马双双、杨沛然、翟振国

国家呼吸医学中心、中国医学科学院呼吸病学研究院、中日医院呼吸中心

 

2021年，在肺动脉高压领域，无论是临床研究、转化医学研究，都有很多新启示、新思路，为未来的发展提供了新的研究方向。肺动脉高压领域临床研究以多中心研究为亮点，深入讨论了治疗方式（靶向治疗、手术治疗、运动训练等）对肺动脉高压患者预后的影响；COMPERA 2.0的危险分层模型为动脉性肺动脉高压（PAH）患者的临床管理提供了标准化的评估手段；基础与转化研究领域揭示了新型的治疗靶点。接下来我们将对2021年度几项重大研究的进展进行回顾。

 

第一部分

肺动脉高压（PH）临床研究

 

01

运动训练对动脉性肺动脉高压(PAH)和慢性血栓栓塞性肺动脉高压(CTEPH)患者的6min步行距离（6MWD）、生活质量(QoL)和耗氧量产生有益影响。

 

肺动脉高压，包括动脉性PAH和CTEPH患者的低强度运动训练已被很多研究证明能提高生活质量(QoL)、运动能力、下肢肌肉的力量，并有可能改善血流动力学。

 

基于已经发表的随机对照试验和队列研究^[1-4]，对于PAH和CTEPH患者，运动训练是靶向药物治疗之外的一种有价值的补充。在2021年欧洲肺动脉高压指南中，专门的低剂量运动训练已经作为重要的推荐意见（IIa级B级推荐）。但大多数欧洲国家的PH患者都不能进行康复治疗，也缺乏多中心研究来评估运动训练在不同国家、不同医疗系统的效果。

 

2015年，德国Ekkehard Grunig团队联合10个欧洲国家的11个中心开展了一项前瞻性、随机、对照、多中心的研究^[5]，旨在评价运动训练对PAH和CTEPH患者的疗效和安全性。这项研究是迄今为止最大规模的，第一个多中心的关于肺动脉高压患者运动训练效果的随机对照研究。

 

从2015年10月至2019年11月，共有129名患者参加研究，其中对照组61名，训练组68名。主要终点为6MWD变化，训练组较对照组明显改善(P<0.0001)。次要终点：在生活质量评分(36项心理健康调查)，WHO功能分级和CPET峰值耗氧量(P=0.048)方面，与对照组比较均有改善。训练组患者肺动脉收缩压较对照组明显降低(P=0.002)。

 

图1.流程图

 

同时，本研究也存在局限性，不能排除潜在的纳入偏见；另一个局限性是丢失的数据量，包括非侵入性血流动力学。尤其对于PH时运动训练的血流动力学改变，需要进一步的数据，最好包括右心导管术。由于组织原因，并不是所有的中心都能够对6MWD进行盲法评估。虽然训练组的患者在研究期间发生严重不良反应的频率更高，退出率也更高，但各组之间的不良反应总数没有差异。没有一例AEs或严重的AEs与训练干预有关。出于安全方面的考虑，活动范围非常有限的病情严重恶化的患者不包括在这项研究中。因此，不能排除对更活跃的患者的选择偏见。由于对照组大部分病人在完成终点检查后可参加运动训练计划，故未能提供训练组与对照组比较的长期数据。没有每日体力活动测量，因此，无法量化运动训练后一般活动量是否增加。

 

专家点评

 

本研究的结果与之前的报道一致，运动训练对肺动脉高压是有效的。当然，运动训练的全面实施，需要所有参与中心的经验丰富的肺动脉高压专家、多学科团队以及完善的康复设施。需要进一步探讨运动训练对血流动力学、尤其是对不同亚型肺动脉高压血流动力学的影响。

 

为不同类型的肺动脉高压实施标准化培训计划也至关重要。本研究的各中心主要来自欧洲国家，是由肺动脉高压中心和康复中心的专家共同发起的，其目的是为住院的肺动脉高压患者的康复寻求解决方案和管理手段。康复在大多数国家并不是医疗保险系统报销计划的一部分。因此，本研究只是为肺动脉高压患者寻求实施运动训练计划的第一步，但是这一步非常重要，如果确实有效，将为肺动脉高压患者的康复提供有价值的数据基础。

 

