转化生长因子β调控氧化应激参与肺动脉高压的炎症发生OA

背景:有研究表明氧化应激与肺动脉高压存在关联性,但关键机制有待深入探究。目的:探讨转化生长因子β在肺动脉高压中与氧化应激相关的作用机制。方法:从美国国立生物技术信息中心(NCBI)创建并维护的基因表达综合数据库(GEO)中获取并整合分析GSE117261、GSE53408与GSE113439数据集,筛选肺动脉高压相关差异表达基因,结合氧化应激相关基因集,筛选出肺动脉高压氧化应激相关核心基因。利用机器学习算法进一步筛选并确定重要性最高的候选基因。随后,构建细胞与动物实验模型进行功能验证:(1)将大鼠肺间充质干细胞分为对照组、活化组、转化生长因子β激动剂组与转化生长因子β抑制剂组,以野百合碱刺激大鼠肺间充质干细胞,同时给予转化生长因子β激动剂或抑制剂干预48 h;(2)将SD大鼠随机分为对照组、模型组、转化生长因子β激动剂组、转化生长因子β抑制剂组,采用野百合碱腹腔注射法建立肺动脉高压大鼠模型,同时腹腔注射转化生长因子β激动剂组或抑制剂组。ELISA法检测细胞培养液和肺组织中转化生长因子β、细胞间黏附分子1、白细胞介素1β、白细胞介素6水平;DHE法检测细胞内活性氧水平;JC-1法检测细胞线粒体膜电位变化;通过RT-qPCR与Western blot检测转化生长因子β通路相关基因的表达;苏木精-伊红染色观察大鼠肺组织病理学改变。结果与结论:(1)通过生信分析,共鉴定914个肺动脉高压差异表达基因,其中39个与氧化应激相关;进一步通过机器学习分析,确定水通道蛋白、血红蛋白β链、线粒体烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶亚单位2和Toll样受体6为肺动脉高压氧化应激相关候选基因;(2)在细胞实验中,与对照组相比,活化组细胞内活性氧生成增加,线粒体膜电位降低,转化生长因子β、细胞间黏附分子1、白细胞介素1β、白细胞介素6水平显著升高,转化生长因子β、血红蛋白β链和Toll样受体6 mRNA和蛋白表达上调,水通道蛋白、线粒体烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶亚单位2 mRNA和蛋白表达下调;转化生长因子β激动剂进一步促进上述变化,而转化生长因子抑制剂则显著缓解上述变化;(3)在动物实验中,与对照组相比,模型组肺组织出现明显的炎性浸润、炎症因子水平升高,伴随转化生长因子β、血红蛋白β链和Toll样受体6 mRNA和蛋白表达上调,水通道蛋白、线粒体烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶亚单位2 mRNA和蛋白表达下调;转化生长因子β激动剂干预进一步加重肺组织病理损伤与炎性反应,而转化生长因子β抑制剂则显著减轻肺组织病理损伤,抑制炎症因子分泌,并逆转相关基因表达变化趋势。结果表明,水通道蛋白、血红蛋白β链、线粒体烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶亚单位2和Toll样受体6可能是介导肺动脉高压氧化应激损伤的重要基因,而转化生长因子β信号通路在调控上述基因表达及炎症损伤中发挥重要作用,靶向抑制转化生长因子β信号通路可能成为改善肺动脉高压病理进程的新途径。