缺氧诱导的组蛋白乳酸化修饰通过表观遗传机制促进肺动脉高压中肺动脉平滑肌细胞增殖

本研究针对肺动脉高压(PH)中肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)异常增殖的机制难题，揭示了缺氧环境下糖酵解代谢产物乳酸通过组蛋白乳酸化(H3K18la)表观遗传修饰激活Gbe1/Pgf/Mt2A/Ythdf2/Gys1等关键基因表达的新机制。研究人员通过体外缺氧模型和Su5416/低氧大鼠模型，结合RNA测序、ChIP-qPCR等技术，证实糖酵解抑制剂oxamate可显著抑制组蛋白乳酸化修饰，逆转血管重塑。该研究为PH治疗提供了以乳酸代谢和表观遗传调控为靶点的新策略，具有重要临床转化价值。

　　

肺动脉高压(PH)被称为"心血管系统的癌症"，其特征性病理改变——肺动脉血管重塑一直是治疗难点。这种重塑的核心驱动因素是肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)的异常增殖，但背后的分子机制尚未完全阐明。近年来，代谢重编程在PH中的作用备受关注，特别是缺氧条件下细胞从氧化磷酸化转向糖酵解的"瓦氏效应"。然而，糖酵解代谢产物如何影响表观遗传调控并最终导致细胞增殖，仍是未解之谜。

福建医科大学附属第一医院老年医学科的研究团队在《Molecular and Cellular Biochemistry》发表的研究，首次揭示了缺氧通过糖酵解-乳酸-组蛋白乳酸化轴调控PASMCs增殖的表观遗传机制。研究人员采用缺氧培养的原代大鼠PASMCs和Su5416/低氧PH大鼠模型，结合RNA测序、Western blot、ChIP-qPCR等技术，发现缺氧显著增强糖酵解活性，导致乳酸积累和组蛋白H3K18乳酸化修饰。通过转录组分析鉴定出157个差异表达基因，其中Gbe1、Pgf、Mt2A、Ythdf2和Gys1五个关键基因的表达受H3K18la直接调控。

研究主要采用以下关键技术：1) 原代大鼠PASMCs缺氧培养模型；2) Su5416/低氧诱导的PH大鼠模型；3) RNA测序和生物信息学分析；4) 染色质免疫沉淀定量PCR(ChIP-qPCR)检测组蛋白修饰；5) 孟德尔随机化分析评估PGF与PH的因果关系。

主要研究结果：

1. 乳酸积累诱导的组蛋白乳酸化驱动PASMCs增殖
缺氧和乳酸钠(NaLa)处理显著提高PASMCs的葡萄糖摄取、乳酸产量和乳酸脱氢酶(LDH)活性，降低细胞内pH值。Western blot显示缺氧组Pan-Kla和H3K18la水平显著升高，糖酵解抑制剂oxamate可逆转这一现象。EdU染色、Ki67免疫荧光和流式细胞术证实，oxamate能有效抑制缺氧诱导的PASMCs增殖。

2. 组蛋白乳酸化转录激活Gbe1/Pgf/Mt2A/Ythdf2/Gys1
RNA-seq鉴定出157个缺氧和乳酸共同上调的差异基因，富集分析显示这些基因主要参与糖酵解和HIF-1信号通路。通过比对MCT诱导的PH大鼠肺组织数据，确定GBE1、PGF、MT2A、YTHDF2和GYS1为共同差异表达基因。ChIP-qPCR证实H3K18la在这些基因启动子区的富集，oxamate处理可降低其表达。

3. 糖酵解抑制剂改善缺氧性PH血管重塑
动物实验显示，oxamate治疗显著降低缺氧PH大鼠的平均肺动脉压(mPAP)、右心室压力(RVP)和右心室肥厚指数(RVHI)。组织学分析表明oxamate减少肺动脉中膜厚度(WA%)和壁厚百分比(WT%)。免疫荧光和Western blot证实oxamate抑制肺血管中五个关键蛋白的表达。

4. PGF与PH存在因果关系
孟德尔随机化分析发现，胎盘生长因子(PGF)水平升高与PH风险增加存在因果关系(IVW OR=1.266)，提示PGF可能成为治疗靶点。

这项研究首次建立了"缺氧-糖酵解-乳酸-组蛋白乳酸化-基因表达-PASMCs增殖"的完整调控轴，为理解PH的代谢-表观遗传交叉调控提供了新视角。特别值得注意的是：1) 发现H3K18la在PH中的关键作用，拓展了组蛋白修饰的研究范畴；2) 鉴定出五个新的PH相关基因，尤其是YTHDF2作为m⁶A阅读器与乳酸化修饰的关联具有创新性；3) 证实糖酵解抑制剂oxamate的治疗潜力，为开发靶向代谢-表观遗传的药物提供了实验依据。

研究的局限性在于：1) 使用大鼠模型数据可能与人PH存在差异；2) 缺乏直接调控组蛋白乳酸化的实验手段；3) 未阐明五个关键基因在PH中的具体作用机制。未来研究可结合单细胞测序和乳酸化蛋白质组学，深入解析不同肺细胞类型中乳酸化修饰的异质性及其功能后果。这项成果为开发PH的精准治疗策略开辟了新途径，特别是针对糖酵解和表观遗传的双重干预可能带来突破性进展。