02

系统评估氧通路，阐明CTEPH患者在肺血管干预（PEA、BPA）前后功能受限的原因。

 

运动不耐受是CTEPH患者的一种限制性症状，发病机制常被归结为通气/灌注不匹配、肺血管阻力增加、右心功能障碍和解耦联等。在治疗上，肺动脉血栓内膜剥脱术（PEA）和球囊肺动脉成形术（BPA）可显著改善肺功能状态、血流动力学和总生存期。然而，尽管肺血流动力学正常化，但运动能力通常不会恢复到预计的年龄水平。

 

发表在Circulation上的一项研究^[6]，纳入了20名CTEPH患者，10名健康参与者，使用运动心脏磁共振 (CMR) 成像和同步有创血流动力学监测，在CTEPH患者与健康参与者中量化O2从口腔到线粒体的转运步骤，量化肺血管干预对O2通路各个组成部分的影响（图2）。 

 

图2

 

结果显示，CTEPH患者的运动能力（由CPET定义为峰值VO2）显著降低（P＜0.0001）；CTEPH患者的外周总O2（定义为Q和动脉O2含量的乘积）显着降低（P＜0.0001）；CTEPH患者的平均骨骼肌扩散能力（DM）比对照组低（P=0.005）；CTEPH患者的运动峰值Q值仍然受损，未达到正常值，为对照组运动峰值Q值的60±17%。 

 

此研究证明了CTEPH患者不仅由于肺死腔通气以及心输出量增加变少，在运动期间O2输送显著受损，而且还表现出外周O2提取的重要功能障碍。肺血管干预通过增强O2传递增加VO2峰值，而外周因素没有变化。

 

对未来研究的思考

 

该研究提示我们，CTEPH 患者运动不耐受不仅与中枢性心肺功能障碍有关，而且与外周提取O2的能力有关；由于运动期间肺氧摄取增加和心输出量增加，肺血管干预与外周肌肉氧输送显著改善相关；在评估以运动能力作为终点状态的新疗法或干预措施时，对肺血管疾病患者的研究应包括运动训练（即心肺康复）以优化治疗效果。同时也为我们打开了从其他途径评估肺血管干预措施（PEA、BPA）重要性的新思路。

 

03

美国首个慢性血栓栓塞性肺动脉高压注册中心(US-CTEPH-R)的研究显示，肺动脉血栓内膜剥脱术（PEA）对于可手术的CTEPH患者具有良好的预后和较低的围手术期死亡率。

 

CTEPH是肺动脉高压的一个重要诊断亚型，其主要特征是肺动脉阻塞，形成纤维化、机化的血栓物质和血管重构，导致肺动脉高压和右室衰竭。

 

欧洲CTEPH注册中心的研究人员描述了新诊断的欧洲和加拿大CTEPH患者的流行病学、危险因素和预后^[7]。但随着内科和外科治疗方法的进展，包括靶向药和BPA的应用，以及美国和欧洲在CTEPH管理方面的差异，美国首个慢性血栓栓塞性肺动脉高压注册中心（US-CTEPH-R）成立了，它是一个现代的CTEPH注册中心，涉及30个PH中心。

 

2021年11月，《CHEST》杂志发表了一项多中心、前瞻性、纵向、观察性的登记注册研究^[8]，该研究自2015年4月至2018年3月，共纳入750例美国新近诊断(<6个月)为CTEPH的患者，讨论了可手术患者、不能手术患者在基线特征和1年后随访结局有何不同。

 

如图3所示，经评估后，可行PEA手术的患者有654名(87.2%)，接受手术的患者566名 (75.5%)，其中88名(11.9%)患者因各种原因未能接受手术（可手术/非手术患者）；96名(12.8%)患者不能手术。

 

图3

 

结果显示，不能手术和可手术/非手术患者年龄均大于手术患者(均P<0.001)，更有可能患有COPD和/或癌症病史。3组间WHO功能分级和6MWD差异无统计学意义。在诊断评价方面，与手术患者相比，不可手术和可手术/非手术患者的灌注缺损较小。与手术和不能手术的患者相比，可手术/非手术患者中局限于一个肺的灌注缺损更常见。除mPAP在手术组比可手术组/无手术组更高，心脏指数在手术组比不可手术组更低外，三组的血流动力学基线相似。随访1年后，与不能手术的患者相比，手术患者接受氧气、利尿剂或肺动脉高压靶向治疗的可能性较小（图4）。1年后接受手术的患者达到WHO组织功能1级或2级的比例高于不能手术组和可手术/非手术组(P<0.001，图5)。

