肺動脈高壓 (PH) 是一種心肺疾病，其特征是遠端肺動脈進行性閉塞和肺血管阻力增加，最終導致右心衰竭甚至死亡。PH 的發病機製由多種因素驅動或引發，例如遺傳易感性、表觀遺傳改變，炎症，代謝改變，以及缺氧和生長因子等環境因素。根據世界衛生組織的分類，它可以分為五組。迄今為止，大多數靶向藥物都是針對 1 組 PH(肺動脈高壓，PAH)開發的，包括內皮素受體拮抗劑、5 型磷酸二酯酶抑製劑和前列環素。然而，PAH 的預後遠非令人滿意，在現代管理時代的 REVEAL RegisTry 中，5 年生存率為 57%。因此，發現一些其他 PAH 靶標將為治療策略開辟新途徑。
未能解決炎症和改變的免疫反應將導致免疫和耐受之間微妙平衡的紊亂，這可能解釋了血管周圍炎症細胞的積累以及細胞因子和趨化因子的過多。因此，它引起了 PAH 發展的慢性炎症和自身免疫。在所有免疫細胞中，調節性 T 細胞 (Tregs) 是在 PAH 中協調自身耐受的主要細胞類型。據報道，暴露於 Sugen 5416(一種導致肺小動脈損傷的血管內皮生長因子受體 2 拮抗劑)的無胸腺裸鼠(缺乏正常 T 細胞)甚至在發生血流動力學顯著的 PAH 之前就表現出 B 細胞的積累和巨噬細胞浸潤。此外，雌性無胸腺 PAH 大鼠比雄性大鼠表現出更嚴重的血流動力學損害、增強的巨噬細胞浸潤和增強的右心室纖維化，這也可以通過輸注 Treg 以及血漿前列環素和其他心肺血管保護蛋白(例如., 前列環素合酶) 。Tregs 還可以控製中性粒細胞浸潤，這可能與 PAH 的發病機製有關。證據線表明 PAH 患者的 Tregs 功能或頻率降低。由於恢複 Treg 的豐度可以抑製 PAH 的進展，因此發現與 Treg 浸潤相關的關鍵基因或靶點對於 Treg 積累到 PAH 的炎症環境中具有重要意義。針對免疫穩態形狀的 Tregs 越來越多地被認為是 PAH 中肺血管重塑的一種有前途的治療策略。
在這裏，我們試圖通過肺組織的轉錄組數據和 PH 患者數據集中的 Treg 浸潤來篩選PAH 中的 Treg 相關基因 (TRG)，然後在實驗性 PH 小鼠中驗證這些基因，這將有助於我們了解 Treg PH發展中的相關分子機製。整合中心 TRG 以形成多基因特征也將允許發現用於區分 PH 與對照受試者的新指標。
研究目的：
調節性 T 細胞 (Tregs) 是維持免疫穩態和限製肺動脈高壓 (PH) 的關鍵免疫調節劑。本研究旨在鑒定 PH 中的 Treg 相關基因 (TRG)。
研究方法：
從基因表達綜合 (GEO) 數據庫中檢索 PH 患者肺部的基因表達譜。通過 xCell 算法估計 Treg 的豐度，並對其與差異表達基因 (DEG) 進行相關性分析。具有 |Pearson 相關係數| 的 DEG >0.4 被確定為 TRG。分析了功能注釋和蛋白質-蛋白質相互作用(PPI)網絡。通過單樣本評分方法生成 25 個中心 TRG 的基因特征 (TRGscore)，以確定其區分 PH 與對照受試者的準確性。TRG 在 PH 隊列的轉錄譜數據集和實驗性 PH 小鼠的肺組織中得到驗證。
研究結果：
與數據集 GSE117261 的 25 名對照受試者相比，在 58 名 PAH 患者的肺中總共鑒定了 819 個 DEG。
圖 1. 差異表達基因(DEGs)和前五個DEGs與Tregs的豐度呈正相關和負相關。
總共有 165 個 DEG 與 Treg 的豐度相關並被鑒定為 TRG，與對照受試者相比，有 90 個上調基因和 75 個下調基因。上調的 TRG 富含多種途徑的負調控，例如 cAMP 介導的信號傳導和 I-kappaB 激酶/NF-kappaB 信號傳導，並受編碼轉錄因子(包括 HIF1A)的多個基因調控。此外，從 165 個 TRG 中衍生出 25 個中樞基因，分為三個簇，我們確定了針對 10 個中樞 TRG 的 27 種潛在藥物。
圖 2. 蛋白質-蛋白質相互作用(PPI)網絡的構建和樞紐TRG的識別。
基於 25 個中心 TRG 的 TRGscore 在 PH 患者中更高，並且可以區分 PH 與對照受試者(所有 AUC > 0.7)。其中，10個基因包括NCF2、MNDA/Ifi211、HCK、FGR、CSF3R、AQP9、S100A8、G6PD/G6pdx、PGD和TXNRD1在數據集 GSE24988 的嚴重 PH 患者的肺中以及在缺氧 PH 小鼠的肺中顯著降低。
圖 3. 在獨立 PH 隊列的數據集中驗證中心 TRG。
圖 4. 在缺氧 PH 的小鼠肺組織中驗證中樞 TRG。
研究結論：
在該研究中，在PAH患者的肺轉錄譜中共鑒定了165個TRG(90 個基因上調和 75 個下調)。改變的TRG主要涉及與代謝改變或炎症反應有關的途徑。研究結果表明，由 HIF1A 協調的上調和下調的 TRG 都確定了 PAH 的傾向，這可能是由於缺氧暴露下的免疫病理學。在 PPI 網絡中，找出了 25 個中心基因並將其分為三個簇。有趣的是，25-hub 基因特征能夠區分 PH 患者和對照組。此外，我們還發現了 27 種可能調節 10 個候選中樞 TRG 活性或表達的潛在藥物清單。我們還證明了包括NCF2在內的 10 個基因，MNDA/Ifi211、HCK、FGR、CSF3R、AQP9、S100A8、G6PD/G6pdx、PGD和TXNRD1在 GSE24988 數據集的嚴重 PH 患者的肺中以及在缺氧 PH 小鼠的肺中顯著降低。總之，我們通過肺組織的轉錄組數據和 Treg 在 PAH 患者的數據集中浸潤來鑒定 TRG，然後在實驗性 PH 小鼠中進行驗證。這將為 PH 進展中的 Treg 相關治療靶點提供一些啟示，並強調多基因特征作為 PH 的新指標。
參考文獻：
Liu Y, Shi JZ, Jiang R, Liu SF, He YY, van der Vorst EPC, Weber C, Döring Y, Yan Y.Regulatory T Cell-Related Gene Indicators in Pulmonary Hypertension.Front Pharmacol. 2022 May 31;13:908783. doi: 10.3389/fphar.2022.908783. PMID: 35712711; PMCID: PMC9197497.
