OSA 诱导组蛋白乳酸化，从而驱动 PDE4B/FUS/AGT 轴相关机制，最终引发肺动脉高压

《Cell Proliferation》：OSA Initiates Histone Lactylation That Drives PDE4B/FUS/AGT Axis to Pulmonary Hypertension

　　OSA合并高血压中PDE4B通过氧化应激和乳酸诱导的组蛋白乳酸化调控FUS核定位及AGT表达促进肺血管重塑和高血压发展，抑制PDE4B可改善表型。

　　### 睡眠呼吸暂停与高血压的分子机制探索

睡眠呼吸暂停（Obstructive Sleep Apnea, OSA）是一种常见的睡眠障碍，其特征是睡眠期间上呼吸道反复阻塞，导致通气不足，从而引发间歇性缺氧、高碳酸血症以及睡眠结构紊乱。这一疾病不仅严重影响患者的睡眠质量，还与多种心血管疾病的发生和发展密切相关，其中肺动脉高压是其最常见的合并症之一。研究显示，OSA患者中高血压的患病率高达50%至80%，而在难治性高血压患者中，OSA的患病率甚至可以达到70%–85%。因此，深入研究OSA与肺动脉高压之间的相互作用机制，对于降低心血管疾病风险、改善患者预后具有重要意义。

### OSA与肺动脉高压的病理机制

近年来，研究发现OSA与肺动脉高压之间的关联主要与交感神经系统激活、氧化应激和全身性炎症反应有关。这些机制在心血管疾病的发展中起着关键作用。其中，氧化应激作为近年来心血管疾病研究的热点，指的是体内氧化与抗氧化系统之间的失衡，导致高反应性的分子如活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的过度产生。这些分子不仅会直接损伤DNA、蛋白质和脂质等生物大分子，还会影响细胞代谢通路，包括糖酵解过程。异常的糖酵解进一步通过乳酸等代谢物的积累，调节细胞的表观遗传状态。近年来，研究发现乳酸化（Lactylation）作为一种新的组蛋白翻译后修饰，为理解表观遗传调控提供了新的视角。乳酸分子可以共价结合到特定的组蛋白赖氨酸残基上，形成乳酸化修饰，从而影响染色质的结构和功能，进而调控基因表达和细胞命运。目前已有研究发现，乳酸化修饰在缺氧性肺动脉高压的发展中发挥了重要作用。

### PDE4B在OSA相关高血压中的关键作用

磷脂酶4B（PDE4B）是一种重要的信号转导酶，主要通过降解环磷酸腺苷（cAMP）来调节细胞内cAMP水平，从而影响多种生理和病理过程。近年来，PDE4B在炎症反应和气道平滑肌功能中的作用逐渐受到关注。它通过降解cAMP调控炎症介质的释放和平滑肌收缩，可能在OSA引起的高血压机制中扮演重要角色。此外，研究还发现，PDE4B通过调控cAMP/PKA/CREB/BMPRII信号通路，促进内皮-间质转化（Endothelial-Mesenchymal Transition, EMT），从而加剧肺血管重塑和肺动脉高压的发展。值得注意的是，PDE4B、氧化应激和组蛋白乳酸化之间可能存在一定的关联。一方面，PDE4B通过调控cAMP信号通路影响细胞的氧化还原状态；另一方面，氧化应激条件下组蛋白乳酸化修饰可能也会影响PDE4B的活性和表达。然而，PDE4B与氧化应激、组蛋白乳酸化之间是否存在交互作用，以及它们如何影响OSA相关高血压，目前尚不清楚。

### PDE4B与肺动脉高压的相互作用机制

本研究通过整合生物信息学分析和实验验证，发现PDE4B在OSA合并肺动脉高压的细胞和动物模型中表达显著上调。功能研究进一步表明，PDE4B促进肺动脉平滑肌细胞（PASMCs）的增殖和迁移，从而导致血管重塑。机制研究表明，在缺氧条件下，乳酸的积累会诱导PDE4B启动子区域的组蛋白乳酸化，增强其转录活性。此外，PDE4B通过调控FUS的磷酸化和核转位，影响FUS对血管紧张素原（AGT）启动子的结合，从而增强AGT的表达，进而促进肺动脉高压的发展。这些发现揭示了一个由表观遗传修饰驱动的新型PDE4B-FUS-AGT信号轴，为OSA相关高血压的治疗提供了潜在的靶点。

### 实验方法与结果

为了验证PDE4B在OSA相关高血压中的作用，我们构建了慢性间歇性缺氧（CIH）模型，并通过siRNA技术沉默PDE4B。结果显示，CIH暴露显著增强了PASMCs的活性，而PDE4B沉默则有效缓解了这一效应，从而改善了细胞的增殖和迁移。此外，我们还评估了PDE4B沉默对OSA合并肺动脉高压表型的影响。实验发现，PDE4B的敲除显著改善了CIH处理的动物模型的肺动脉高压表型，包括右心室收缩压（RVSP）的降低、远端肺动脉重塑的减轻以及体重的恢复。同时，PDE4B的敲除还减少了肺部纤维化相关蛋白的表达，如胶原蛋白I和纤维连接蛋白。这些结果表明，PDE4B的高表达可能在OSA合并肺动脉高压的病理过程中起着关键作用。