 

图4

 

图5

 

这是美国首个慢性血栓栓塞性肺动脉高压注册中心(US-CTEPH-R)的研究，是对美国CTEPH患者评估的一次“真实世界”描述的尝试。经过对美国CTEPH患者评估、管理和为期1年的随访，数据显示，PEA对于可手术的CTEPH患者来说，具有良好的预后和较低的围手术期死亡率。

 

对未来研究的思考

 

US-CTEPH-R是PH的学术中心，提供更先进的PAH和CTEPH疗法，因此可能增加该中心手术患者的比例。同时，BPA是在试验进行期间在美国出现的一种新疗法，US-CTEPH-R中的少量BPA受试者可能无法更好的反映出BPA目前在CTEPH治疗中所起的作用。同时，在评估CTEPH患者是否可行手术操作方面，不同中心之间也存在差异，因此需要在有经验的中心进行系统评估，对于一个中心评估认为不适合手术治疗的 CTEPH 患者，可能需要推荐到另一家更有手术经验的中心进行2次评估。

 

04

Selexipag对于不能PEA手术或PEA/BPA治疗后仍有持续性／复发性PH的CTEPH患者有较好的耐受性和安全性。

 

PEA是CTEPH最有效的一线治疗方法，BPA适用于无法行PEA手术的CTEPH患者，但对于不适宜PEA或PEA/BPA治疗后仍残留有PH的CTEPH患者的治疗选择仍然有限。Selexipag是一种经批准用于PAH的口服选择性IP受体激动剂，是CTEPH的潜在靶向药物。

 

为评价Selexipag在不适宜PEA或PEA/BPA治疗后仍残留有PH的CTEPH患者的有效性和安全性，2016年至2019年，日本进行了一项多中心、随机、双盲、安慰剂对照的III期临床研究^[9]，在42个中心共纳入78例患者（图6）。

 

图6

 

研究结果中主要终点为从基线检查到第20周治疗后静息肺血管阻力（PVR）的变化，与安慰剂组相比，selexipag组的PVR显著降低（P=0.006，图7）。所有亚组分析均表明selexipag对PVR具有一致的有益作用（图8）。

 

图7.第20周治疗后静息肺血管阻力（PVR）的变化

 

图8.各亚组PVR较基线变化

 

关于次要终点（PVRI、心脏指数、TPR、SvO2和Borg呼吸困难指数评分），在治疗20周后，与安慰剂组相比，selexipag组有显著改善（P均＜0.05）。相比之下，两组在mPAP、mRAP、6MWD、NT-proBNP或EQ-5D-5L的变化方面没有观察到显著差异。在大多数患者中，WHO功能分级在整个20周的治疗期间保持不变。

 

在安全性评价方面，selexipag组39例患者中有35例（89.7%）出现不良反应。在selexipag组的不良反应发生率>10%为头痛（53.8%）、腹泻（41.0%）、恶心（33.3%）、不适（23.1%）、下颚疼痛和食欲下降（20.5%）、肌痛和呕吐（15.4%）和关节痛（10.3%）。这些反应与服用前列环素类似物时通常观察到的反应相同。大多数不良反应发生在治疗的早期和低剂量。通过对症治疗，大多数患者在不中断研究药物的情况下得到改善或恢复。

 

以往的关于靶向药物治疗CTEPH的随机对照研究纳入的更多的是不能PEA或PEA后出现持续性／复发性PH的患者，而此项研究也纳入了BPA治疗后仍残留有PH的CTEPH患者，为支持selexipag 对于不适宜PEA或PEA/BPA治疗后仍残留PH的CTEPH患者的药物治疗提供了重要的新证据。

 

对未来研究的思考

 

未来仍需要更大样本的国际多中心随机对照试验的长期随访数据来验证此靶向药物对于不能行PEA或PEA／BPA治疗后持续性／复发性CTEPH患者的有效性及安全性。靶向药物联合治疗是否有进一步的疗效，BPA术前或术后使用靶向药物治疗是否有进一步获益，这些都需要更多的随机对照试验去证实。

