Circulation Research| 肺动脉高压内皮细胞的调控新机制
肺动脉高压(PH)是一种以肺血管阻力进行性增加和肺血管重塑为特征的致死性心血管疾病，动脉性肺动脉高压发病机制中内皮功能障碍的关注度日益增加，而内皮细胞（EC）中的BMP/TGF-β信号参与PAH发病机制在很大程度上仍然未知。近日西安交通大学第一附属医院袁祖贻教授团队在Circulation Research（IF=23.2）上发表文章“MED1 Regulates BMP/TGF-β in Endothelium: Implication for Pulmonary Hypertension”，描述了辅激活子MED1与转录因子KLF4协同作用，通过调节染色质重塑和增强子-启动子的相互作用调控内皮细胞功能，揭示了MED1通过BMP/TGF-β通路促进PH发展的调控机制。值得注意的是，在本研究中，作者使用了汉恒生物提供的腺病毒在细胞和小鼠肺部过表达MED1。
接下来，我们一起看看研究结果。
首先，作者对IPAH患者、SU5416/缺氧诱导PH的小鼠或大鼠，以及MCT诱导PH的大鼠肺组织进行检测后发现，相较于对照组，MED1蛋白和mRNA在患病组织中显著降低。qPCR和GEO数据集证明在IPAH患者的肺内皮细胞中MED1 mRNA表达降低，这些结果表明，MED1在PAH患者和实验PH动物的肺血管内皮中存在显著下调。
图1.PH啮齿动物模型和IPAH患者的MED1表达降低
接下来，作者对敲低MED1的PAEC进行RNA-seq，发现MED1与BMP/TGF-β信号相关，且相关分子在MED1敲低的内皮细胞中下调。si转染PAEC和敲除动物实验也证明MED1的敲低或敲除降低了BMPR2，ERG（ETs相关基因）和TGFBR2的mRNA和蛋白质水平，这些水平随着Ad-MED1的过表达而恢复。
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在进行了TF结合位点分析和免疫共沉淀后，作者发现MED1参与重要的内皮稳态调节因子KLF4介导的反式激活。过表达KLF4的ChIP-seq结果显示启动子的MED1与真染色质富集区域相似，ChIP-qPCR结果显示BMPR2、ERG以及TGFBR 2的位点都存在显着的MED1/KLF4结合。敲低MED1或KLF4后，过表达另一基因不增加这几个基因mRNA的表达。这表明MED1参与了BMPR2、ERG和TGFBR2的KLF4反式激活。
图3.MED1介导KLF4调控BMPR2、ERG和TGFBR2
在对HUVEC进行HiC数据库分析染色质联系和ChIP-seq后发现，BMPR2、ERG和TGFBR2启动子上游DNA片段都可能存在远端增强子区域与H3K27ac、MED1和KLF4结合。PAEC中的MED1敲低阻碍启动子-增强子相互作用，而低氧也减弱了启动子-增强子相互作用、KLF4结合、Pol II募集以及靶基因的转录功能。这表明MED1促进启动子的KLF4反式激活。
图4.MED1通过增强子-启动子相互作用调节BMPR2、ERG和TGFBR2
随后，作者使用EC特异性敲除MED1小鼠验证了MED1对实验型PH发展的影响。对野生型小鼠相比，MED1的EC特异性缺失加剧了SuHx诱导的PH，包括显著上升的右心室收缩压（RVSP）、Fulton指数、PA壁厚度和肺血管重塑程度，并抑制了肺组织中BMPR2、ERG和TGFBR2蛋白和mRNA的表达。使用腺病毒在小鼠肺组织中过表达MED1显著改善MCT或SuHx诱导的PH，并在转录水平上显著促进了由SuHx阻碍的BMPR2、ERG、TGFBR2和pSmad1/5/8的表达。
图5.内皮中MED1缺乏加重小鼠的肺动脉高压
图6.MED1过表达改善小鼠的肺动脉高压
在本研究中，作者利用高通量测序以及一系列表型检测，在体内和体外验证了MED1/KLF4对BMP/TGF-β信号通路中的BMPR2、ERG和TGFBR2的表观遗传和转录调节，从而证明MED1在肺动脉高压的保护作用。作者的研究对于内皮功能障碍的机制研究提供了新的见解，为临床治疗肺动脉高压疾病提供了新思路。
