研究等檢測了PAH患者血漿內(nèi)microRNA的變化，發(fā)現(xiàn)患者血漿中58種microRNA的濃度變化，其中miR-150下調(diào)程度最大。microRNA可參與調(diào)控肺內(nèi)皮細胞內(nèi)分泌功能，肺動脈平滑肌細胞增殖和凋亡及肺動脈血管重構。如miR-21可影響內(nèi)皮功能，通過抑制 RhoB抑制Rho/Rho激酶活性，從而促進肺動脈內(nèi)皮細胞舒張。在PAH大鼠模型和PAH患者的肺部，其表達上調(diào)，體內(nèi)實驗敲除miR-21基因可增強Rho激酶活性，影響PAH的發(fā)展[12]。另外，miR-14和miR-145選擇性高表達于血管壁平滑肌細胞，具有促進血管平滑肌細胞分化及抑制其增殖的作用。PAH小鼠模型中，敲除miR-145基因或降低其表達，均可減弱肺血管對慢性低氧的反應及顯著減少重構血管的比例，顯著對抗PAH的發(fā)展[13]。miR-126是內(nèi)皮型的microRNA，在PAH中表達上調(diào)，由于miR-126靶定位Spred-1和PIK3R2基因，使其能促進動脈環(huán)模型的血管新生，促進血管重構[14]。

2 靶向藥物治療

2.1 三大經(jīng)典途徑的靶向治療藥物

2.1.1 內(nèi)皮素受體拮抗劑 波生坦是非選擇性內(nèi)皮素受體拮抗劑，與ETA及ETB受體結合。ETA及ETB的作用相反，因此，ETB受體拮抗劑在PAH的應用上存在爭議。有報道，ETA和ETB受體可形成異質(zhì)二聚體導致血管收縮，這種作用與ETA受體相似。臨床上，非選擇性ETA受體拮抗劑和選擇性受體拮抗劑如安倍生坦的效應相似。波生坦可降低肺動脈及體循環(huán)血管阻力，而不增快心率。除了對血流動力學的影響，波生坦還可抑制肺動脈平滑肌細胞增殖及炎癥反應。在大型BRETHE-1臨床試驗中，波生坦顯著提高6分鐘步行距離，改善呼吸困難評分及臨床惡化時間。其主要不良反應是劑量累積產(chǎn)生的肝臟毒性，體現(xiàn)在氨基轉移酶增高，但該毒性是可逆的，不會引起永久性的肝損傷[15]。

2.1.2 前列環(huán)素及其類似物 依前列醇是最早用于PAH患者的前列環(huán)素類藥物，是迄今為止經(jīng)驗證的唯一可改善患者生存率的藥物。該藥易降解，需通過輸液泵及中心靜脈導管持續(xù)靜脈給藥，因此可引起導管相關的靜脈血栓及感染。目前已開發(fā)的其他的前列腺素類似物克服了化學穩(wěn)定性差及半衰期短的缺點，但對生存率的提高無明顯效果。如貝前列素，該藥口服后被迅速吸收，30 min達到峰濃度，半衰期為35～40 min，可短期內(nèi)改善PAH患者的臨床癥狀和運動耐量，但運動耐量改善的療效最多維持3～6個月，并且該藥沒有心功能分級及血流動力學的益處，不能改善患者的長期預后[16]。

2.1.3 NO途徑靶向藥物 PDG-5抑制劑通過減少cGMP降解為GMP，延長NO介導的血管舒張作用。目前已被批準用于治療PAH的PDE-5抑制劑包括西地那非和他伐那非。在安慰劑對照的多中心、多國家臨床試驗中，兩藥均可增加運動耐量，但不是對所有患者起效，并且藥效依賴于NO的基礎表達。瑞司瓜特是首個新一類可溶性鳥苷酸環(huán)化酶(sGC)激動劑，2013年10月被FDA批準上市，可直接刺激sGC而不依賴于NO的水平，也能穩(wěn)定NO與sGC結合，從而上調(diào)第二信使cGMP。目前，其適應證為慢性血栓栓塞性肺動脈高壓(CTEPH)和PAH。在Ⅲ期雙盲隨機安慰劑對照PATENT-1臨床試驗中，瑞司瓜特口服治療12周后，6分鐘步行試驗得到改善，肺血管阻力、癥狀惡化及心功能分級較對照組降低，并且PAH及CTEPH患者可以耐受該藥的不良反應[17]。

2.2 新的靶向治療方法

2.2.1 酪氨酸激酶受體抑制劑 PDGF是一個具有前景的PAH治療靶點。在第一個關于伊馬替尼和安慰劑治療NYHA分級Ⅱ～Ⅳ期PAH患者的隨機雙盲Ⅱ期臨床研究中，在24周時治療組的血流動力學參數(shù)顯著提高，而兩組之間6分鐘步行距離差異無統(tǒng)計學意義。Ⅲ期臨床研究證實，伊馬替尼組的6分鐘步行距離和血流動力學參數(shù)均顯著改善。但小部分服用伊馬替尼的患者出現(xiàn)硬腦膜下血腫，機制尚不明確，可能與其抗凝作用相關。伊馬替尼的其他不良反應還包括心臟停搏、腎功能損害、肝功能異常等。鑒于此，伊馬替尼用于治療PAH的效益風險比仍不充分，目前為止，該藥仍不推薦用于PAH[18]。

