雷帕霉素和低剂量伊马替尼联合治疗肺动脉高压

肺动脉高压 (PAH) 的特征是肺血管阻力 (PVR) 和压力进行性增加，可导致右心室功能恶化。导致 PVR 升高的主要因素包括肺血管收缩的持续增加和闭塞性肺血管重塑。与癌症通路类似，PASMC 的过度增殖和迁移增强被认为是血管重塑的主要因素。 PAH 的分子机制复杂，涉及细胞存活和增殖等多种信号通路，如磷酸肌醇 3-激酶 (PI3K)/AKT/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 (mTOR)、血小板衍生生长因子 (PDGF) 和转化生长因子(TGF)-β/骨形态发生蛋白 (BMP)。

mTOR 是一种关键的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，可响应多种细胞外刺激，包括生长因子、胰岛素、营养物质（氨基酸、葡萄糖）和缺氧应激。 mTOR 作为两种相似蛋白质复合物的关键成分发挥作用：mTOR 复合物 1 (mTORC1) 和 mTORC2。 mTORC1 调节核糖体 S6 蛋白激酶 (p70S6K) 和真核启动子 4e 结合蛋白 1 (4E-BP1)，它们分别在蛋白质翻译和细胞生长中发挥重要作用。 mTORC2 通过 AKT 的磷酸化控制细胞生长、凋亡并调节肿瘤发生。 mTOR 通路是多种疾病的主要研究焦点，包括正在进行的 mTOR 抑制剂雷帕霉素临床试验在 PAH 中。

尽管 II 期研究结果证明伊马替尼在 PAH 患者中具有合理的耐受性，但 III 期试验中出现了严重的不良事件、显着的副作用和高停药率，这清楚地表明更高剂量的伊马替尼不适合并限制伊马替尼在 PAH 治疗中的应用。此外，其他研究进一步表明，低剂量伊马替尼不会减弱实验 PH 的发展，突出了针对 PAH 中其他分子途径的重要性。虽然 mTOR 和 PDGFR 信号通路都独立地具有作为 PAH 靶向治疗的潜力，但长期接触雷帕霉素对 PDGFR 活性和 PH 发展的影响仍然未知。因此，本研究的目的是在 PAH 治疗期间短期和长期使用雷帕霉素对 PDGFR 信号传导的机制，并研究雷帕霉素和 RTK 抑制剂伊马替尼联合治疗的治疗潜力。

临床前动物实验设计：

对于 MCT 模型，在雄性 Sprague-Dawley (SD) 大鼠 (200–250 g)单次腹腔内野百合碱 (MCT) 注射50 mg/kg。对于缺氧-SU5416 模型，SD 大鼠（200–250 g）在给予单剂量 SU5416，20 mg/kg，置于缺氧条件 (O2 10%) 下 3 周。他们过渡到常氧 2 周。大鼠被随机分配到四组：单独使用雷帕霉素（2mg/kg/d），单独使用伊马替尼（10mg/kg/d），雷帕霉素（2mg/kg/d) 与伊马替尼 (10mg/kg/d) 或仅载体组合。在每个模型的最后 2 周，所有药物每天一次通过腹腔注射给药。记录终端测量值。右心室收缩压 (RVSP) 使用压力传感器导管进行测量，并用作肺动脉压的替代指标。心脏被切除和解剖以确定 RV 重量与左心室 (LV) 和室间隔 (S) 重量比的比率。

研究结果分析：

免疫印迹分析显示，短期暴露于雷帕霉素 (6h) 显着降低了 hPASMC 中 p70S6K（mTORC1 特异性）的磷酸化，但对 AKT（p-AKT S473，被认为是 mTORC2 特异性的）的磷酸化没有影响。

相比之下，较长的雷帕霉素暴露时间（>24 小时）导致 AKT (T308) 和 AKT (S473) 磷酸化的差异，T308 处 AKT 的磷酸化增加，S473 处的磷酸化减少。用雷帕霉素处理 48 和 72 小时后，hPASMC 中 PDGFRα 和 PDGFRβ 的磷酸化均增加。根据免疫共沉淀研究，长时间暴露于雷帕霉素（24-72 小时）显着抑制了 mTOR 与 Rictor 的结合，从机制上表明雷帕霉素对 mTORC2 的抑制作用。

雷帕霉素与 PDGFR 抑制剂的联合暴露，与单独使用任一药物相比，伊马替尼显着降低了 hPASMC 的增殖和迁移。

临床前研究证实了雷帕霉素联合伊马替尼在减弱 PAH 方面的疗效优于单独使用任何一种药物。具体而言，如富尔顿指数、右心室收缩压 (RVSP)、肺血管壁厚度和血管肌肉化，并减少 PASMC 中增殖细胞核抗原 (PCNA) 染色。

总之，雷帕霉素和伊马替尼都已在 PAH 患者的临床试验中进行了检测。虽然后者的结果并不理想，但雷帕霉素的试验结果仍悬而未决。从表面上看，雷帕霉素和伊马替尼似乎分别抑制了两个不相关的分子靶点，包括 mTORC1 和 PDGFR。基于我们之前的观察，我们的研究揭示了两个信号级联之间的交叉，可以利用它来潜在地开发一种新的联合治疗策略。具体而言，目前的研究证实了在体外和体内长时间暴露于雷帕霉素后，PDGFR 激活的矛盾和意外上升的发现. 虽然 mTORC1 是一个已知目标，但我们的数据表明 PDGFR 激活部分是由于雷帕霉素对 mTORC2 的额外抑制。延长雷帕霉素治疗激活 PDGFR 信号，部分通过 mTORC2 抑制。雷帕霉素和伊马替尼联合治疗可能是治疗 PAH 更有效的策略。

参考文献：

Shi Y, Gu C, Zhao T, Jia Y, Bao C, Luo A, Guo Q, Han Y, Wang J, Black SM, Desai AA, Tang H. Combination Therapy With Rapamycin and Low Dose Imatinib in Pulmonary Hypertension. Front Pharmacol. 2021 Nov 11;12:758763. doi: 10.3389/fphar.2021.758763. PMID: 34858182; PMCID: PMC8632256.