王偉杰，康品方，唐碧

肺動脈高壓(pulmonary hypertension，PAH)是一種由肺動脈張力增加和血管重塑繼而引起肺動脈壓力升高、右心衰竭的致死性心血管疾病。目前肺動脈高壓的全球影響人群超過1.0億人，5年生存率僅約為50%，因患者預(yù)后極差，被喻為心血管系統(tǒng)疾病中的“癌癥”[1]。肺動脈高壓的病理機(jī)制非常復(fù)雜，其主要病理基礎(chǔ)為肺動脈平滑肌細(xì)胞(pulmonary artery smooth muscle cells,PASMCs)增殖和肺血管重構(gòu)[2-3]。據(jù)報道，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物4-羥基壬烯醛(4-hydroxy azelaic acid,4-HNE)等能刺激肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖[4-6]。4-HNE在肺動脈高壓患者肺動脈中的積聚已被認(rèn)為是促進(jìn)肺動脈高壓進(jìn)展的重要因素[7-8]。線粒體乙醛脫氫酶2(Acetaldehyde dehydrogenase 2,ALDH2)為醛類物質(zhì)的特異性解毒酶，研究表明ALDH2激活可降低4-HNE的表達(dá)，抑制肺動脈平滑肌細(xì)胞的異常增殖和遷移，減輕肺動脈高壓的嚴(yán)重程度[9]，進(jìn)而明確了ALDH2在肺動脈高壓中的保護(hù)作用，這為防治肺動脈高壓提供了新的方向和思路。

1 肺動脈高壓

肺動脈高壓為肺動脈壓力進(jìn)行性升高，超過一定界值(海平面靜息狀態(tài)下，右心導(dǎo)管檢測肺動脈平均壓力225 mmHg)，導(dǎo)致患者右心后負(fù)荷增加，最終因右心衰竭而死亡的一種極度惡性的進(jìn)行性疾病[10]。較為常見的肺動脈高壓類型是缺氧和/或肺部疾病所致的肺動脈高壓以及左心相關(guān)疾病所致的肺動脈高壓[11]。肺動脈高壓的病理機(jī)制非常復(fù)雜，其主要病理基礎(chǔ)為肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖和肺血管重構(gòu)[2-3]。生理情況下，PASMCs的增殖和凋亡處于一種動態(tài)平衡，PASMCs過度增殖或者凋亡受到抑制，將會導(dǎo)致肺血管平滑肌層增厚，引起肺血管阻力增加，導(dǎo)致肺血管重構(gòu)。因此，抑制肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡是目前逆轉(zhuǎn)肺血管重塑和治療肺動脈高壓的研究熱點(diǎn)。

PAH的全球影響人群超過1.0億人。眾所周知，我國是一個人口大國，肺動脈高壓患者在我國并不鮮見，且其發(fā)病率呈逐年升高的趨勢。盡管肺動脈高壓患者近年來在治療方面有所進(jìn)步，但是長期治療效果仍很不理想，晚期患者的生存率仍非常低下。研究[12]顯示，肺動脈高壓晚期患者的5年生存率僅約為27.2%。作為一種進(jìn)行性的、危及生命的疾病，PAH目前仍尚無根治方法。因此，未來肺動脈高壓潛在機(jī)制及新的治療靶點(diǎn)的相關(guān)研究尤為重要。

2 ALDH2

乙醛脫氫酶(acetaldehyde dehydrogenase,ALDH)是醛脫氫酶的一種，負(fù)責(zé)催化乙醛氧化為乙酸。ALDH主要存在于人體組織的細(xì)胞質(zhì)及線粒體內(nèi)，其中ALDH2主要存在于線粒體內(nèi)，該酶在體內(nèi)心臟、肝臟、肺臟等眾多組織中廣泛表達(dá)。ALDH2在4-HNE和丙二醛(malondialdehyde,MDA)等毒性醛類物質(zhì)代謝方面發(fā)揮著關(guān)鍵的作用[13]。有研究[14-15]表明，ALDH2可通過清除4-HNE等毒性醛類物質(zhì)，在心肌梗死、心肌缺血/再灌注損傷、糖尿病等氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的防治中發(fā)揮重要的作用。人體內(nèi)的醛類物質(zhì)不僅來源于肝臟中乙醇、氨基酸、脂質(zhì)代謝等過程中的產(chǎn)物，也來自于環(huán)境暴露等，這些毒性醛類物質(zhì)具有較高活性，可與細(xì)胞內(nèi)許多大分子(核酸和蛋白質(zhì)等)相互作用產(chǎn)生多種加成化合物，導(dǎo)致DNA損傷和蛋白質(zhì)失活，其通過在組織細(xì)胞中蓄積，來破壞線粒體平衡并且增強(qiáng)氧化應(yīng)激反應(yīng)等對組織造成損傷[16]。而ALDH2可特異性的針對4-HNE等發(fā)揮氧化解毒作用，減輕其對組織細(xì)胞造成的損傷[17]。研究[9]證實(shí)ALDH2激活可通過降低4-HNE的水平，調(diào)節(jié)肺動脈平滑肌細(xì)胞的異常增殖和遷移，減輕肺動脈高壓的嚴(yán)重程度。這提示ALDH2可能成為治療肺動脈高壓的新靶點(diǎn)，對其作用機(jī)制進(jìn)行更加深入的研究，將為臨床防治肺動脈高壓提供強(qiáng)有力的證據(jù)和行之有效的干預(yù)措施。