### 氧化应激与PDE4B表达的关联

为了进一步探讨氧化应激在OSA合并肺动脉高压中的作用，我们检测了肺动脉平滑肌细胞（PASMCs）中的氧化应激指标，包括丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽/谷胱甘肽二硫键（GSH/GSSG）。MDA是脂质过氧化的生物标志物，反映氧化应激水平；而SOD和GSH/GSSG则是细胞抗氧化能力的指标。我们的研究发现，CIH处理导致PASMCs中MDA浓度增加，SOD和GSH/GSSG水平下降，表明氧化应激水平升高。使用α-硫辛酸（ALA）等抗氧化剂处理后，这些效应得到了逆转。此外，我们还发现，CIH处理导致线粒体反应性氧物种（mtROS）的增加以及线粒体膜电位的降低，同时伴随着线粒体肿胀和嵴的消失。这些改变在ALA处理后部分得到缓解。进一步分析发现，PDE4B的高表达与CIH处理后的氧化应激和线粒体损伤密切相关，这为PDE4B在OSA相关高血压中的作用提供了更深层次的理解。

### 糖酵解异常与PDE4B表达的关联

考虑到细胞在缺氧或应激条件下会增强糖酵解以满足快速的能量需求，我们研究了OSA合并肺动脉高压中PASMCs的糖酵解特征。CIH处理显著增强了PASMCs中关键糖酵解酶的活性，如己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶（PFK）、醛缩酶（ALDO）、丙酮酸激酶（PKM2）和乳酸脱氢酶（LDH）。ALA处理则逆转了这些效应。此外，我们还检测了糖酵解相关蛋白的表达，发现CIH处理导致HK2、PFKL、ALDOA、PKM2和LDHA的表达显著增加，这一效应在ALA处理后得到缓解。氧气消耗率（OCR）作为线粒体氧化磷酸化的指标，其水平在CIH处理的细胞中显著降低，而细胞外酸化率（ECAR）作为糖酵解活性的指标，则显著升高。这些变化在ALA处理后得到了改善。同时，CIH处理导致PASMCs中葡萄糖摄取、丙酮酸水平、乳酸生成和ATP水平的升高，而这些变化在ALA处理后被恢复正常。这些结果表明，OSA合并肺动脉高压中，PDE4B的高表达与异常的糖酵解和氧化应激密切相关。

### 组蛋白乳酸化与PDE4B转录的调控

乳酸是糖酵解的主要代谢产物之一，其积累已被证明可以促进组蛋白乳酸化。鉴于PDE4B的表达与氧化应激相关，我们进一步研究了乳酸诱导的组蛋白乳酸化如何调控PDE4B的转录。实验结果显示，增加乳酸浓度会导致PASMCs中PDE4B表达的显著上升。此外，我们使用糖酵解抑制剂（如2-脱氧-D-葡萄糖[2-DG]和草酸（oxamate））处理PASMCs，发现这些抑制剂能够有效降低全局的乳酸化水平，并且对H3K18la的表达有显著的剂量依赖性抑制作用。通过染色质免疫共沉淀（ChIP-PCR）分析，我们发现CIH处理后，H3K18la和EP300在PDE4B启动子区域的结合显著增强，而这些效应在糖酵解抑制剂处理后被削弱。这些结果表明，组蛋白乳酸化在PDE4B的转录调控中起着关键作用。

### FUS与AGT的相互作用机制

为了进一步理解PDE4B如何调控AGT的表达，我们通过生物信息学方法预测了PDE4B可能的相互作用蛋白。研究发现，FUS可能在PDE4B调控AGT表达的过程中起着关键作用。我们通过免疫共沉淀和Western blot技术验证了PDE4B与FUS之间的相互作用，并发现CIH处理显著增强了PDE4B对FUS的磷酸化作用，进而影响其核转位。此外，我们还发现，PDE4B的敲除能够显著减少FUS的核表达，从而抑制AGT的表达。通过构建RFP-FUS（野生型）和RFP-FUS-Y6/296F（突变型）表达载体，我们进一步验证了FUS的磷酸化对其核转位和AGT表达的影响。结果显示，野生型FUS能够显著促进AGT的表达，而突变型FUS则未能发挥这一作用。此外，AGT的表达水平与PDE4B的表达存在显著的正相关性，这表明PDE4B可能通过调控FUS的磷酸化和核转位，进而影响AGT的表达。

### FUS与AGT启动子的结合机制

为了进一步研究FUS如何调控AGT的表达，我们通过染色质免疫共沉淀（ChIP）技术检测了FUS是否结合到AGT启动子区域。结果表明，FUS在AGT启动子区域的结合显著增强，并且通过特定的结合位点（P1）促进AGT的转录。通过突变P1位点，我们发现其对AGT的表达没有显著影响，但对AGT的mRNA稳定性及蛋白表达水平有明显抑制作用。这些结果表明，FUS通过其P1位点结合到AGT启动子区域，从而促进AGT的转录和表达。此外，我们还发现，FUS的核转位对于其调控AGT表达至关重要，而这一过程受到多种因素的影响，包括磷酸化和泛素化等翻译后修饰。

### 结论与展望

综上所述，OSA引起的氧化应激通过诱导PASMCs中的组蛋白乳酸化，激活了PDE4B/FUS/AGT信号通路，从而推动肺动脉高压的发展。PDE4B的高表达可能与OSA合并肺动脉高压的病理过程密切相关。在PDE4B敲除后，CIH引起的FUS磷酸化和核转位被抑制，进而减少了AGT的表达，改善了PASMCs的重塑和肺动脉结构变化。因此，靶向PDE4B可能为OSA相关高血压的治疗提供新的策略。未来，随着对PDE4B功能和机制的进一步研究，针对PDE4B的抑制剂有望为OSA合并高血压的治疗带来新的希望和突破。