白雪花醌通过调控miR-21-5p/MMP/TIMP轴改善肺动脉高压的肺血管重塑及其对心功能的诊断价值

　　本研究聚焦于肺动脉高压（PAH）的病理机制与治疗策略，探讨天然化合物白雪花醌（PL）通过调控miR-21-5p及其下游的BMPR2、MMP/TIMP通路，抑制肺血管平滑肌细胞（PASMCs）的表型转化和细胞外基质（ECM）重塑，从而改善PAH的疾病进展。研究结合动物模型、细胞实验和临床样本，证实PL可显著减轻肺血管重塑、恢复BMPR2表达、逆转PASMCs表型转换，并发现miR-21-5p、MMP-7、MMP-19和TIMP-3可作为PAH诊断与严重程度评估的潜在生物标志物。该研究为PAH的靶向治疗提供了新的分子机制和临床转化方向。

　　

肺动脉高压（Pulmonary Arterial Hypertension, PAH）是一种以肺血管进行性重塑和右心室功能障碍为特征的致命性心肺疾病。尽管现有治疗手段针对内皮素、一氧化氮和前列腺素等通路有所进展，但PAH仍无法治愈，患者长期生存率极低。其核心病理改变包括肺血管阻力升高、血管平滑肌细胞异常增殖、炎症反应以及细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）过度沉积，这些变化共同导致右心室负荷增加，最终引发右心衰竭。

在这一复杂的病理网络中，微小RNA（miRNA）作为关键的转录后调控因子日益受到关注。其中，miR-21-5p被多项研究证实与PAH的发生发展密切相关，它可通过抑制骨形态发生蛋白受体2（Bone Morphogenetic Protein Receptor Type 2, BMPR2）的表达，促进肺动脉平滑肌细胞（Pulmonary Artery Smooth Muscle Cells, PASMCs）从收缩表型向合成表型转化，增强其增殖、迁移和ECM分泌能力。此外，ECM的稳态失衡也是PAH血管重塑的重要环节，这一过程主要由基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases, MMPs）及其组织抑制剂（Tissue Inhibitors of Metalloproteinases, TIMPs）共同调控。例如，MMP-7促进纤维化进程，而MMP-19和TIMP-3则具有抗纤维化作用。然而，miR-21-5p是否通过调控这些ECM相关分子影响PAH进展，尚未完全明确。

白雪花醌（Plumbagin, PL）是一种天然萘醌类化合物，来源于白花丹等植物，具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等多种药理活性。既往研究表明，PL可通过抑制STAT3信号通路减轻肺血管重塑，但其是否通过调控miR-21-5p及ECM稳态发挥治疗作用，尚缺乏系统研究。

为此，来自高雄医学大学的研究团队开展了一项深入的研究，旨在阐明PL是否通过调节miR-21-5p/BMPR2轴和MMP/TIMP系统改善PAH，并评估相关分子作为疾病生物标志物的潜力。该研究发表于《Biomedicine》杂志，为PAH的机制研究和治疗策略提供了新的见解。

在研究过程中，作者综合运用了多种技术方法，包括：使用野百合碱（Monocrotaline, MCT）诱导的PAH小鼠模型进行体内药效评价；通过体外培养人肺动脉平滑肌细胞（HPASMCs），利用miR-21-5p mimic和ininder进行功能获得和缺失实验；采用定量PCR、Western blot、免疫荧光等技术检测基因和蛋白表达；应用MTT法和伤口愈合实验评估细胞增殖与迁移；并对105例PAH患者和50例对照者的血清样本进行miRNA和ECM标志物（MMP-7、MMP-19、TIMP-3）的定量分析，结合血流动力学和心脏超声参数进行相关性研究。

研究结果部分如下：

PL attenuates MCT-induced pulmonary damage and maintains lung morphology in mice

通过小鼠模型发现，MCT诱导的PAH小鼠体重减轻、肺重/体重比升高，并出现明显的肺充血、炎症细胞浸润和肺泡结构破坏。而PL治疗显著改善了这些病理变化，减轻了肺血管壁增厚和组织结构紊乱，且效果呈剂量依赖性。

PL restores BMPR2 expression by modulating miR-21-5p in MCT-induced pulmonary hypertension

在分子机制层面，MCT显著上调了肺组织中miR-21-5p的表达，并抑制了BMPR2的mRNA和蛋白水平。PL处理则逆转了这一现象，恢复了BMPR2的表达。体外实验进一步证实，过表达miR-21-5p可抑制BMPR2，促进HPASMCs的增殖和迁移，而抑制miR-21-5p或加入PL则能有效逆转这些效应。

PL reverses miR-21-5p-mediated phenotypic switching of pulmonary artery smooth muscle cells

表型转换实验显示，MCT处理或miR-21-5p过表达可降低收缩表型标志物（如Desmin、MYH11），增加合成表型标志物（如OPN、MYH10）。PL干预则显著恢复了PASMCs的收缩表型，抑制了向合成表型的转化。

PL attenuates vascular extracellular matrix remodeling by targeting miR-21-5p

在ECM重塑方面，MCT小鼠肺组织中胶原沉积显著增加，MMP-7和Collagen I表达上调，而MMP-19和TIMP-3表达下降。PL处理逆转了这些变化，抑制了胶原积累和MMP-7的表达，同时提升了MMP-19和TIMP-3的水平。细胞实验表明，miR-21-5p mimic可模拟MCT的效应，而ininder则具有与PL类似的保护作用。

Elevated circulating miR-21-5p levels correlate with pulmonary hypertension severity and right heart dysfunction

临床数据分析发现，PAH患者血清中miR-21-5p水平显著升高，其表达与平均肺动脉压（mPAP）、肺血管阻力（PVR）、右心房大小等呈正相关，与三尖瓣环收缩期位移（TAPSE）等右心功能指标负相关。ROC曲线分析显示miR-21-5p对PAH具有良好的诊断价值（AUC=0.8027）。

Serum levels of MMP-7, MMP-19, and TIMP-3 are altered in PAH patients and correlate with disease severity

同样，PAH患者血清中MMP-7水平升高，MMP-19和TIMP-3水平降低。这些变化与病情严重程度密切相关，例如MMP-7与mPAP、PVR正相关，TIMP-3与TAPSE正相关。TIMP-3的诊断价值最高（AUC=0.7833），提示其作为PA生物标志物的潜力。

综上所述，本研究系统阐明了PL通过抑制miR-21-5p表达，恢复BMPR2信号，逆转PASMCs表型转换，并调节MMP/TIMP平衡，从而减轻PAH肺血管重塑和右心功能障碍的作用机制。同时，首次发现血清miR-21-5p、MMP-7、MMP-19和TIMP-3与PAH严重程度密切相关，具有重要的诊断和预后评估价值。

这些结果不仅深化了对PAH发病机制的理解，也为开发以miR-21-5p和ECM为靶点的治疗策略提供了实验依据。PL作为一种天然化合物，具有成药潜力，未来有望成为PAH治疗的新选择。此外，研究所筛选的循环生物标志物为PAH的早期诊断和无创监测提供了新工具，具有较高的临床转化前景。