3 ALDH2在肺動脈高壓中的作用

3.1 ALDH2通過降低氧化應(yīng)激水平發(fā)揮對肺動脈高壓的保護(hù)作用 肺動脈高壓是多因素的過程，病理機(jī)制非常復(fù)雜，肺動脈平滑肌細(xì)胞的異常增殖和肺血管重構(gòu)是其主要的病理基礎(chǔ)[2-3]。來自實(shí)驗動物模型和患者的越來越多的研究[18]表明，氧化應(yīng)激在肺動脈平滑肌細(xì)胞的異常增殖和肺血管重塑中起著關(guān)鍵作用，氧化應(yīng)激與PAH的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。有實(shí)驗[19]證實(shí)，肺動脈高壓患者的脂質(zhì)過氧化程度相對正常人高，過度的脂質(zhì)過氧化參與了肺動脈平滑肌細(xì)胞的異常增殖進(jìn)而加劇了肺動脈高壓的發(fā)展。脂質(zhì)過氧化能夠產(chǎn)生多種多樣的氧化產(chǎn)物，其中，4-HNE等毒性醛類物質(zhì)是脂質(zhì)過氧化主要的末端終產(chǎn)物，4-HNE和MDA分別是毒性最大、最具致突變作用的醛類[20]。以4-HNE為代表的毒性醛類物質(zhì)具有較高活性，可與細(xì)胞內(nèi)許多大分子(核酸和蛋白質(zhì)等)相互作用產(chǎn)生多種加成化合物，繼而導(dǎo)致DNA損傷和蛋白質(zhì)失活[16]。先前有研究[7-8]數(shù)據(jù)表明4-HNE在肺動脈中的積聚已被認(rèn)為是肺動脈高壓進(jìn)展的重要因素。

野百合堿(monocrotaline,MCT)誘導(dǎo)的PAH是一個與氧化應(yīng)激相關(guān)的動物模型,MCT可誘導(dǎo)嚴(yán)重的PAH，該動物模型模擬了人類PAH的某些關(guān)鍵特征，包括氧化應(yīng)激、肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖和肺血管重構(gòu)[21]。Tao等[9]建立此模型，發(fā)現(xiàn)MCT誘導(dǎo)的大鼠肺組織中4-HNE水平顯著增加，且MCT誘導(dǎo)2周后，肺動脈中膜平滑肌細(xì)胞呈中度增生，誘導(dǎo)4周后更為明顯。另外用不同濃度的4-HNE處理肺動脈平滑肌細(xì)胞，觀察到4-HNE以劑量依賴的方式刺激肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖，并且4-HNE處理肺動脈平滑肌細(xì)胞顯著促進(jìn)了PASMCs的遷移。這些實(shí)驗結(jié)果提示MCT誘導(dǎo)的PAH大鼠肺組織中，4-HNE水平顯著升高，4-HNE在肺動脈中的積聚促進(jìn)了肺動脈平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，進(jìn)而促進(jìn)肺血管重塑。另外，實(shí)驗[9]數(shù)據(jù)表明4-HNE誘導(dǎo)的肺動脈平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移幾乎被ALDH2過表達(dá)和ALDH2激動劑(Alda-1)處理所消除，提示ALDH2能減弱MCT誘導(dǎo)的4-HNE水平，改善肺動脈平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，進(jìn)而改善肺血管重塑和減輕肺動脈高壓的嚴(yán)重程度。

綜上所述，ALDH2可通過降低脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物4-HNE的水平，改善肺動脈平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，進(jìn)而改善肺血管重構(gòu)，這將有可能為PAH患者提供一種新的治療策略。但在此需要指出，MCT誘導(dǎo)的PAH只是一個與氧化應(yīng)激相關(guān)的動物模型，而人類的PAH被認(rèn)為是由多種致病因素引起的，因此ALDH2對于MCT誘導(dǎo)的PAH模型的潛在作用是否對人PAH有同樣的作用，有待進(jìn)一步探討和研究。