 

05

COMPERA 2.0的4分法危险分层模型，较原来的3分法模型，能更敏感地反映危险分层中预后相关变化。

 

在动脉性PAH患者的管理中，危险分层至关重要。目前的欧洲指南提出了“3分法”模型，根据1年预期死亡率将患者分为低、中、高危3个层次。然而，使用这个模型，大多数患者被归类为中危。该项研究探讨了在“3分法”基础上进一步改良的“4分法”，将中危分为中低危和中高危 。

 

如表1所示，COMPERA 2.0研究^[10]共有1655名PAH患者被纳入分析，中位[Q1， Q3]观察时间为2.6年。随访期间，死亡640例(38.7%)，肺移植21例(1.3%)，失访90例(5.4%)。对于整个队列，Kaplan-Meier估计诊断后1年、3年和5年的生存率分别为91.1%、70.7%和55.2%

 

表1

 

总体而言，从基线到首次随访，危险分层有所改善。当将3分法应用于当前数据集时，440例(31.1%)患者改变了他们的危险分层类别，从基线到首次随访的危险分层风险变化与长期死亡风险的变化相关（图9）。

 

图9

 

采用改良的4分法，产生了更细微的分层，695例(49.2%)患者从基线到首次随访改变了他们的危险分层。其中263例(18.6%)患者在中低危和中高危之间改变。这些风险变化(包括中低和中高危之间的变化)与长期死亡风险的变化相关（图10）。

 

图10

 

值得注意的是，995例基线时为高危或中高危的患者，只有75例(7.5%)在随访时改善为低危，但n=216例(21.7%)改善为中低危。在这组患者中，与没有改善其危险分层的患者相比，随访时达到中-低危的患者死亡可能性降低了41.3% (HR: 0.587，95% CI: 0.459~0.749)。

 

总之，对WHO、心功能分级FC、6MWD和BNP或NT-proBN等指标进一步细化，得到的4分法危险分层模型，较原来的3分法模型，能更敏感地反映危险分层中预后相关变化。

 

专家点评

 

危险分层为动脉性PAH患者的临床管理提供了标准化的评估手段，已成为我们PAH患者管理中的重要工具。COMPERA 2.0的危险分层模型来自于欧洲注册登记研究，将原有3分法中的中危进一步细化为中低危、中高危。虽然该研究缺乏标准的随访，也无法保证所有数据的完整性，但这个来自真实世界研究的危险分层还是敏感地反映了分层与生存率之间的密切关系。

 

任何的危险分层均应服务于临床，其建立需要有充足的临床循证依据，保证其科学性，同时也要有较高的临床可操作性，以便于推广实用。COMPERA 2.0中采用的数据均来自相关研究，且为临床上常用的无创指标，期待有更多的临床应用来验证、推广这一模型。

 

第二部分

肺动脉高压（PH）基础与转化研究

 

01

研究首次在单细胞分辨率下揭示了PAH大鼠模型肺中基因和途径的特有和共有的失调，评估其与人类PAH的相关性，并对候选药物进行预测。

 

动脉性PAH目前仍然是一种无法治愈的进行性疾病，其以严重的肺血管重构为特征，患者通常生活质量较差，且长期预后不佳。PAH疗法的缺乏可能是由于我们对致病细胞类型及其特定分子途径的了解有限。人们越来越认识到，除了肺血管细胞外，包括免疫细胞在内的肺内其他类型细胞也可能在PAH和其他肺部疾病中发挥重要作用。

 

单细胞转录组测序（scRNA-seq）已然是精准科学研究的利器，它不仅可以精细化表征细胞图谱，还可以增强我们对临床前动物模型的分子理解，从而促进动物模型的合理使用。

 

