C型利钠肽通过调控糖酵解和嘧啶合成通路改善肺动脉高压周细胞代谢异常的研究

本研究揭示了肺动脉高压(PAH)患者肺周细胞中GLUT-1介导的糖酵解增强和CAD驱动的嘧啶合成异常促进细胞过度增殖的机制。研究人员发现C型利钠肽(CNP)通过cGKI和PDE2A双重通路抑制HIF-1α/GLUT-1表达和CAD磷酸化，在体外和肺切片模型中均能逆转代谢重编程。该发现为PAH治疗提供了新的代谢干预靶点。

　　

肺动脉高压(PAH)是一种致命的血管疾病，其特征是肺血管重构导致肺动脉压力进行性升高。近年来研究发现，血管细胞的代谢重编程在PAH发病机制中起关键作用，表现为从氧化磷酸化向糖酵解的转变（Warburg效应）、嘌呤合成增加以及谷氨酰胺分解和脂肪酸氧化受损。然而，作为微血管重要组成部分的周细胞在PAH中的代谢改变尚未被充分探索。

德国维尔茨堡大学（University of Würzburg）的Minhee Noh等研究人员在《Communications Biology》发表的研究，首次系统揭示了PAH患者肺周细胞的代谢特征及其调控机制。通过结合稳定同位素代谢示踪和稳态代谢组学分析，研究人员发现PAH周细胞表现出明显的代谢异常，包括葡萄糖摄取增加、糖酵解增强和从头嘧啶合成(DNPyS)上调。这些变化由葡萄糖转运蛋白GLUT-1和丙酮酸脱氢酶激酶1(PDK1)的上调以及多功能酶CAD（氨基甲酰磷酸合成酶2、天冬氨酸转氨甲酰酶和二氢乳清酶）的激活共同驱动。更重要的是，研究发现内皮激素C型利钠肽(CNP)可通过激活鸟苷酸环化酶-B(GC-B)/环磷酸鸟苷(cGMP)信号通路，有效逆转这些代谢异常。

研究采用了多种关键技术方法：从PAH患者和对照分离培养肺周细胞；使用¹³C₆-葡萄糖同位素示踪和LC-MS代谢组学分析；18F-FDG葡萄糖摄取和细胞外酸化率测定评估糖酵解活性；免疫印迹和免疫荧光检测关键蛋白表达；siRNA敲低验证CAD功能；以及小鼠肺切片(PCLS)模型验证CNP的体内效应。

【PAH周细胞表现出独特的代谢特征】代谢组学分析显示PAH周细胞在基础和PDGF-BB刺激条件下均呈现明显不同的代谢特征。同位素示踪证实PAH周细胞中¹³C₆-葡萄糖标记的糖酵解中间体显著增加，同时葡萄糖摄取和细胞外酸化率(ECAR)升高。免疫组化显示PAH患者肺组织中GLUT-1表达增加，且特异性定位于周细胞。GLUT-1抑制剂BAY-876可显著抑制PDGF-BB诱导的葡萄糖摄取和增殖。

【PAH周细胞表现出增强的从头嘧啶合成】代谢通路富集分析显示嘧啶代谢是PAH周细胞中最显著改变的途径。PDGF-BB刺激后，氨基甲酰磷酸和磷酸核糖焦磷酸(PRPP)等嘧啶合成中间体显著上调。CAD在Thr456位点的磷酸化(pCAD_Thr456)增强，而siRNA敲低CAD可显著抑制PAH周细胞的过度增殖。值得注意的是，PDK1表达增加通过抑制丙酮酸脱氢酶使更多丙酮酸可用于羧化生成天冬氨酸，从而促进嘧啶合成。

【CNP通过不同通路调控代谢异常】研究发现CNP通过两条独立通路发挥作用：1）通过cGMP依赖性蛋白激酶I(cGKI)抑制AKT/mTORC1信号，降低HIF-1α及其靶基因GLUT-1和PDK1的表达；2）在PAH周细胞中特异性激活PDE2A，降低cAMP水平，进而抑制EPAC/MEK/ERK信号通路和CAD磷酸化。这些作用共同导致葡萄糖摄取减少和嘧啶合成抑制。

【CNP在肺切片模型中验证效果】在PDGF-BB处理的小鼠肺切片中，CNP处理显著减少了周细胞增殖，并同时抑制了PCNA、pCAD_Thr456、HIF-1α、GLUT-1、CAD和PDK1的表达，证实了CNP在更接近生理条件下的保护作用。

该研究首次系统阐明了PAH周细胞的代谢异常特征及其分子机制，揭示了CNP/GC-B/cGMP信号通路通过调控糖酵解和嘧啶合成抑制周细胞过度增殖的新作用。与临床应用的PDK抑制剂二氯乙酸(DCA)相比，CNP能同时靶向多条代谢通路，显示出更强的抗增殖效果（抑制约75% vs 18%）。这些发现不仅深化了对PAH发病机制的理解，也为开发新型治疗策略提供了理论依据。特别是近年来开发的"长效"CNP类似物[Gln^6,14]-CNP-38具有长达一个月的半衰期，有望成为治疗PAH的潜在药物。未来研究将进一步探索CNP在其他血管细胞类型中的代谢调节作用，以及其与现有PAH治疗药物的协同效应。