Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by molecular heterogeneity and complicated pathology in multiple tissues, and remains incurable without general therapeutics. Unexpectedly, a recent large-scale genomic study identified a common risk variant in the enhancer region of Sox17, an endothelial-specific transcription factor, in 60% of patients with PAH, suggesting impaired Sox17 expression as a possible cause of PAH. Rare coding variants in Sox17 were also found in familial PAH. However, how Sox17 variants might contribute to PAH is unknown. To know the role of Sox17 in PAH development, we deleted endothelial Sox17 in adult mice and maintained them under hypoxia for 3 weeks for triggering PAH. PAH phenotypes were evaluated by assessing vascular pathology, inflammation, and cardiac remodeling. Pulmonary arterial pressure was measured using intracardiac hemodynamic catheter. For transcriptomic profiling, we performed in vivo RNA sequencing using endothelial-specific RiboTag system. We examined explanted lung tissues from PAH patients and control subjects. Sox17 levels in pulmonary arterial endothelial cells (ECs) were repressed in tissue samples from a portion of PAH patients compared with non-PAH controls. In mice, Sox17 deficiency did not induce PAH spontaneously, but hypoxia-triggered PAH with high penetrance and severity. This PAH featured hypermuscularization and EC hyperplasia in lung arterioles, pulmonary inflammation, right ventricular hypertrophy, and elevated pulmonary arterial pressure persistent even after long rest in normoxia. Mechanistically, transcriptomic profiling predicted activation of c-Met signaling in Sox17-deficient lung ECs under hypoxic stress. Importantly, hepatocyte grow factor (HGF), a ligand of c-Met, was upregulated in Sox17-deficient lung ECs. Pharmacologic inhibition of c-Met together with a vasodilator effectively attenuated pulmonary cardiovascular pathology, even in mouse subjects with established PAH. Of clinical relevance, HGF levels in pulmonary arterioles were increased in 6 of 7 PAH patients. Consistent with a common risk variant in the Sox17 locus, Sox17 levels in pulmonary arterioles were lower in some PAH patients. HGF levels upregulated by Sox17 deficiency confer a susceptibility to PAH triggered by hypoxia in mice. Given the high HGF levels prevalent in PAH patients, HGF/c-Met signaling could be a general druggable target for PAH treatment.
폐동맥 고혈압은 다양한 병태생리를 가지는 복잡한 질환이며, 아직 명확한 치료 방법이 존재하지 않는다. 최근 대규모 유전체 연구에서 혈관내피세포 특이적인 전사인자인 Sox17 유전자의 전사부위 돌연변이뿐 아니라, 인핸서 부위의 위험변이를 60%의 폐동맥 고혈압 환자에서 보고하였다. 이는 Sox17의 변화가 폐동맥 고혈압의 원인이 될 수 있음을 시사하나, 이와 관련된 연구는 아직 미흡하다. 폐동맥 고혈압에서 Sox17의 역할을 확인하고자, 우리는 마우스의 내피세포에서 Sox17을 결핍시키고 저산소에 3주간 노출시켜 폐동맥 고혈압을 유도하였다. 폐동맥 고혈압의 발생은 혈관 병리 및 심장 리모델링으로 평가하였고, 심도자술을 이용하여 폐동맥압도 측정하였다. 또한 내피세포의 리보헥산을 특이적으로 추출하여 분석하였다. 폐동맥 고혈압 환자들의 폐 조직을 분석해보면, 대조군에 비해 Sox17 발현이 폐동맥 내피세포에서 감소한 경우가 상당수 존재하였다. 마우스에서 Sox17 결핍은 단독으로는 폐동맥 고혈압을 유도하지 못했지만, 저산소에 의해 유도되는 폐동맥 고혈압을 강하게 악화시켰으며, 내피세포 증식, 혈관 주위 염증과 우심비대와 같은 병리적 소견들은 정상 산소에 노출되더라도 지속되었다. 전사체 연구에서 Sox17 결핍 및 저산소 마우스들은 c-Met 신호체계의 활성화를 보였고, 면역형광염색에서도 이들 마우스에서 c-Met 수용체에 작용하는 HGF가 증가하였음이 관찰되었다. 혈관확장제와 더불어 c-Met 신호체계를 약물로 억제할 경우, 이미 폐동맥 고혈압이 진행한 마우스에서도 병리 소견을 유의미하게 감소시켰다. 또한 실제 폐동맥 고혈압 환자 6/7 명에서 HGF 발현이 폐동맥에서 증가하였음을 확인하였다. 본 연구를 통해 Sox17 발현이 폐동맥 고혈압 환자에서 감소하였고, Sox17 결핍에 의한 HGF의 증가가 폐동맥 고혈압을 야기할 수 있음을 관찰하였다. 환자 조직에서의 결과와 더불어, HGF/c-Met 신호체계는 폐동맥 고혈압 치료의 새로운 타겟이 될 수 있음을 제안한다.
