缺氧通过Cd74和Vegfr3诱导适应性淋巴管生成以调节肺动脉高压

Hypoxia Induces Adaptive Lymphangiogenesis via Cd74 and Vegfr3 to Modulate Pulmonary Hypertension

作者信息M Elizabeth Moss, Timothy Klouda, Yan Li, Yu Liu, Meng Tan, Yunhye Kim, Yuan Hao, Wen Tian, Mark R Nicolls, Joseph C Wu, Richard Bucala, Hong Chen, Eungjoo Lee, Karin Tran-Lundmark, Benjamin A Raby, Ke Yuan
PMID42233213
期刊Circ Res
发布时间2026-07
DOI10.1161/CIRCRESAHA.126.326822

实验完整度

包含体外细胞实验、两种动物模型、人体样本及单细胞测序等多层级证据,并进行了功能验证和机制研究。

主要模型

Prox1-tdT小鼠 Prox1-tdT-Vegfr3fl/fl小鼠 Sprague-Dawley大鼠 人皮肤淋巴内皮细胞(dLEC)

重点核对

小鼠缺氧模型:10% FiO2,持续1、2、3或6周 MAZ51给药:皮下注射10 mg/kg,隔日一次 大鼠野百合碱模型:单次注射60 mg/kg 人皮肤淋巴内皮细胞:CD74过表达或对照质粒转染 淋巴管形态分析:直径、分支数及每100μm分支数

摘要

背景:肺动脉高压(PAH)的特征是远端小动脉和动脉的过度重塑,由内皮细胞(EC)凋亡和不受控制的壁细胞增殖驱动。越来越多的证据表明PAH中存在免疫失调,但免疫系统的一个关键部分——肺淋巴管——在很大程度上被忽视了。特发性PAH(IPAH)患者常在重塑动脉附近出现异常的三级淋巴结构,但淋巴管在PAH发病机制和血管重塑中的作用仍不清楚。方法:使用淋巴内皮细胞(LEC)特异性荧光标记(Prox1-CreERT2::Rosa26-LSL-tdT)或LEC特异性Vegfr3(血管内皮生长因子受体3;Prox1-CreERT2::Vegfr3fl/fl)敲除的小鼠。通过暴露于缺氧(10% FiO2)1、2、3或6周诱导小鼠肺动脉高压(PH),并通过单次野百合碱注射在Sprague-Dawley大鼠中诱导PH。给予MAZ51抑制Vegfr3。评估右心室收缩压、右心室肥厚和超声心动图。在啮齿动物和IPAH肺切片中进行免疫荧光染色以分析LEC。重新分析了公开可用的来自人IPAH和小鼠PH的单细胞RNA测序数据集,以鉴定LEC中的差异表达基因。结果:肺淋巴管在缺氧反应中增殖、分支和扩张。使用MAZ51抑制Vegfr3或LEC特异性Vegfr3缺失可减少缺氧诱导的淋巴管生成,并与PH、右心室肥厚加重和引流受损相关。比较性单细胞RNA测序分析显示,人IPAH和缺氧诱导的PH小鼠肺的LEC簇中CD74/Cd74上调。在IPAH LEC中,CD74表达增加与FLT4增加以及VEGFR3下游MEK(丝裂原活化蛋白激酶)/ERK(细胞外信号调节激酶)信号通路激活相关。一致地,在IPAH组织的LEC中发现CD74表达增加,而人LEC中CD74过表达增强了VEGFR3表达,并与屏障通透性受损相关。结论:这些发现将适应性淋巴管生成确定为实验性PH中的保护性反应,并揭示了LEC中先前未被识别的CD74-VEGFR3信号轴。靶向淋巴功能障碍可能代表一种改善PAH预后的新治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
肺淋巴管在肺动脉高压发病机制和血管重塑中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
缺氧诱导的LEC中CD74上调,通过增强VEGFR3表达并激活其下游MEK/ERK信号通路,促进适应性淋巴管生成,但过度表达CD74会损害淋巴屏障功能。
主要证据
小鼠缺氧模型和大鼠野百合碱模型中,MAZ51抑制或LEC特异性敲除Vegfr3导致淋巴管生成减少、PH和右心室肥厚加重;人IPAH肺组织和单细胞RNA测序数据表明LEC中CD74表达增加,并与FLT4及MAPK1/ERK2表达相关。
研究意义
研究揭示了CD74-VEGFR3信号轴在肺淋巴管中的新作用,为靶向淋巴功能障碍治疗PAH提供了潜在策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