2021年4月15日Jason Hong等人^[11]在《美国呼吸与重症医学杂志》（Am J Respir Crit Care Med）发表了利用单细胞测序研究PAH大鼠模型肺的细胞和分子特征的文章。研究者对两种常用PAH模型（SuHx和MCT大鼠）和对照组大鼠肺组织进行单细胞转录组测序，以确定改变的基因和细胞类型，然后通过流式细胞分选、RNA原位杂交和免疫荧光等方法进行验证。该研究从疾病相关的基因数据库筛选出涉及PAH的基因，并证明了这些PAH相关的基因在本研究大鼠的scRNA-seq中也高度表达。然后使用Mergeomics进一步将大鼠scRNA-seq与PAH GWAS整合，评估了大鼠PAH模型与人类PAH的相关性，证明与人类PAH发病机制有关。同时，该项研究预测并确定了潜在的候选药物，在筛选出的2429种化合物中，对SuHx非经典单核细胞中差异表达基因逆转作用最强的药物是曲前列环素，它是目前使用的最有效的PAH靶向疗法之一。

 

作者在单细胞分辨率下揭示了两种常用大鼠PAH模型肺中特有及共有的基因表达和通路激活，并证明了它们与人类PAH病理生物学和药物的相关性。该研究将有助于指导这些临床前模型在未来的PAH转化研究中的应用。

 

02

NEDD9-p-选择素的蛋白-蛋白相互作用是抑制血小板-肺内皮细胞黏附和血栓栓塞性血管重构的可调控靶点。

 

活化的血小板和内皮细胞之间的相互作用是许多肺血管疾病的关键致病机制，在以肺血栓栓塞及重塑为特征的临床疾病中也很常见。在肺循环中，低氧可引起血管内皮损伤及功能障碍，然而，有关低氧条件下血小板与内皮细胞相互作用的分子机制研究很少。

 

为确定血小板-肺动脉内皮细胞黏附和血栓重塑机制中对低氧敏感、可调控的介质。Alba等^[12]利用网络医学（Network medicine）分析低氧肺动脉内皮细胞中的蛋白相互作用。基于液相色谱质谱和微尺度热电泳数据，研发可抑制血小板内皮黏附的新抗体，并在CTEPH患者细胞和三种动物模型体内测试该抗体。 

 

研究发现NEDD9是一种可调控血小板-内皮细胞黏附的介质，参与缺氧、血小板活化和血栓栓塞重构等病理生理过程。揭示了NEDD9可能是限制致病性血小板-内皮细胞聚集物形成的一个新型的治疗靶点。阐述了一种新的血栓形成前的致病分子机制，该机制与以缺氧、血小板活化、内皮功能障碍为特征的疾病（包括CTEPH）有关，这对包括CTEPH在内的缺氧信号通路激活的疾病具有潜在的治疗意义。

 

图11.抑制NEDD9可限制体内血小板-内皮细胞聚集物形成，和减轻肺动脉高压及体内慢性血栓栓塞重构

 

专家点评

 

本文报告了哈佛医学院Maron团队所开展的一系列NEDD9相关研究的最新进展，该团队前期曾发表“NEDD9靶向COL3A1以促进内皮纤维化和肺动脉高压”及“循环中的NEDD9在肺动脉高压中升高：一项多中心、回顾性分析”等研究成果^[13，14]。本文发表时广州医科大学王健教授、杨凯副教授以及UCSD Jason Yuan教授曾点评，提出鉴于NEDD9是一种非催化支架蛋白，可能直接或间接地与其他膜蛋白和信号蛋白（除P-选择素外）相互作用，导致CTEPH和PAH患者血小板活化和血栓栓塞相关的肺血管重构。

 

本文在动物模型中证明用特异性抗体阻断NEDD9可以破坏血小板-PAEC之间的黏附，抑制血栓介导的血管重构。在未来的研究中，需要进一步验证在有原位血栓的PAH患者和有微血管病变的CTEPH患者中，靶向NEDD9是否能抑制微血管血栓形成和栓子相关的内膜损伤。

 

参考文献：

 

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8. Kerr KM， Elliott CG， Chin K， et al. Results From the United States Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension Registry: Enrollment Characteristics and 1-Year Follow-up. Chest. 2021;160(5):1822-1831. doi:10.1016/j.chest.2021.05.052

 

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12. Alba GA， Samokhin AO， Wang RS， et al. NEDD9 Is a Novel and Modifiable Mediator of Platelet-Endothelial Adhesion in the Pulmonary Circulation. Am J Respir Crit Care Med. 2021 Jun 15;203(12):1533-1545. doi: 10.1164/rccm.202003-0719OC. PMID: 33523764; PMCID: PMC8483217.

 

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