肺动脉高压（PH）属于恶性心血管疾病，核心病理特征为持续性肺血管结构重塑、肺循环压力升高，最终诱发不可逆右心衰竭。当前临床靶向药物多仅能发挥单纯肺血管扩张作用，难以从根源阻断血管重构进程，患者远期预后较差。因此，挖掘调控肺血管内皮稳态的全新分子通路、开发针对性干预靶点成为PH领域亟待突破的关键方向。

2026年6月，山东大学研究团队在Circulation上在线发表了题为”Endothelial SHMT2 Drives Pulmonary Vascular Remodeling Through Noncanonical Pathway in Pulmonary Hypertension”的研究文章，采用”临床蛋白质组学发现-体内功能验证-非代谢机制解析-虚拟筛选药物-疗效验证“的全链条研究思路，阐明了SHMT2（丝氨酸羟甲基转移酶2）通过其非经典代谢功能——作为BRISC去泛素化酶复合物组分，去除RhoB蛋白K181位点的K63连接泛素链，抑制RhoB溶酶体降解，从而促进内皮屏障功能障碍和血管重构，为理解PH发病机制和干预靶点提供新视角。（麦特绘谱提供代谢流[2,3,3-D₃]- Serine检测服务）

研究设计

图1. 技术路线

研究结果

1. 蛋白质组学发现关键线索：SHMT2是与PH相关的致病蛋白

为了寻找与PH相关的关键蛋白，首先对缺氧处理的人肺动脉内皮细胞（hPAEC）进行了蛋白质组学分析，鉴定出1287个差异表达蛋白。通过三重筛选标准（缺氧显著上调、肺/心脏高表达、参与代谢调控），锁定SHMT2作为候选靶点。

为验证其临床相关性，对PH患者肺组织进行免疫荧光染色，发现SHMT2主要表达于内皮细胞，且其表达水平与平均肺动脉压呈显著正相关。在三种PH模型（缺氧小鼠、MCT大鼠、SuHx大鼠）的肺组织中，SHMT2蛋白表达均显著上调。体外实验进一步证实，缺氧处理hPAEC可时间依赖性诱导SHMT2表达升高。这些结果表明，内皮SHMT2是PH的潜在致病因子。

针对上游调控通路的实验显示，缺氧可同步升高HIF‑1α与HIF‑2α，但只有敲低HIF‑1α能完全阻断缺氧带来的SHMT2上调，ChIP‑qPCR实验进一步直接证实，缺氧环境下HIF‑1α可特异性结合SHMT2基因启动子区域，直接启动其转录过程。

图2. 内皮细胞SHMT2在多种PH模型中上调

2. 内皮特异性敲除SHMT2缓解PH，过表达加重PH

为了明确SHMT2在PH中的功能，研究者构建了内皮细胞特异性Shmt2敲除小鼠（Shmt2^ECKO）和AAV9-ICAM2介导的内皮特异性过表达模型。缺失保护效应方面：Shmt2^ECKO小鼠常氧下无表型，缺氧后右室收缩压（RVSP）、肺动脉肌化等指标均显著低于对照。过表达致病效应方面：AAV9-ICAM2-Shmt2小鼠缺氧后RVSP、右心室肥厚、肺动脉肌化显著加重。

为进一步验证治疗潜力，研究者在大鼠模型中开展基因治疗（注射AAV9-Shmt2-shRNA）：MCT大鼠（造模前2周给药）mPAP、RVSP、壁厚度、肌化比例、RV肥厚均显著改善；SuHx大鼠（PH建立后给药）同样显著缓解血流动力学和病理指标。这些结果证实内皮SHMT2是PH发生发展的必需驱动因子，SHMT2沉默对PH兼具预防和治疗价值。

图3. 内皮细胞特异性缺失SHMT2可改善低氧诱导的小鼠PH，而SHMT2过表达则加重PH

3. 非经典功能揭秘：SHMT2通过非代谢机制调控内皮屏障

为了解析SHMT2调控内皮功能的分子机制，对si-SHMT2的蛋白质组学结果进行分析，发现差异蛋白主要集中在应力纤维组装、内皮屏障稳态、上皮间质转化相关通路，且差异蛋白多分布于细胞质与细胞膜，线粒体占比仅6.7%，提示SHMT2的功能可能超越经典代谢范畴。

为进一步验证SHMT2经典代谢与非代谢功能，开展了一系列功能实验：

补充一碳代谢中间体（甲酸盐+甘氨酸）可挽救SHMT2敲除导致的增殖缺陷，但无法挽救内皮屏障功能障碍；

SHMT2酶活突变体K95Q/K280Q（这两个位点是SHMT2酶活性中心的关键残基，突变后SHMT2失去催化丝氨酸→甘氨酸的能力）过表达仍可逆转SHMT2敲除的屏障保护效应；

胞质异构体SHMT2α（无线粒体靶向序列，无法进入线粒体）过表达：[2,3,3-D₃]-丝氨酸代谢流结果显示其不改变胞质或线粒体一碳代谢通量（M+1和M+2 dTTP比例均未变），但仍显著诱导内皮高渗透性和应力纤维形成。

体内验证显示，AAV9-ICAM2-Shmt2α过表达加重缺氧诱导的RVSP、RV肥厚和血管重塑，TEM显示内皮紧密连接破坏。这些结果表明SHMT2促进缺氧诱导的内皮屏障功能障碍主要依赖非经典功能，即非其一碳代谢酶活性。