3.2 ALDH2在肺動脈高壓中作用相關(guān)信號通路 肺動脈高壓是發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜的慢性疾病，許多蛋白酶、信號分子等通過不同的細(xì)胞信號通路，參與肺動脈高壓的發(fā)病過程。目前對該病的發(fā)病機(jī)制的研究尚不明確，但近年來研究發(fā)現(xiàn)了一些參與肺動脈高壓發(fā)病的細(xì)胞信號通路，如NF-kB信號通路、4-HNE/HIF-1a/DRP1信號通路等，以下將針對這些通路做一概述。

3.2.1 NF-kB信號通路 核轉(zhuǎn)錄因子-kB(NF-kB)為普遍存在于細(xì)胞漿中的一種快反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子，NF-kB是NF-kB/Rel家族的一員，是由p50和RelA(P65)組成的異源二聚體，普遍存在于細(xì)胞漿中,且含量豐富，胞漿中的NF-kB因與抑制性蛋白IkB結(jié)合而以非活性異寡聚體的形式存在,但當(dāng)細(xì)胞因子、蛋白激酶C激活劑、氧化劑、病毒等因素刺激NF-kB時，可使其活化，進(jìn)而通過多種信號通路，快速將刺激信號傳遞至IkB激酶IKK復(fù)合物上，從而使IkB蛋白發(fā)生超磷酸化，進(jìn)而導(dǎo)致IkB蛋白殘基快速的增加成為蛋白酶體并被降解，從而使NF-kB的核定位信號暴露，進(jìn)而被釋放激活，并被迅速轉(zhuǎn)移至胞核內(nèi)和靶基因的kB序列相結(jié)合，啟動靶基因的表達(dá)，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控的作用[22]。最近，NF-kB信號通路被發(fā)現(xiàn)在PAH中起著非常重要的作用[23]。有實(shí)驗[9]數(shù)據(jù)提供證據(jù)表明，NF-κB參與了肺動脈高壓中的肺血管重塑。實(shí)驗[24]證實(shí)，基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的活化在肺血管重塑中起到非常關(guān)鍵的作用，基質(zhì)金屬蛋白酶可導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的各種成分降解，介導(dǎo)ECM重塑，從而誘導(dǎo)肺動脈平滑肌細(xì)胞遷移。研究[25]結(jié)果表明，肺動脈高壓患者肺動脈平滑肌細(xì)胞中基質(zhì)金屬蛋白酶-9和基質(zhì)金屬蛋白酶-2的表達(dá)明顯高于對照組。而NF-kB信號通路的激活是基質(zhì)金屬蛋白酶表達(dá)的關(guān)鍵介質(zhì)[26]。實(shí)驗[9]數(shù)據(jù)表明，4-HNE處理PASMCs可促進(jìn)NF-κB抑制劑IκBα的磷酸化和降解，引起肺動脈平滑肌細(xì)胞核NF-kBp65水平增加，促進(jìn)肺動脈平滑肌細(xì)胞的遷移。用NF-kBp65siRNA處理肺動脈平滑肌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其在抑制肺動脈平滑肌細(xì)胞核NF-kBp65的表達(dá)的同時，也抑制了4-HNE誘導(dǎo)的PASMCs基質(zhì)金屬蛋白酶-9和基質(zhì)金屬蛋白酶-2的表達(dá)，阻斷了4-HNE誘導(dǎo)的PASMCs的遷移。提示肺動脈平滑肌細(xì)胞經(jīng)4-HNE誘導(dǎo)后，很可能是通過激活NF-kB信號通路，增加基質(zhì)金屬蛋白酶-9和基質(zhì)金屬蛋白酶-2的表達(dá)，促進(jìn)肺動脈平滑肌細(xì)胞的遷移。研究[27]表明，NF-kB也參與了大鼠腎小球系膜細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶-2的表達(dá),其通過增加血管平滑肌細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶-9的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞遷移。這些結(jié)果提示NF-kB很可能是4-HNE誘導(dǎo)的肺動脈平滑肌細(xì)胞遷移反應(yīng)的關(guān)鍵下游調(diào)節(jié)因子。綜上所述，ALDH2很可能是通過抑制4-HNE誘導(dǎo)的肺動脈平滑肌細(xì)胞中NF-kB信號通路的激活來產(chǎn)生對肺動脈高壓的保護(hù)效應(yīng)[9]。

