PNAS：研究揭示抑制PFKFB3介導的糖酵解防治多種肺部疾病

　　肺是呼吸系統的主要器官，其借助外呼吸功能不斷為機體提供氧氣、排出二氧化碳，以維持機體血氣平衡和內環境穩定。許多病理性因素可導致肺部功能發生改變，從而導致肺部疾病甚至危及生命。目前肺動脈高壓和敗血癥致死率高，治療藥物療效差，僅能改善患者的生活質量，一些嚴重病人最終只能求助于肺或心臟移植手術。進一步深入研究肺部疾病的發病機制，開發有效的治療策略和藥物是醫藥界刻不容緩的使命。

　　北京大學深圳研究生院化學生物學與生物技術學院研究團隊通過構建內皮細胞和平滑肌細胞特異性Pfkfb3敲除小鼠，同時利用慢性缺氧誘導小鼠，復制肺動脈高壓模型。研究結果表明，內皮細胞特異性敲除Pfkfb3后，顯著降低了內皮細胞的糖酵解水平，進而抑制了糖酵解代謝產物丙酮酸的產生。丙酮酸水平降低導致對PHDs的抑制能力減弱，使細胞中HIF2A被降解增多，最終使生長因子、促炎細胞因子和細胞黏附因子的表達降低，進而抑制肺血管平滑肌細胞的異常增殖，以及肺血管周炎癥細胞的浸潤，抑制了缺氧誘導的肺動脈高壓的發展（圖1）。該研究成果于2019年6月發表在PNAS。

圖1. 內皮細胞中PFKFB3介導的糖酵解對肺動脈高壓發展的影響模式圖

　　研究團隊在另一項關于平滑肌糖酵解的研究中發現，平滑肌細胞特異性敲除Pfkfb3后，糖酵解的代謝產物乳酸含量減少，導致依賴ERK1/2的calpain-2的磷酸化激活被減少，引起肺血管平滑肌細胞中骨膠原合成減少，平滑肌細胞的異常增殖減弱，進而抑制肺動脈高壓發展過程中的肺血管重構（圖2）。該研究成果于2019年2月發表在呼吸疾病頂級期刊AJRCCM（IF16）。

圖2.平滑肌細胞中PFKFB3介導的糖酵解對肺動脈高壓發展的影響模式圖

　　研究團隊還發現，內皮細胞特異性Pfkfb3敲除可以保護小鼠免于LPS引起的敗血癥和急性肺損傷，內皮細胞PFKFB3可以通過NF-κB信號通路調控粘附因子ICAM-1、VCAM-1的表達及炎癥因子IL-1β、TNF-α的釋放，從而促進由于過度的炎癥反應造成的組織損傷（圖3）。該研究成果于2019年6月發表在Pharmacological Research。

圖3. 內皮細胞中PFKFB3介導的糖酵解對LPS引起的敗血癥的影響模式圖

　　上述系列研究全面且深入地揭示了血管細胞PFKFB3分子在多種嚴重肺疾病中的作用，為PFKFB3藥物開發及臨床應用打下堅實基礎。

　　這項研究由多位研究生包括曹亞朋和王莉娜同學協作完成，化生院洪梅老師、全軍民老師及美國喬治亞洲佐治亞醫學院血管生物學中心霍玉慶老師合作指導上述科研工作。該研究獲得深圳市科創委及美國NIH資金支持。