2.2.2 血管活性腸肽(Vasoactive intestinal peptide，VIP) VIP可引起肺動脈平滑肌松弛，抵消ET-1和低氧等收縮肺血管的影響，抑制氣道和肺動脈平滑肌細胞增殖，有廣泛的抗炎作用。研究發(fā)現(xiàn)，PAH患者肺組織和血液中VIP表達下降，而給予VIP受體亞型后該表達上升，因此，VIP是PAH的潛在治療手段。VIP類似物阿肽地爾在臨床試驗中得到了矛盾的結果。8例PAH患者使用阿肽地爾后，運動耐量、呼吸困難癥狀和血流動力學狀態(tài)得到改善。之后20例不同病因的PAH患者吸入100 μg阿肽地爾，引起了短暫的肺血管舒張及每搏量和混合靜脈氧飽和度的增加[19]。然而，有報道，對已經(jīng)用ET-1受體拮抗劑、PDE-5抑制劑或二者聯(lián)合干預的PAH患者再吸入阿肽地爾后，運動耐量及血流動力學狀態(tài)并未得到改善。因此，有待更深入的研究來評估阿肽地爾氣霧劑在治療PAH中的作用。

2.2.3 Rho激酶抑制劑 法舒地爾是第一代特異性Rho激酶抑制劑[20]。在PAH動物模型中，法舒地爾降低平均肺動脈壓、肺血管阻力、肺血管重構及右心室肥厚。這些系統(tǒng)性作用可能通過吸入途徑避免。Kojonazarov等[21]對19例PAH患者吸入法舒地爾，患者肺動脈收縮壓和肺血管阻力均降低。

2.2.4 鹽皮質(zhì)激素受體阻斷劑 目前還沒有關于鹽皮質(zhì)激素受體阻斷劑在治療PAH中的推薦，而利尿劑是出現(xiàn)右心衰及容量負荷過重的PAH患者的推薦基礎治療。安體舒通是應用廣泛、價格低廉的非選擇性醛固酮受體拮抗劑，需要肝臟代謝為具有活性的代謝物。其不良反應包括高血鉀、胃腸道及抗雄激素樣作用等。安體舒通治療高血壓的推薦劑量為50～100 mg，但其治療PAH的最佳劑量尚不清楚。依普利酮是選擇性鹽皮質(zhì)激素受體拮抗劑，但不作用于雄激素和孕酮受體，與安體舒通相比，幾乎無性激素相關不良反應。依普利酮由細胞色素P450同工酶CYP3A4代謝，因此與該同工酶抑制劑如酮康唑、伊曲康唑、克拉霉素聯(lián)用時可相互作用。有報道，該類藥物可使PAH患者受益，但還需要系統(tǒng)的隨機臨床試驗來證明。一項針對70例未出現(xiàn)右心衰的PAH患者使用安體舒通的研究已經(jīng)啟動，觀察患者用藥24周后的6分鐘步行距離及臨床進展[22]。

2.2.5 血管歸巢肽 最新研究表明，血管歸巢肽(Vasoactive intestinal peptide) CARSKNKDC可特異性作用于高壓的肺動脈，而對正常的肺血管或其他組織不起作用。一些具有組織穿透作用的血管歸巢肽與藥物聯(lián)用時，可幫助其作用于靶細胞，而不需要將二者物理合成。在大鼠肺動脈高壓模型中，經(jīng)靜脈或舌下含服途徑給予具有組織穿透作用的CARSKNKDC，均可增強其他治療PAH藥物(如法舒地爾、伊馬替尼、西地那非)的療效。血管歸巢肽可選擇性作用于高壓的肺動脈，與之聯(lián)用時可降低血管擴張劑的劑量，因此可減少其全身毒性，并且該血管肽在舌下給藥時仍具有活性，給藥較為方便。因此，CARSKNKDC的出現(xiàn)為治療PAH提供了新的思路，有待更深入的研究證明其對大鼠PAH模型的療效同樣適用于人類[23]。

綜上所述，近年來PAH發(fā)病機制的深入研究使得靶向治療藥物取得了較大進展。經(jīng)典的三大靶向藥物的使用已顯著改善了患者的生活質(zhì)量和預后，但仍有很大部分患者的療效并不顯著，而新興的靶向治療藥物大多數(shù)仍處于臨床試驗階段。因此，仍需進一步探究各類靶向藥物的臨床證據(jù)，研發(fā)安全、有效、耐受性好、便攜的新型藥物。

[1] Sitbon O,Morrell N.Pathways in pulmonary arterial hypertension:the future is here[J].Eur Respir Rev,2012,21(126):321-327.

[2] Waxman AB,Zamanian RT.Pulmonary arterial hypertension:new insights into the optimal role of current and emerging prostacyclin therapies[J].Am J Cardiol,2013,111(5):1A-16A,17A-19A.

