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Nature Communications 13권, 기사 번호: 3013(2022) 이 기사 인용

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폐고혈압증은 폐동맥 저항의 증가로 인해 우심부전을 일으키는 치명적인 희귀질환이다. 폐혈관 재형성에 초점을 맞춘 치료법 개발에 대한 의학적 요구가 충족되지 않은 상태입니다. 혈관 주위 염증 세포에 의해 생성된 생리활성 지질은 혈관 재형성을 조절할 수 있습니다. 여기에서 우리는 산화된 인지질 선택성 포스포리파제 A2인 PAF-AH2에 의해 비만 세포에서 방출된 Ω-3 지방산 유래 에폭사이드(Ω-3 에폭사이드)가 폐고혈압을 부정적으로 조절한다는 것을 보여줍니다. 생쥐에서 Pafah2의 유전적 결실은 혈관 재형성을 가속화하여 저산소성 폐고혈압을 악화시킵니다. Ω-3 에폭시드 처리는 TGF-β 신호 전달을 억제하여 폐 섬유아세포 활성화를 억제합니다. 생체 내 Ω-3 에폭사이드 보충은 여러 동물 모델에서 폐고혈압의 진행을 약화시킵니다. 또한, 폐동맥 고혈압 환자에 대한 전체 엑솜 시퀀싱을 통해 Pafah2의 두 가지 후보 병원성 변종을 식별합니다. 우리의 연구 결과는 PAF-AH2-Ω-3 에폭시드 생산 축이 폐고혈압의 유망한 치료 표적이 될 수 있음을 뒷받침합니다.

폐동맥고혈압(PAH)은 특발성 폐동맥 협착증을 유발하는 희귀하고 치명적인 질병으로, 이로 인해 폐동맥 압력이 증가하고, 이러한 만성 압력 과부하는 결국 우심부전 및 사망을 초래합니다. 폐고혈압(PH)은 폐동맥 내피 세포, 평활근 세포 및 섬유아세포1,2를 포함하는 "폐 혈관 재형성"으로 알려진 돌이킬 수 없는 조직 변화를 특징으로 합니다. PH에 대해 이용 가능한 치료법이 PAH3 환자의 생존율을 눈에 띄게 향상시켰음에도 불구하고, 환자의 상당 부분은 기대했던 효능을 달성하지 못했습니다. 따라서 폐혈관 재형성을 억제하고 질병 진행을 감소시킬 수 있는 약물은 잠재적으로 환자 생존율을 높일 수 있는 미충족 의학적 수요로 간주됩니다4.

염증 세포는 조직 재형성에 중요한 역할을 합니다. 폐 혈관 재형성에서 폐 조직에 존재하는 여러 유형의 염증 세포는 혈관 조직의 변화를 조절하는 사이토카인 및 케모카인과 같은 체액 인자를 생성합니다1,2,5. 또한 지질 매개체는 국소 염증 세포에 의해 생성되며 이러한 매개체는 염증, 혈전 형성, 혈관 신생 및 섬유증을 조절하며 모두 혈관 재형성을 가속화할 수 있습니다6,7. 실제로 프로스타노이드 및 류코트리엔과 같은 전염증성 기능성 지질이 PH8,9,10의 발병에 기여하는 것으로 나타났습니다. 반면에, 주로 에이코사펜타엔산(EPA)과 도코사헥사엔산(DHA)인 오메가-3 지방산은 생체 보호 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 그 파생물 중 일부는 조직 재형성을 억제할 수 있는 독특한 기능을 가지고 있는 것으로 보고되었습니다6 ,11,12,13. 압력 과부하 유발 심장 리모델링 모델을 사용하여 우리의 이전 보고서는 대식세포에 의해 방출된 EPA 대사산물이 심장 섬유아세포의 비정상적인 활성화를 억제하고 조직 항상성을 유지한다는 것을 입증했습니다. 따라서 Ω-3 지방산과 그 유도체도 PH에서 폐혈관 재형성을 억제할 것으로 예상되지만 이는 아직 결정되지 않았습니다.