小鼠缺氧模型建立与淋巴管动态变化分析

验证缺氧是否诱导肺淋巴管生成及其动态变化。

对Prox1-tdT小鼠暴露于10% FiO2缺氧1、2、3或6周,通过iDISCO全肺成像、PCLS免疫荧光分析淋巴管形态,并通过FACS定量LEC数量。

2

Vegfr3抑制对缺氧性PH的影响

评估药理学抑制Vegfr3是否影响缺氧诱导的淋巴管生成和PH严重程度。

Prox1-tdT小鼠在缺氧条件下隔日皮下注射MAZ51(10 mg/kg)或DMSO对照,持续3周,通过右心导管测量RVSP、超声心动图评估RV功能、PCLS分析淋巴管形态。

3

LEC特异性Vegfr3敲除对缺氧性PH的影响

验证Vegfr3在LEC中的特异性功能。

使用Prox1-tdT-Vegfr3fl/fl小鼠(KO)和对照小鼠,暴露于3周缺氧,比较RVSP、RVH、淋巴管形态及Dextran-FITC清除能力。

4

大鼠野百合碱模型验证

在另一种PH模型中验证Vegfr3抑制的作用。

雄性Sprague-Dawley大鼠单次腹腔注射60 mg/kg野百合碱或对照,从第3天开始隔日皮下注射MAZ51(1 mg/只)或DMSO,共9次,分析RVSP、Fulton Index、肺血管重塑。

5

单细胞RNA测序分析

鉴定PH中LEC的差异表达基因。

重新分析公开的scRNAseq数据集(GSE210248小鼠,GSE169471人IPAH),鉴定LEC簇,比较对照组和疾病组的DEG。

6

CD74功能验证

验证CD74在LEC中对VEGFR3表达和屏障功能的影响。

在人皮肤LEC中过表达CD74(dLECCD74-OE)或对照(dLECCtrl),用MIF刺激,检测VEGFR3、VEGF-C表达,通过TEER和Dextran-FITC实验评估通透性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
他莫昔芬----
Servomex氧气分析仪Servomex--
MAZ51MCEHY-116624
徕卡VT1000 S振动切片机LeicaVT1000 S
蔡司共聚焦880 Airyscan 2Zeiss880 Airyscan 2
徕卡Thunder宽场LED显微镜LeicaThunder
奥林巴斯SLIDEVIEW VS200OlympusSLIDEVIEW VS200
Millar 1.4F导管Millar Instruments1.4F
VisualSonics Vevo 3100VisualSonicsVevo 3100
MS-550D探头VisualSonicsMS-550D
Dextran Alexa 488----
Miltenyi Biotec肺解离试剂盒Miltenyi Biotec--
gentleMACS解离器Miltenyi Biotec--
可固定活力染料eFluor 506ThermoFisher65-0866-14
PerCP-Cy5.5偶联抗小鼠CD45抗体Biolegend103132
PE-Cy7偶联抗小鼠Podoplanin抗体Biolegend127411
大鼠抗小鼠CD31抗体BD Pharmingen--
山羊抗大鼠BV605抗体Biolegend139323
UltraComp eBeads Plus补偿微球Invitrogen01333341
LSRFortessa-4色分析仪BD BioscienceLSRFortessa
Amaxa HMVEC-L核转染试剂盒LonzaVPB-1003
Miliicell ERS-2电压欧姆表EMD Millipore--
FITC偶联DextranThermo FisherD22910
Tecan Spark 10M多功能酶标仪TECANSpark 10M

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠缺氧模型
缺氧浓度(10% FiO2)、暴露时间(1-6周)、小鼠品系(C57BL/6J背景)、性别(雄性)、年龄(5周以上)
阅读提示:Methods: Hypoxia studies; Results
MAZ51处理
MAZ51剂量(10 mg/kg)、给药途径(皮下)、频率(隔日)、溶剂(100% DMSO)、开始时间(缺氧第2天)
阅读提示:Methods: Mouse MAZ51 studies
大鼠野百合碱模型
野百合碱剂量(60 mg/kg)、给药途径(腹腔)、大鼠品系(Sprague-Dawley)、性别(雄性)、体重(250g)
阅读提示:Methods: Rat MCT-MAZ51 studies
人皮肤LEC转染
质粒(pcDNA3.1-CD74或LacZ)、转染量(1μg)、细胞数量(1x10^6)、核转染试剂盒(Amaxa HMVEC-L)
阅读提示:Methods: Overexpression of CD74 in human dermal lymphatic endothelial cells
淋巴管形态分析
图像采集(共聚焦、z-stack)、放大倍数(10x)、分析软件(Aivia)、参数(直径、分支数/100μm)
阅读提示:Methods: Morphometric analysis of lymphatic vessels