Circ Res: Sox17缺失通过HGF（肝细胞生长因子）/c-Met信号促进肺动脉高压

研究背景：

在大规模的基因组测序的研究中，Sox17（一种内皮特异性转录因子）被认为是肺动脉高压（PAH）的一个假定的致病基因；然而，其作用和分子机制仍有待阐明。本研究针对Sox17（SRY-related HMG-box17）通路受损对PAH的功能影响及作用机制进行了探索，并探讨了其作为治疗靶点的潜力。

研究方法：

在成年小鼠中，肺内皮细胞（ECs）中的Sox17缺失在缺氧条件下诱发PAH，其外显率和严重程度都很高，但在常氧条件下则不然。

研究主要结果：

肺动脉高压（PAH）疾病的关键特征，如肺动脉血管的高度重构、内皮细胞（ECs）的增生和炎症、右心室肥大和肺动脉压力的升高，即使在常氧环境下，长期休息后也持续存在。从作用机制上讲，转录组分析预测，Sox17的缺乏和缺氧的结合激活了肺部ECs的c-Met信号。HGF（肝细胞生长因子）是c-Met的配体，在Sox17缺失的肺部ECs中被调高。在预防和治疗方面，药物抑制HGF/c-Met信号的作用减弱并逆转了PAH的特征。与动物模型的研究结果相似，26.7%的PAH患者（15人中的4人）肺部ECs中的Sox17水平被抑制，而所有14个非PAH对照组中的Sox17水平都很高。86.7%的PAH患者（15人中的13人）肺动脉血管中的HGF水平增加，但对照组未显示这种情况。

研究结果细节：

1.  Sox17缺陷和缺氧共同诱发持久性PAH的高外显率。

图1. 内皮细胞Sox17缺陷诱导小鼠严重的肺动脉高压（PAH），具有高外显率。A，Sox17缺失诱导的PAH的实验时间表。对照组和Sox17i∆EC小鼠暴露在常氧或低氧环境中3周。B-E，暴露于缺氧的Sox17i∆EC小鼠显示出典型的PAH病理特征，表现为肺壁厚度增加（B）和远端肺动脉血管的过度肌肉化（C），CD11b+细胞的肺部浸润增加（D），以及用Fulton指数测量的RV肥大（E）。F，Sox17i∆EC/缺氧小鼠显示PAH的血流动力学证据，包括RVSP升高，以及D型左心室（LV），与对照组小鼠的正常LV形状形成对比。星号和黄线分别表示左心室腔和心内膜边界。

2. 低氧诱导的PAH因Sox17缺陷而加剧，是ECs过度增殖的基础

图2.肺内皮细胞（ECs）的转录组分析的验证。A，分离肺部内皮细胞富集的转录物的实验策略。Cdh5-CreER2; RPL221,1Psam小鼠作为对照组维持在常态下，Cdh5-CreER2; Sox17fl/fl RPL221,1Psam小鼠作为Sox17i∆EC/缺氧组在他莫西芬给药后暴露在缺氧环境中，这使得血凝素（HA）标记的核糖体在ECs中特异性合成。然后收获了肺部组织。B，对照组和Sox17i∆EC/缺氧小鼠的肺部ECs中差异表达基因的火山图。Sox17以蓝色突出显示，证实其水平下降。C，免疫荧光图像验证了肺部EC特异性HA免疫染色的情况。D，捕获HA标记的核糖体所引起的EC和其他细胞类型的标记基因的转录本的倍数变化。用于RNA测序的肺部组织样本的转录水平通过定量PCR验证。E, 三维主成分（PC）分析和（F）无监督聚类清楚地将对照组和Sox17i∆EC/缺氧组的RNA测序数据分开。

3. Sox17缺失促进了缺氧环境下ECs的异常增殖和炎症激活。

图3.Sox17的缺失促进了缺氧压力下肺内皮细胞（ECs）的异常增殖和炎症激活。A，通过基因（GO）分析，前5个富集的基因，与细胞增殖相关的基因组显示为深橙色，与炎症相关的基因组显示为浅橙色。B，与细胞增殖和炎症有关的GSEA结果的点图。C，远端肺动脉血管中Ki67的免疫染色，这是一种增殖的标记，并对ECs进行量化。D，组织学图像显示Sox17i∆EC/缺氧小鼠的肺动脉血管因ECs的异常堆积而湮灭。E，远端肺动脉血管中S100A4的免疫染色及其在ECs中的定量。F，根据RNA测序数据，间质标志物没有明显的转录变化。

