《Nature Communications》：Endothelial C-type natriuretic peptide/guanylyl cyclase-B signaling prevents pulmonary arterial hypertension
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肺动脉高压（PAH）预后不佳，亟需新机制药物。本研究聚焦于内源性内皮细胞释放的C型利钠肽（CNP）及其受体鸟苷酸环化酶B（GC-B）在PAH中的作用。通过系列基因敲除小鼠模型、细胞实验及人体数据分析，研究揭示：血管内皮CNP/GC-B信号通路缺失会加剧PAH，而外源性给予CNP-53可有效防治PAH，其机制涉及抑制促炎因子/内皮素-1表达及纠正SMAD信号失衡。该研究不仅明确了内皮CNP/GC-B轴是肺动脉稳态的关键守护者，更提示靶向此通路有望成为PAH治疗的新策略。
论文解读
想象一下，身体的细小血管像城市的交通要道，需要精确的调控来维持血液流动顺畅。当肺部这些小动脉发生异常收缩和重塑，导致压力持续升高，就形成了肺动脉高压（PAH）。这是一种致命性疾病，可逐渐导致右心衰竭甚至死亡。尽管过去几十年新药研发和治疗策略有所进展，但许多重症患者的预后依然很差，甚至需要肺移植。目前临床用药主要作用于血管扩张，但预后价值仍不理想，开发基于全新治疗机制的药物是当前PAH治疗的迫切任务。
在这一背景下，一个内源性的保护系统——C型利钠肽（CNP）信号通路，进入了研究者的视野。CNP主要由血管内皮细胞释放，与其主要受体鸟苷酸环化酶B（GC-B）结合后，可生成环磷酸鸟苷（cGMP），发挥调控血管张力、血压和血管重塑的作用。然而，内皮细胞来源的CNP在肺动脉稳态维持和PAH发展中的具体角色、其作用的靶细胞（内皮细胞还是平滑肌细胞？）以及精确的信号通路，此前仍不明确。针对这些问题，研究团队在《Nature Communications》上发表论文，系统探究了内皮CNP/GC-B信号在PAH中的保护作用和治疗潜力。
主要技术方法
研究人员综合运用了多种体内外实验模型。在体内，他们构建了内皮细胞特异性敲除CNP（CNP ecKO）或GC-B（GC-B ecKO）以及平滑肌细胞特异性敲除GC-B（GC-B smcKO）的条件性基因敲除小鼠，并利用野百合碱衍生物（MCTp）诱导和慢性缺氧（Hx）诱导两种经典小鼠肺动脉高压模型进行研究。通过右心导管术测量右心室收缩压（RVSP）、心脏超声、组织形态学分析（如血管壁厚度测量）以及实时定量PCR等技术评估PAH表型。在体外，他们使用人肺动脉内皮细胞（HPAEC），在缺氧条件下，通过siRNA敲低、CNP干预、Western blot检测信号蛋白磷酸化等手段，探究了CNP/GC-B通路的分子机制。此外，研究还分析了特发性PAH（IPAH）患者的单细胞RNA测序数据，并评估了CNP类似物CNP-53在SuHx（SU5416联合缺氧）大鼠和小鼠严重PAH模型中的治疗及联合用药效果。
研究结果
1. 内皮细胞源性CNP可防止小鼠模型PH的进展
研究人员发现，在MCTp和Hx诱导的PAH模型小鼠肺中，Nppc（编码CNP）和Npr2（编码GC-B）的mRNA表达均显著降低，提示PAH状态下CNP-GC-B系统功能受损。更重要的是，与对照组（Tie2-Cre小鼠）相比，内皮特异性敲除CNP的小鼠（CNP ecKO）在两种PAH模型中表现出更严重的PAH表型，包括更高的RVSP、右心室肥厚指数[RV/(LV+IVS)]以及更显著的肺血管壁增厚。这表明内源性内皮细胞来源的CNP对PAH的进展具有关键的保护作用。
2. 内皮细胞而非平滑肌细胞的GC-B信号可防止PH进展
为了确定CNP的保护作用是由内皮细胞还是平滑肌细胞中的GC-B介导，研究团队构建了细胞特异性敲除小鼠。结果发现，在PAH模型中，内皮细胞特异性敲除GC-B（GC-B ecKO）的小鼠PAH严重程度显著重于其对照，而平滑肌细胞特异性敲除GC-B（GC-B smcKO）的小鼠PAH表型与对照无差异。这表明CNP的保护作用主要通过内皮细胞内的GC-B信号实现。