图4. SHMT2通过非经典代谢功能，介导缺氧诱导的hPAECs内皮屏障的破坏

4. RhoB是SHMT2非经典功能的关键介导分子

为了找出SHMT2非经典功能的下游效应分子，对si-SHMT2蛋白质组学结果进行筛选发现：RhoB——其在SHMT2敲低后蛋白丰度显著下调，但mRNA水平无变化，说明SHMT2在蛋白降解环节调控RhoB。

细胞双向验证实验显示，SHMT2与胞质SHMT2α过表达均可上调RhoB蛋白；细胞回补实验证实，敲低RhoB能够完全消除SHMT2α过表达引发的应力纤维增多与内皮高渗漏。体内通路回补实验分为两组，在内皮Shmt2敲除小鼠中特异性过表达RhoB，原本敲除带来的肺动脉高压保护效应被完全逆转，小鼠右室压力、右心肥厚、血管肌化与肺内皮渗漏再次加重，电镜可见内皮连接破损；反之，在SHMT2α内皮过表达小鼠中特异性敲低RhoB，肺动脉高压表型显著缓解，伊文思蓝渗漏减少，内皮紧密连接结构恢复完整，证实SHMT2通过调控RhoB驱动肺血管重构。

图5. RhoB在体内介导SHMT2相关的内皮屏障功能障碍和肺动脉高压

5. SHMT2-BRISC复合物去除RhoB的K63泛素化

在确认RhoB是SHMT2下游关键效应分子，且SHMT2通过非代谢功能调控RhoB蛋白水平后，研究进一步深入探究了SHMT2究竟如何调控RhoB蛋白稳定性的分子机制。

降解途径鉴定：SHMT2敲除后RhoB mRNA水平不变而蛋白水平下降，提示存在转录后调控。放线菌酮（CHX）追踪实验证实SHMT2/SHMT2α显著延长RhoB蛋白半衰期。使用多种降解途径抑制剂发现，只有溶酶体抑制剂（氯喹、NH4Cl）能阻断SHMT2敲除诱导的RhoB下降，而蛋白酶体抑制剂均无效，表明SHMT2通过抑制溶酶体途径降解来稳定RhoB。

蛋白互作及结合位点定位：共免疫沉淀（Co-IP）证实SHMT2与RhoB直接结合，缺氧增强二者相互作用。共聚焦显微镜显示二者在hPAEC中存在明显共定位。通过截短突变体实验精确定位：SHMT2的N端区域（aa 22-300）和RhoB的C端区域（aa 141-196）介导二者结合。

BRISC复合物介导去泛素化机制：SHMT2为BRISC去泛素化复合物组分，BRCC36为该复合物催化亚基；敲低BRCC36可阻断SHMT2α上调RhoB的作用。泛素化检测显示：SHMT2/SHMT2α负向调控RhoB泛素化水平；机制分型证实，该复合物特异性清除RhoB K63型多聚泛素链，不作用于K48泛素链，契合K63泛素链介导底物溶酶体降解的经典机制。

泛素化关键靶位点验证：针对RhoB结合区段（141-196aa）4个赖氨酸位点定点突变，结果显示K181位点为核心功能位点：RhoB-K181R突变体本底K63泛素化水平极低，且SHMT2无法调控该突变体泛素化水平，证实K181是BRISC复合物去除RhoB K63泛素化的核心位点。

图6. RhoB的K181残基是SHMT2抑制K63连接的RhoB泛素化的关键

6. 虚拟筛选与药物验证：Namodenoson靶向SHMT2-RhoB通路

研究依托SHMT2-BRISC复合体晶体结构开展十万级小分子虚拟筛选，初筛得到200个候选化合物，结合临床应用前景缩小至27个，最终筛选出Namodenoson。体外细胞分子实验显示，Namodenoson可阻断 SHMT2 与RhoB的相互作用，恢复RhoB的K63泛素化修饰，加速RhoB降解；[2,3,3‑D₃]-丝氨酸代谢流示踪结果证实，Namodenoson不影响线粒体与胞质一碳代谢通量，仅靶向抑制SHMT2的非代谢互作功能。

在MCT大鼠预防模型和SuHx大鼠治疗模型中，Namodenoson都展现出改善PH指标的治疗效果。靶点特异性验证表明，MCT联合AAV9-ICAM2-Shmt2α大鼠中Namodenoson仍显著改善血管重塑，但内皮RhoB过表达（AAV9-ICAM2-RhoB）显著削弱其保护效应。这些结果表明Namodenoson通过靶向SHMT2-RhoB非经典通路，发挥预防和治疗PH的双重作用，具有良好的临床转化潜力。

图7. Namodenoson为SHMT2非经典功能的小分子抑制剂及其在PH中的治疗潜力

研究结论

缺氧诱导内皮SHMT2上调，SHMT2作为BRISC去泛素化酶复合物的组分，通过结合RhoB蛋白K181位点，去除其K63连接多聚泛素链，抑制RhoB溶酶体降解，导致RhoB蛋白积累，进而促进应力纤维形成和内皮屏障功能障碍，最终驱动肺血管重构和肺动脉高压。

参考文献

Endothelial SHMT2 Drives Pulmonary Vascular Remodeling Through Noncanonical Pathway in Pulmonary Hypertension. Circulation. 2026

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本研究中通过麦特绘谱提供的[2,3,3‑D₃]-丝氨酸代谢流技术验证了SHMT2并非依靠经典代谢途径介导内皮屏障损伤，而是依赖其胞质亚型介导的BRISC复合体- RhoB非经典通路发挥致病效应，也为后续靶向Namodenoson阻断SHMT2非代谢功能、不干扰机体正常一碳代谢的治疗思路提供了关键代谢证据支撑。

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