临床前研究 ｜纽兰格林可缓解肺动脉高压导致的右心室舒张僵硬

基于纽兰格林对左心功能的保护作用，以及对血管内皮细胞的保护作用，葡萄牙大学的科学家提出假设，认为纽兰格林可能具有治疗肺动脉高压相关右心功能障碍的潜力，并开展了一系列研究。近年来，相关研究结果陆续发表于《Cardiovascular Research》^[1]和《Clin Exp Pharmacol Physiol》^[2]杂志。研究发现，在多种肺动脉高压疾病模型中，外源性纽兰格林能够改善右心功能，保护血管功能，减轻心室重构和舒张期僵硬程度。此外，研究还深入探讨了其作用机制。这些发现为纽兰格林在肺动脉高压治疗中的应用拓展提供了新的方向。 

1. 纽兰格林提高右心室功能

在研究肺动脉高压（PAH）的过程中，科学家们常使用MCT模型来模拟不同阶段的疾病病理过程。通过给大鼠注射野百合碱（Monocrotaline，MCT）来诱导PAH。这种模型能够快速模拟肺动脉高压的病理特征，包括肺动脉壁增厚和右心室肥厚。

MCT造模后3周后，大鼠会出现右心室功能障碍。这些动物还表现出肺血管阻力（PVR）增加，进而导致右心室收缩末期压力（ESP）升高。这与右心室肥厚、扩张（舒张末期容积，EDV增加）以及右心室功能障碍一致，表现为射血分数（EF）和心输出量（CO）下降。一周的rhNRG-1治疗能够减轻PVR，从而降低右心室后负荷并改善右心室功能。另一方面，MCT处理的动物表现出舒张功能障碍，表现为充盈压力升高、松弛受损和舒张僵硬度增加（通过舒张末期压力EDP、等容舒张时间常数tau和舒张末期弹性Eed）。接受rhNRG-1治疗的PAH动物，其右心室舒张功能得到改善，心室更具有顺应性，松弛功能恢复，表现为Eed、EDP和tau的正常化。

图1 rhNRG-1治疗提高MCT导致PAH模型大鼠的右心室功能，包括肺血管阻力、收缩末期压力和容积、射血分数、心输出量、舒张末期压力、等容扩张时长、收缩末期和舒张末期硬度均获得部分或完全恢复。（图源：参考文献1）

2.纽兰格林减弱了PAH导致的心肌硬化

研究人员引入另外两种模型：通过手术方法诱导的肺动脉缩窄模型（PAB），分为轻度缩窄（mPAB）和重度缩窄（sPAB）。轻度缩窄模型（mPAB）通过在肺动脉上施加较轻的缩窄程度，模拟心室代偿阶段的PAH，此时右心室功能尚处于适应性增强阶段，病理特征为轻度右心室肥厚和轻度肺动脉高压；而重度缩窄模型（sPAB）则通过更严重的缩窄，模拟失代偿阶段的PAH，此时右心室功能明显受损，病理特征为重度右心室肥厚和显著的肺动脉高压。

rhNRG-1能够有效减轻右心室（RV）肌节的被动僵硬度，这是导致肺动脉高压（PAH）患者右心室舒张功能障碍的关键因素之一。研究人员观察到，在MCT诱导的PAH中，与对照组相比，右心室肌节僵硬度在不同肌节长度范围内大约高出两倍。而rhNRG-1的治疗显著减轻了这一效应。同时，研究人员还观察到rhNRG-1治疗在两种PAB模型中均能降低分离心肌细胞的被动张力，且未对其功能产生不利影响。通过三种动物模型的平行比较，说明rhNRG-1的治疗效果全面涵盖了肺动脉高压（PAH）中右心室适应的整个过程。

图2 rhNRG-1治疗降低3种PAH模型大鼠的右心室功能被动张力。C，对照组；CN，对照+rhNRG-1组；M，MCT造模组；MN，MCT造模+rhNRG-1组；S，假手术对照组；SN，假手术+rhNRG-1组；mPAB，轻度缩窄造模组；mPABN，轻度缩窄收造+rhNRG-1组，sPAB，重度缩窄造模组；sPABN，重度缩窄造模组+rhNRG-1组。（图源：参考文献2）

3. 纽兰格林逆转右心重构

MCT-PAH动物的右心室心肌细胞横截面积增加，同时伴有纤维化沉积，这些都是右心重构的典型标志。rhNRG-1治疗使该模型心肌细胞大小和纤维化组织沉积均恢复正常。接受rhNRG-1治疗的动物，其肺动脉重塑也得到了逆转：从治疗动物身上分离出的动脉环（大直径血管）中，肺动脉重塑得到了逆转；另一方面，通过测量中膜层厚度评估的肺小动脉重塑也因rhNRG-1治疗而得到缓解。这些改变有助于降低肺血管阻力，缓解病情。

在PAB动物中，右心室肥大与肺动脉缩窄程度相关，增加的心肌细胞横截面积（CSA）和间质纤维化证实了右心室肥大的出现。这些变化在mPAB组中增加，并且在sPAB组中增加得更多。rhNRG-1治疗减轻了右心室结构变化，在两种PAB模型中降低了心肌细胞CSA和纤维化。这是一种在未改变后负荷的情况下出现的心脏重塑逆转，且未损害整体心脏功能。