3.2.2 4-HNE/HIF-1a/DRP1信號通路 肺動脈高壓中最常見類型之一是缺氧性肺動脈高壓，其發(fā)病率高且預(yù)后極差，常見于低氧性肺疾病患者，包括慢性阻塞性肺疾病、阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征、間質(zhì)性肺疾病、支氣管擴(kuò)張等[11,28]。到目前為止，無一種藥物能夠有效的治療缺氧性肺動脈高壓[29]。缺氧可作為信號機(jī)制，啟動一系列級聯(lián)細(xì)胞增殖效應(yīng)，誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞增殖，另外細(xì)胞外基質(zhì)分泌增加，血管壁增厚、硬化，導(dǎo)致血管重塑，肺血管阻力增加，最終導(dǎo)致肺動脈高壓和右心衰竭[30]。缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1a)是低氧誘導(dǎo)因子(HIF-1)的一個受氧調(diào)節(jié)的亞單位，在正常情況下通過特定的脯氨酸和天冬酰胺殘基的羥基化而降解和失活，但在低氧條件下顯著上調(diào)[31]。有研究[32]顯示，HIF-1α對低氧誘導(dǎo)肺動脈高壓起到了調(diào)控作用。

研究[33]發(fā)現(xiàn)缺氧能夠促進(jìn)肺組織中4-HNE的產(chǎn)生，進(jìn)而誘導(dǎo)肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖。另外有研究[34]發(fā)現(xiàn)4-HNE可能是ALDH2保護(hù)低氧誘導(dǎo)肺動脈高壓的關(guān)鍵下游信號通路。最近，Zhao等[34]通過使用ALDH2激動劑和拮抗劑，證實(shí)了ALDH2在缺氧誘導(dǎo)的肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖中起著調(diào)節(jié)分子的作用，也發(fā)現(xiàn)4-HNE促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)的肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖，并受ALDH2的調(diào)控，從而進(jìn)一步證實(shí)了ALDH2通過調(diào)節(jié)4-HNE的水平實(shí)現(xiàn)對肺動脈平滑肌細(xì)胞的增殖的作用。

肺動脈平滑肌細(xì)胞中，線粒體是細(xì)胞能量生成和氧化磷酸化的主要場所[35-36]，線粒體會因細(xì)胞受到應(yīng)激創(chuàng)傷而發(fā)生融合或分裂。研究[32]證實(shí)，4-HNE刺激能夠增加動力蛋白相關(guān)蛋白1(Drp1)絲氨酸616位點(diǎn)的磷酸化，導(dǎo)致線粒體發(fā)生分裂，促進(jìn)低氧誘導(dǎo)的肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖。也有實(shí)驗[37]表明，激活HIF-1α可促進(jìn)Drp1絲氨酸616位點(diǎn)磷酸化。另外有實(shí)驗[38]證實(shí)，4-HNE刺激如同低氧一樣，都可能通過P38 MAPK途徑來增加HIF-1α的水平。最近，Zhao等[34]研究發(fā)現(xiàn)，4-HNE可加強(qiáng)HIF-1α的穩(wěn)定性，誘導(dǎo)Drp1絲氨酸616位點(diǎn)磷酸化，促進(jìn)線粒體分裂，加強(qiáng)肺動脈平滑肌細(xì)胞的增殖，提示ALDH2很可能通過4-HNE/HIF-1a/DRP1信號通路調(diào)節(jié)線粒體分裂和平滑肌細(xì)胞增殖，減輕缺氧性肺動脈高壓的嚴(yán)重程度。由此可見，ALDH2通過調(diào)控4-HNE/HIF-1a/DRP1信號通路介導(dǎo)的肺動脈高壓分子機(jī)制，未來有望成為治療低氧誘導(dǎo)肺動脈高壓的潛在藥理靶點(diǎn)。

4 結(jié)語與展望

綜上所述，ALDH2作為醛類物質(zhì)的特異性解毒酶，可通過調(diào)控4-HNE等有毒醛的代謝，減輕氧化應(yīng)激對組織細(xì)胞造成的損傷以及通過不同的信號通路等發(fā)揮對肺動脈高壓的保護(hù)作用。但另一方面，ALDH2的研究同時也存在許多不足，如ALDH2在肺血管重塑中的確切作用和4-HNE在肺血管平滑肌細(xì)胞異常增殖中的作用機(jī)制尚不完全清楚；參與肺動脈高壓發(fā)病的細(xì)胞信號通路之間的相互聯(lián)系還有待進(jìn)一步探討和研究。目前肺動脈高壓患者長期治療的效果仍不佳，有些甚至愈后極差，找出防治這種致命性疾病行之有效的方法迫在眉睫。因此，需進(jìn)一步研究ALDH2在肺動脈高壓中的作用機(jī)制，以便為發(fā)現(xiàn)新的藥物治療靶點(diǎn)和策略提供新的方向與突破點(diǎn)。