【Respir Res.】酸性酯胺酶基因疗法改善伴有右心功能障碍的肺动脉高压

研究背景：

肺动脉高压（PH）是一种肺血管逐渐紊乱的疾病，其特点是内膜增生和平滑肌细胞肥大，导致血管重塑并引起肺血管阻力升高。高阻力会增加后负荷，最终导致不耐受的右心室衰竭和过早死亡。在美国，每年有超过25万例肺动脉高压作为主要或次要诊断而住院。目前，PH患者的3年内死亡率为21％，合并其他疾病的患者死亡率增加至47％，这表明了在治疗中利用新疗法的重要性。目前FDA批准的大多数PH疗法非常昂贵，试图克服血管收缩和扩张之间的差异，以恢复内皮细胞功能。这些药物都不能对细胞的分子功能障碍产生影响，也无法阻止肺血管和右心室重塑的进展。最终的治疗仍然是肺移植，因为目前没有治疗PH主要并发症，如右心室（RV）衰竭的方法。

PH是一个多因素疾病，涉及到几个生物过程，包括细胞代谢，这是控制细胞命运的最主要因素。女性对PAH的易感性引发了女性激素，主要是雌激素，可能在病情发展中起因果作用的假设（女性/男性4:1）。雌激素还可以诱导人类肺动脉平滑肌细胞增殖，因此可能有助于PH中观察到的肺动脉重塑。特别是在分子细胞生物学中，探索生物活性脂质，尤其是神经酰胺类，是主要的研究内容之一。神经酰胺类主要是酪氨酸酶基因家族的成员，是许多细胞通路的结构和功能成分。酪氨酸酶在氧化应激、启动凋亡、衰老、细胞生长、炎症和增殖等方面起着中心作用，因此对其在不同肺部疾病中的作用进行了研究。在这种背景下，对神经酰胺在肺泡上皮细胞增殖和分化方面的研究集中在增殖和转分化。酸性神经酰胺酶（AC）是水解神经酰胺以产生游离脂肪酸和鞘氨醇的主要酶。鞘氨醇的衍生物，鞘氨醇-1-磷酸（S1P），可以抵消神经酰胺的凋亡效应，这导致AC可能是细胞生长与死亡之间平衡的“流量阀”。AC可以同时诱导减少通过水解神经酰胺而引起的凋亡/衰老效应，同时增加S1P水平来引发细胞的存活效应。最近发现鞘氨醇激酶1（SK1）/S1P轴在特发性PH患者的肺平滑肌细胞中被激活。相反，已经证明SK1活性的降低可能有助于PH的发展，肺动脉内皮细胞凋亡和大鼠PH模型中闭塞性肺病变的形成是由于SK1/S1P信号的抑制。小鼠的AC缺乏研究导致肺功能严重受损，包括低顺应性和增加的气道阻力。报道称，AC缺乏导致慢性肺损伤，伴有炎症、血管通透性增加和表面活性物质活性改变。此外，研究表明AC对正常化肺泡巨噬细胞功能是必需的，并有助于毛细血管气体交换。基于以前的证据，显示特发性PH患者肺中神经酰胺水平增加，可以合理地假设AC可能是调节PH中神经酰胺水平的重要分子因素。为了更深入地了解AC在PH发病和治疗中的作用，我们调查了Sugen/肺切除大鼠模型中AC水平是否降低，并研究了AC基因过表达对闭塞性肺动脉病变和心肺功能的影响。

有效传递AC对于临床相关治疗至关重要。通过吸入进行重组AC传递的优势在小鼠中得到了证明。使用病毒载体，这些载体在自然界中演化而来，可以有效地将基因转移到宿主细胞中。我们认为，通过病毒载体进行AC基因治疗更加有效，并且在治疗慢性肺部疾病方面具有很高的潜力。我们以前证明，合成的腺病毒相关病毒Anc80L65是心血管系统的有效基因传递工具。为了促进当前关于AC在PH病理生物学中作用的研究结果的转化，本研究将探讨通过Anc80L65介导的AC给药是否能够调节PH表型和右心室重塑。

研究方法：

通过左肺切除和Sugen毒素注射的组合建立了PH模型。核磁共振成像和右心导管检查确认PH的发展。动物经历经气道给予合成腺相关病毒载体（Anc80L65），携带酸性神经酰胺酶（Anc80L65.AC）、空载体病毒载体或盐水。在基因传递后8周评估治疗效果。

研究结果：

PH模型发展后4周进行血流动力学评估，显示平均肺动脉压力增加至30.4 ± 2.13 mmHg，而对照组肺动脉压力为10.4 ± 1.65 mmHg（p < 0.001），与PH定义一致。我们记录到盐水处理组（6.79 ± 0.85 mm Hg）和空载体组（6.94 ± 0.47 mm Hg）的肺血管阻力显著增加，而接受Anc80L65.AC的动物（4.44 ± 0.71 mm Hg）未显示增加（p < 0.001）。形态学分析显示，与对照组相比，接受酸性神经酰胺酶治疗的动物中内膜壁厚度增加。经过酸性神经酰胺酶基因传递后，炎症因子、白细胞介素和衰老标志物明显减少。

研究结论：

鞘氨醇代谢途径代表着分子心脏病学研究的主要前沿。通过气道内注射酸性神经酰胺酶（AC）基因，可以平衡生理水平的鞘氨醇，为肺组织提供瘤向性，改善血管重塑，并预防右心室心肌功能障碍。将Anc80L65技术与AC基因盒相结合，为肺动脉高压患者提供了强大的解决方案。

参考文献：

Katz MG, Hadas Y, Vincek A, Freage-Kahn L, Shtraizent N, Madjarov JM, Pastuszko P, Eliyahu E. Acid ceramidase gene therapy ameliorates pulmonary arterial hypertension with right heart dysfunction. Respir Res. 2023 Aug 11;24(1):197. doi: 10.1186/s12931-023-02487-2. PMID: 37568148.

转自：“肺动脉高压研究进展”微信公众号

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