4. 通过调节HGF/c-Met途径挽救PAH的发病机制。

图4.抑制HGF（肝细胞生长因子）/c-Met信号传导可以防止Sox17的缺失所引起的PAH的疾病进展。A，通过基因集富集分析（GSEA；左）和GSEA图显示Sox17i∆EC/缺氧小鼠中c-Met信号的负调控（即激活）的负富集（右），排名靠前的反应组途径。B，Sox17i∆EC/缺氧小鼠远端肺动脉血管中HGF上调的代表图像。C，各实验组小鼠远端肺动脉血管中HGF+内皮细胞（ECs）的百分比。D，预防性抑制c-Met的实验时间计划。E-H，c-Met抑制联合马西坦对PAH表型的削弱与对照组小鼠相当，表现为肺动脉远端壁厚减少（E）和肌肉化（F），CD11b+细胞的肺部浸润减弱（G），并改善了RV肥大（H）在Sox17i∆EC/缺氧小鼠中。

5. c-Met抑制剂可逆转临床前PAH小鼠模型。

图5.c-Met抑制剂可逆转已建立的肺动脉高压（PAH）动物模型。A, c-Met抑制治疗的实验时间计划；B-F，通过抑制c-Met与马西坦结合，逆转了Sox17i∆EC小鼠的PAH表型，表现为壁厚减少（B）和远端肺动脉血管的肌肉化（C），CD11b+细胞的肺部浸润减少（D），改善房室肥大（E），以及降低房室收缩压（F）。E-H，在Sox17i∆EC/缺氧小鼠中，c-Met抑制联合马西坦对PAH表型的削弱与对照组小鼠相当，表现为肺动脉远端壁厚减少（E）和肌肉化（F），CD11b+细胞的肺部浸润减弱（G），并改善了RV肥大（H）。

6. PAH患者中得到验证！

图6.与对照组相比，肺动脉高压（PAH）患者的肺动脉内皮细胞（ECs）中Sox17表达受抑制，HGF（肝细胞生长因子）表达增加。A, 对照组和PAH患者的肺组织切片中的Sox17进行免疫染色。B，Sox17在肺动脉血管中的表达水平比例。C，对照组和PAH患者的肺组织切片中HGF的免疫染色。D，肺动脉血管中HGF表达水平的比例。

研究结论：

肺动脉血管中Sox17水平的下调增加了对PAH的易感性，尤其是在缺氧环境下。 该研究结果表明，HGF/c-Met信号的反应性上调是治疗PAH的一个新的可药用的目标。

图7.总结性的图示。示意图描述了Sox17在肺动脉健康中的作用，以及它的丧失通过HGF（肝细胞生长因子）上调和Notch信号传导受损导致肺动脉高血压。

研究意义：

Sox17缺失和缺氧共同诱发了小鼠中具有高外显率的PAH。此外，肺内皮细胞中的Sox17水平在PAH患者中被抑制。缺氧可能是使易感个体进一步增加PAH风险的第二击，这表明减少暴露于缺氧条件，如吸烟、阻塞性睡眠呼吸暂停或空气污染，可以作为预防策略来实施，以减少PAH的负担。抑制HGF（肝细胞生长因子）s/c-Met信号传递在预防和治疗方面都成功地治疗了实验性PAH，这意味着这一途径可能作为PAH的一个新的可药用的目标。值得注意的是，大多数PAH患者的肺动脉血管中HGF水平上调。

通讯及Last 作者：Injune Kim，韩国科学和技术高级研究所。

其实验室的主要目标是进一步了解调控血管发育、血管平衡和血管疾病的转录调节。我们专注于内皮特异性转录因子Sox7和Sox17，它们属于SoxF亚家族，以了解各种血管背景下的主要转录调节。其研究确定了Sox7和Sox17是血管发育中的促血管生成调节因子，并阐明了其表达和功能的分子机制。另外，脑动脉中的Sox17对维持成年后的血管完整性至关重要，它的缺失会导致颅内动脉瘤，这是高血压情况下出血性中风的主要原因。