여기에서는 PH 폐 샘플의 포괄적인 지질 분석과 막 인지질의 Ω-3 에폭시드 생성 효소인 제2형 혈소판 활성화 인자 아세틸하이드롤라제(PAF-AH2)의 녹아웃(KO) 마우스에 대한 표현형 분석을 통해 우리가 밝혀냈습니다. 에폭시화된 Ω-3 지방산은 PH 발병에 관여하는 기능성 지질 매개체로서 3원 고리 에테르(Ω-3 에폭시드, 17,18-EpETE 및 19,20-EpDPE)를 가지고 있습니다. 오메가-3 에폭사이드는 폐의 비만세포에서 지속적으로 생성되어 외막섬유아세포의 비정상적 활성화를 억제하며, 외부 투여 시에도 PH에 대한 치료 효과를 나타냈다. 우리는 또한 현재 치료법에 충분히 반응하지 않는 PAH 환자에서 PAF-AH2의 병원성 돌연변이를 발견했는데, 이는 Ω-3 에폭사이드가 PAH에 대한 귀중한 치료 표적이 될 수 있음을 시사합니다.

T and p.Gln184Arg (Q184R)/c.551A>G, which were presumed to be highly pathogenic from three PAH patients (Supplementary Table 2). These SNPs had high Combined Annotation Dependent Depletion (CADD) scores that indicated high pathogenicity. Also, these variants were found at a site different from the catalytic sites of Pafah2 (Fig. 6a). Using the homology model of PAF-AH2 proteins as the initial model, simulated PAF-AH2 p.R85C and PAF-AH2 p.Q184R variants were shown to have conformational changes compared to the native protein (Fig. 6b). Furthermore, we examined the impacts of the Pafah2 variants by expressing the mutant proteins using pcDNA vectors in vitro. The levels of the mutant proteins, PAF-AH2 p.R85C and p.Q184R, were significantly reduced relative to those of the native PAF-AH2, but the level of PAF-AH2 S236C, a variant at the catalytic site, was unchanged (Fig. 6c). Interestingly, treatment with MG132, a proteasome inhibitor, partially recovered the protein levels of PAF-AH2 p.R85C and p.Q184R (Fig. 6c), suggesting that the protein degradation was due to the ubiquitin proteasome system. Taken together, the Pafah2 p.R85C and p.Q184R variants found in PAH patients were considered to contribute to the progression of PH by enhancing the vulnerability of the PAF-AH2 protein to degradation./p>30; SIFT, deleterious; Polyphen; probably damaging) from whole-exome sequencing data in PAH patients. Most patients with these mutations were poorly responsive to existing therapeutic agents, primarily vasodilators. Additionally, experiments using the expression vector in cultured cells revealed reduced expressed protein level associated with the two mutations. The forced expression of PAF-AH2 in BMMC was attempted with the plasmid vector but was unsuccessful. Therefore, HEK293 cells, which are human-derived cells that produce a sufficient amount of target protein via transfection of plasmid vector and had low endogenous production of PAF-AH2 protein, were selected as transfected cells. Since treatment with a proteasome inhibitor restores the levels of the mutant proteins, we believe that post-translational modifications such as ubiquitination are involved in the reduction due to mutations. In future, a knock-in mouse of human PAF-AH2 harboring these mutations should be generated to determine if PH would naturally develop or show exacerbation./p>95% of the floating cells were confirmed to be Kit+ FcεRI+ mast cells by flow cytometry. Degranulation of BMMCs was evaluated by the amounts of released β-HEX in an enzymatic assay using 4-nitrophenyl N-acetyl-β-glucosaminide./p>T), Q184R (551A>G), and S236C (707C>G) and confirmed the presence of mutations by DNA sequencing. Native or mutant Pafah2 pcDNA plasmids (3.5 μg per 6-well dish) were transfected into HEK293 cells using Lipofectamine 2000 (Invitrogen). After 48 h, the culture medium was changed and exposed DMEM with or without MG132 (10 μM) for 6 h. Subsequently, cells were collected and the amount of expressed PAF-AH2 protein was analyzed by western blotting. HEK293 cells transfected by empty pcDNA vectors were used as controls./p>