3. 内皮CNP/GC-B信号抑制内皮素-1和促炎细胞因子的表达
基因表达分析显示，在PAH模型中，内皮CNP或GC-B缺失会加剧促血管收缩和促炎因子基因的表达上调。具体表现为，在CNP ecKO和GC-B ecKO小鼠的肺组织中，内皮素-1（Edn1）、白细胞介素-6（Il6）、趋化因子配体2（Ccl2）和转化生长因子-β1（Tgfb1）的mRNA表达水平在基础和PAH状态下均显著高于对照组。体外实验进一步证实，在人肺动脉内皮细胞中，缺氧可诱导这些基因高表达，而外源性CNP-53可通过GC-B依赖的方式抑制这种上调。
4. CNP纠正内皮细胞中SMAD信号通路的病理改变
研究进一步深入到信号传导层面。已知在PAH中，促增殖的激活素受体-SMAD2/3通路与抗增殖的骨形态发生蛋白受体II（BMPRII）-SMAD1/5/9通路之间存在失衡。本研究发现，在人肺动脉内皮细胞中，缺氧促进了SMAD2/3的磷酸化，抑制了SMAD1/5/9的磷酸化，并降低了其下游靶基因ID1的表达，同时上调了激活素A的编码基因INHBA。而CNP-53的处理可逆转这些病理变化，恢复SMAD信号平衡，并且该作用依赖于PKG（cGMP依赖性蛋白激酶）。体内小鼠实验也观察到了一致的现象。
5. 内皮CNP-GC-B信号影响PASMC的增殖和迁移
通过条件培养基和Boyden小室共培养实验，研究人员发现，来自GC-B缺陷内皮细胞的培养基，会促进肺动脉平滑肌细胞（PASMC）在缺氧条件下的增殖和迁移。而在MCTp诱导的CNP ecKO小鼠肺血管中，PASMC增殖（Ki67阳性）增加，凋亡（TUNEL阳性）减少，CNP治疗可改善这些异常。这提示内皮CNP/GC-B信号通过旁分泌机制抑制平滑肌细胞的异常活化。
6. PAH患者内皮细胞中NPPC和NPR2表达降低
对特发性PAH患者肺组织的单细胞RNA测序数据分析显示，与对照组相比，PAH患者肺内皮细胞中NPPC和NPR2的表达均显著降低。这为小鼠和细胞实验的发现提供了临床相关性证据，表明内皮CNP-GC-B信号减弱是人体PAH的一个特征。
7. CNP-53通过内皮GC-B给药可抑制PH的发展
治疗性实验表明，在MCTp和Hx诱导的PAH模型中，持续皮下输注CNP-53可有效预防对照组和GC-B smcKO小鼠PH的发展，降低RVSP和右心室肥厚。然而，这种保护作用在GC-B ecKO小鼠中完全消失，证实了CNP-53的疗效完全依赖于内皮细胞的GC-B。
8. CNP-53给药可改善啮齿类动物SuHx PAH模型，并与现有疗法具有叠加效应
在更严重的SuHx大鼠和小鼠PAH模型中，即使在PH形成后开始给药，CNP-53也显示出治疗效益，能显著降低血流动力学和形态学指标。更重要的是，在SuHx小鼠模型中，CNP-53与现有PAH药物（如内皮素受体拮抗剂马西替坦或激活素受体配体陷阱药物sotatercept）联用时，表现出叠加的疗效，进一步改善了PAH。
研究结论与讨论
本研究系统而有力地证明，内皮细胞来源的CNP及其受体GC-B构成的信号轴，是抵御肺动脉高压发生发展的关键内在屏障。在PAH病理状态下，该通路功能受损，导致内皮稳态失衡，表现为促炎因子（如IL6、CCL2）、促增殖/收缩因子（如ET-1、TGFB1、激活素A）表达上调，以及SMAD2/3与SMAD1/5/9信号通路平衡被打破，最终促进血管重塑和PAH进展。其保护作用主要依赖于内皮细胞自身的GC-B/cGMP/PKG信号，而非平滑肌细胞中的GC-B。
这项研究的意义重大。首先，它明确解析了内皮CNP/GC-B轴在肺动脉稳态中的核心保护作用，为理解PAH的病理机制提供了新视角。其次，研究揭示了该通路通过调控炎症、内皮素系统和SMAD信号平衡等多重机制发挥作用，连接了PAH发生发展中的多个关键环节。最重要的是，研究结果具有直接的转化医学价值：外源性给予长效CNP类似物CNP-53，在多种PAH动物模型中均显示出良好的预防和治疗效果，且与现有临床药物具有协同作用，这为开发靶向CNP/GC-B通路的新型PAH治疗策略提供了坚实的临床前依据。未来，针对该通路的药物（如GC-B激动剂或CNP类似物）有望成为PAH治疗武器库中的新成员，特别是对于现有疗法反应不佳的患者。
