研究背景：

肺动脉高压（PAH）的发病机制，特别关注了细胞外基质（ECM）在疾病进展中的作用。PAH是一种进行性和不可逆转的疾病，其特征性包括改变的机械环境、ECM沉积增加、细胞凋亡、增殖和细胞收缩。研究表明，ECM在其他肺部疾病的疾病进展中也发挥了作用。然而，目前尚不清楚ECM组成本身是否足以诱导PAH中的细胞功能障碍。为了深入了解ECM组成对细胞行为的影响，研究将ECM组成与基质硬度分离，以确定它们在推动内皮细胞疾病表型方面的各自作用。

研究假设，将来自Sugen-慢性低氧大鼠的疾病ECM组成引入机械实验中，能够产生与疾病相关的内皮细胞表型。这项研究的目标是解释ECM组成对PAH疾病进展中细胞行为的影响。

研究方法及研究结果：

为了开发一个用于研究肺动脉高压中依赖ECM组成的文化系统，我们对健康和Sugen-慢性低氧大鼠的肺进行了脱细胞处理，并对蛋白质和脂质的组成进行了表征。与健康对照组相比，完整的Sugen-低氧大鼠肺中观察到脂质组成明显改变。脱细胞的肺基质在健康和Sugen-慢性低氧样本中都保留了可测量的脂质量。蛋白质组学揭示了与肺动脉高压相关的蛋白质在脱细胞的Sugen-慢性低氧肺基质中发生了显著变化。

然后，我们研究了在控制的基质硬度下，健康和Sugen-慢性低氧ECM是否调节内皮细胞的形态和表型。将CD117+的大鼠肺内皮细胞克隆体培养在可变硬度的凝胶上，然后量化了细胞增殖、形态和基因表达。在健康硬度的凝胶上，Sugen-慢性低氧ECM导致Bmp2、Col1α1、Col3α1和Fn1的细胞基因表达水平发生显著变化。在低基质硬度下观察到的信号传导和细胞形态表明，ECM组成的早期改变可能引发与疾病进展相关的过程。这些数据表明，Sugen-慢性低氧ECM可以用于研究与肺动脉高压相关的细胞-ECM相互作用。

研究结论：

与健康对照相比，Su/CHx 大鼠的脱细胞肺 ECM 保留了细胞碎片、结构 ECM 和脂质家族的 ECM 成分差异。 我们还证明了通过利用涂在硬度控制聚丙烯酰胺凝胶上的患病和健康大鼠的脱细胞基质来检查与基底硬度分离的 ECM 组合物的可行性。 我们的工作通过提出方法和相关内皮细胞表型对常见大鼠 PAH 模型中成分变化的反应，进一步推进了该领域的发展。 未来可以进一步研究单一鞘脂或单个 ECM 蛋白在 PAH 细胞信号传导事件中的作用，并测试人体细胞、人类 PAH 衍生的 ECM 和硬度变化，以更好地了解独立于组织和先天硬度的 ECM 成分的作用。

 

参考文献：

Link PA, Farkas L, Heise RL. Using extracellular matrix derived from sugen-chronic hypoxia lung tissue to study pulmonary arterial hypertension. Front Pharmacol. 2023 Sep 5;14:1192798. doi: 10.3389/fphar.2023.1192798. PMID: 37731734; PMCID: PMC10507686.