图3 rhNRG-1治疗逆转3种PAH模型大鼠的右心室重塑。C，对照组；CN，对照+rhNRG-1组；M，MCT造模组；MN，MCT造模+rhNRG-1组；sPAB，重度缩窄造模组；sPABN，重度缩窄造模组+rhNRG-1组。（图源：参考文献1、2）

4. 多种信号通路共同作用保护心功能减退

在MCT诱导的肺动脉高压（PAH）中，右心室过载的增加与几种重塑相关基因表达的改变有关。在MCT诱导的PAH动物的右心室中，编码肌球蛋白重链α亚型（α-MHC）的MYH6基因表达减少，而编码肌球蛋白重链β亚型（β-MHC）的MYH7基因表达增加，导致MYH7/6比值发生显著变化。NRG-1诱导的α-MHC亚型表达（由MYH6基因编码）可能抵消了肺动脉高压中右心室β-MHC亚型的过表达，并有助于在肌节水平上实现更有效的肌动蛋白-肌球蛋白相互作用。

在MCT动物中，基质重塑相关基因（即I型和III型胶原蛋白的mRNA以及骨骼肌α-肌动蛋白（ACTA1））在右心室中上调。慢性rhNRG-1治疗能够减少ACTA1、Col3a1和Col1a2的表达。在PAB方案中，rhNRG-1治疗减轻了代偿性（mPAB组）而非失代偿性（sPAB组）右心室肥大中的ACTA1表达，这表明NRG-1对肥大信号传导的影响可能在心脏应激的不同阶段有所差异。重塑相关基因表达的变化是NRG-1调节右心室舒张僵硬度的重要机制。

最后，为了研究舒张功能如何被rhNRG-1调节，研究人员在MCT模型上评估了rhNRG-1慢性治疗对两种主要肌节钙调节蛋白的影响，包括肌浆网钙ATP酶（Serca2a）和磷酸化兰蛋白（PLB）。PAH相关的右心室舒张僵硬度伴随PLB磷酸化的减少而发生，而rhNRG-1治疗减轻了这种减少。NRG-1通过增加PLB磷酸化，提高了Serca2a的活性，从而改善了钙的摄取。

图4 rhNRG-1治疗PAH右心室功能的多重机制。rhNRG-1治疗抑制了PAH模型动物右心室重塑相关基因表达的错误上调，通过上调PLB磷酸化，恢复心肌钙处理能力。rhNRG-1治疗抑制了轻度PAB模型动物右心室重塑相关ACTA1的错误上调。编码肌球蛋白重链α亚型（α-MHC）的MYH6基因；编码肌球蛋白重链β亚型（β-MHC）的MYH7基因；胶原蛋白α-2（I）链（Col1a2）；胶原蛋白α-3（I）链（Col3a1）；骨骼肌α-肌动蛋白（ACTA1）；磷酸化受磷蛋白（PLB）C，对照组；CN，对照+rhNRG-1组；M，MCT造模组；MN，MCT造模+rhNRG-1组；S，假手术对照组；SN，假手术+rhNRG-1组；mPAB，轻度缩窄造模组；mPABN，轻度缩窄收造+rhNRG-1组。（图源：参考文献2）

5. 总结

本研究显示了rhNRG-1治疗降低了MCT诱导的PAH动物右心室中分离的心肌细胞的舒张僵硬度，并且这种僵硬度的降低与改善的重塑和钙处理相关信号传导相关。利用PAB诱导的压力过载动物模型，证明了rhNRG-1对分离心肌细胞被动张力的影响独立于后负荷变化。这些发现为NRG-1在右心室重构及其在PAH病理生理学的治疗应用提供了新的证据。

参考文献：

[1] Mendes-Ferreira P, Maia-Rocha C, Adão R, Mendes MJ, Santos-Ribeiro D, Alves BS, Cerqueira RJ, Castro-Chaves P, Lourenço AP, De Keulenaer GW, Leite-Moreira AF, Brás-Silva C. Neuregulin-1 improves right ventricular function and attenuates experimental pulmonary arterial hypertension. Cardiovasc Res. 2016 Jan 1;109(1):44-54. doi: 10.1093/cvr/cvv244. Epub 2015 Oct 26. PMID: 26503987.

[2] Adão R, Mendes-Ferreira P, Maia-Rocha C, Santos-Ribeiro D, Rodrigues PG, Vidal-Meireles A, Monteiro-Pinto C, Pimentel LD, Falcão-Pires I, De Keulenaer GW, Leite-Moreira AF, Brás-Silva C. Neuregulin-1 attenuates right ventricular diastolic stiffness in experimental pulmonary hypertension. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2019 Mar;46(3):255-265. doi: 10.1111/1440-1681.13043. Epub 2018 Dec 2. PMID: 30339273.

原文链接：

https://mp.weixin.qq.com/s/Q0_SpU8wQukejCumgqBpDg