[3] Benza RL,Miller DP,Barst RJ,et al.An evaluation of long-term survival from time of diagnosis in pulmonary arterial hypertension from the REVEAL Registry[J].Chest,2012,142(2):448-456.

[4] Shao D,Park JE,Wort SJ.The role of endothelin-1 in the pathogenesis of pulmonary arterial hypertension[J].Pharmacol Res,2011,63(6):504-511.

[5] Tuder RM,Cool CD,Geraci MW.Prostacyclin synthase expression is decreased in lungs from patients with severe pulmonary hypertension[J].Am J Respir Crit Care Med,1999,159(6):1925-32.

[6] Ruan CH,Dixon RA,Willerson JT,et al.Prostacyclin Therapy for Pulmonary Arterial Hypertension[J].Tex Heart Inst J,2010,37(4):391-399.

[7] Fukumoto Y.Role of the Rho-kinase pathway in pulmonary arterial hypertension[J].Nihon Yakurigaku Zasshi,2014,143(4):178-181.

[8] Mouchaers KT,Schalij I,De Boer MA.Fasudil reduces monocrotaline-induced pulmonary arterial hypertension:comparison with bosentan and sildenafil[J].Eur Respir J,2010,36(4):800-807.

[9] Tu L,De Man FS,Girerd B.A critical role for p130Cas in the progression of pulmonary hypertension in humans and rodents[J].Am J Respir Crit Care Med,2012,186(7):666-676.

[10]Briet M,Schiffrin EL.Vascular actions of aldosterone[J].J Vasc Res,2013,50(2):89-99.

[11]Nguyen Dinh Cat A,Jaisser F.Extrarenal effects of aldosterone[J].Curr Opin Nephrol Hypertens,2012,21(2):147-156.

[12]Parikh VN,Jin RC,Rabello S,et al.MicroRNA-21 integrates pathogenic signaling to control pulmonary hypertension:results of a network bioinformatics approach[J].Circulation,2012,125(12):1520-1532.

[13]Caruso P,Dempsie Y,Stevens HC,et al.A role for miR-145 in pulmonary arterial hypertension:evidence from mouse models and patient samples[J].Circ Res,2012,111(3):290-300.

[14]Bockmeyer CL,Maegel L,Janciauskiene S,et al.Plexiform vasculopathy of severe pulmonary arterial hypertension and microRNA expression[J].J Heart Lung Transplant,2012,31(7):764-772.

[15]Roustit M,Fonrose X,Montani D,et al.CYP2C9,SLCO1B1,SLCO1B3,and ABCB11 polymorphisms in patients with bosentan-induced liver toxicity[J].Clin Pharmacol Ther,2014,95(6):583-585.

[16]Barst RJ,McGoon M,McLaughlin V,et al.Beraprost therapy for pulmonary arterial hypertension[J].J Am Coll Cardiol,2003,41(12):2119-2125.

[17]Meis T,Behr J.Riociguat for the treatment of pulmonary hypertension[J].Expert Opin Pharmacother,2014,15(16):2419-2427.

[18]Hoeper MM,Barst RJ,Bourge RC,et al.Imatinib mesylate as add-on therapy for pulmonary arterial hypertension:results of the randomized IMPRES study[J].Circulation,2013,127(10):1128-1138.

[19]Leuchte HH,Baezner C,Baumgartner RA,et al.Inhalation of vasoactive intestinal peptide in pulmonary hypertension[J].Respir J,2008,32(5):1289-1294.

[20]郭雯,張維君,馬涵英.肺動脈高壓靶向藥物治療的新進展[J].中國醫(yī)藥,2013,8(12):1807-1808.

[21]Kojonazarov B,Myrzaakhmatova A,Sooronbaev T,et al.Effects of fasudil in patients with high-altitude pulmonary hypertension[J].Eur Respir J,2012,39(2):496-498.

[22]Maron BA,Waxman AB,Opotowsky AR,et al.Effectiveness of spironolactone plus ambrisentan for treatment of pulmonary arterial hypertension[J].Am J Cardiol,2013,112(5):720-725.

[23]Toba M,Alzoubi A,O′Neill K,et al.A novel vascular homing peptide strategy to selectively enhance pulmonary drug efficacy in pulmonary arterial hypertension[J].Am J Pathol,2014,184(2):369-375.

·短篇論著·

Progress on pathogenesis and targeted therapy in pulmonary arterial hypertension

MA Hui

(Department of Radiotherapy,Taixing People′s Hospital,Taixing 225400,China)

Pulmonary arterial hypertension is a disease characterized by vasospasm,intimal hyperplasia and remodeling of pulmonary arterioles.Recently,the use of targeted medicine has improved the prognosis of PAH patients to some extent.Currently,the three classical targeted drugs include endothelin receptor antagonists,phosphodiesterase-5 inhibitors and prostaglandin analogues.In this review,we summarized the advances of pathogenesis and targeted therapy in PAH.

Pulmonary arterial hypertension;Molecular mechanism;Targeted therapy

2014-12-06

泰興市人民醫(yī)院放療科，泰興 225400

10.14053/j.cnki.ppcr.201508030