Apelin與肺動脈高壓

徐小紅(綜述)，朱智明(審校)

(海軍總醫(yī)院 1心臟中心， 2醫(yī)務部，北京 100048)

肺動脈高壓(pulmonary arterial hypertension，PAH)是以肺小動脈的血管痙攣、內膜增生和重構為主要特征的一種疾病，2009年歐洲心臟病學會PAH診治和治療指南[1]中，其診斷標準為靜息狀態(tài)下經右心導管測量的平均肺動脈壓≥25 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kpa)且肺動脈楔壓≤15 mm Hg，已不再將運動狀態(tài)下平均肺動脈壓≥30 mm Hg作為診斷標準。PAH患者肺血管內皮細胞和平滑肌細胞異常增殖與凋亡以及肺血管重構，最終導致右心功能衰竭和死亡。Apelin是新發(fā)現(xiàn)的血管活性調節(jié)物質，有關apelin與PAH的關系報道較少，該文就apelin與PAH的關系研究進行綜述。

1 Apelin分子組織分布和生物學特性

Apelin由Tatemoto等[2]從牛胃組織提取物中提取并純化出的一種肽，是APJ(孤兒G蛋白偶聯(lián)受體)，1993年O′Dowd等[3]發(fā)現(xiàn)，因其結構類似于血管緊張素受體AT1而被命名為血管緊張素受體AT1相關的受體蛋白(putative receptor prote in related to the angiotensin receptor AT1,APJ)的內源性配體。apelin和APJ mRNA在大鼠的腦、脂肪組織、心臟、肺和乳腺等全身多個組織中表達，其中乳腺和肺上表達最多，在肺組織僅有小的肺血管內皮細胞上表達apelin mRNA和分泌apelin。而APJ在肺血管內皮細胞和平滑肌細胞、心內膜和心肌均存在[4-7]。在人類apelin的分布與鼠有所不同:主要分布于心臟、腎臟和肺的血管內皮細胞上；在脾和中樞神經系統(tǒng)的分布要多于肺組織；apelin mRNA在肺組織不僅存在于肺微小血管內皮細胞中，且在肺大血管內皮細胞上也有表達[8]。

Apelin前體肽(preproApelin)含有77個氨基酸，其C末端為特異結合APJ受體的部位，富含堿性氨基酸殘基；也是翻譯后加工酶修飾剪切的部位，可被肽酶分解成多種相對分子質量不同的成熟apelin活性肽:apelin-36、apelin-17、apelin-13、apelin-12等[9]，不同相對分子質量的成熟apelin有不同的生物學功能。在與APJ受體結合方面apelin-13、apelin-17與APJ結合能力最強，發(fā)揮較強的生物學效應，但易被其他配體或酶水解；而apelin-36與APJ結合最牢固，作用更持久[6]；在誘導APJ受體內化作用中，APJ受體與apelin-13結合內化后，需要60 min才能回到細胞表面，而與apelin-36結合后這一過程需要更長時間[10]。Apelin原前體肽的N末端含有一個信號肽序列，在抑制人類免疫缺陷病毒侵襲方面N末端具有重要意義，研究表明apelin-36抑制人類免疫缺陷病毒侵襲能力強于apelin-17和apelin-13[10]。

2 Apelin與PAH的關系

Apelin與PAH關聯(lián)性證據(jù)主要有兩方面：①PAH患者或者動物模型apelin、APJ在心肺組織的表達以及血漿apelin水平改變；②研究表明外源性給予apelin可以改善PAH和肺血管重構。Apelin受缺氧、骨形成蛋白Ⅱ型受體和血管緊張素Ⅱ的調節(jié)，后三者與PAH發(fā)生的病理生理學機制密切相關。并且右心室壓力增高產生的機械壓力刺激不僅影響apelin的表達，也促進PAH的發(fā)展，并進入惡性循環(huán)。研究表明，PAH患者血漿apelin水平低于對照組，并且肺動脈內皮細胞上的apelin水平也低于對照組[11-12]。上述研究提示apelin與PAH的發(fā)生與發(fā)展有關。

2.1PAH時apelin/APJ在肺組織表達、血漿水平的改變 Goetze等[8]發(fā)現(xiàn)正常組血漿apelin-36水平是PAH組的4倍；Chandra等[13]也發(fā)現(xiàn)PAH的患者血漿apelin-12水平顯著低于對照組患者。但是，相關實驗也表明暴露于缺氧環(huán)境中的大鼠在不同的暴露時間(5 h、1周、2周)其肺動脈內皮上apelin mRNA表達水平不同(與對照組相比，有2倍的升高、升高、無變化)[14-16]。體外缺氧環(huán)境培養(yǎng)人肺動脈內皮細胞24 h，發(fā)現(xiàn)apelin表達較對照組增高1.9倍。將攜帶有低氧誘導因子1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)基因的質粒導入細胞，并在缺氧環(huán)境培養(yǎng)，結果顯示帶有HIF-1α基因的細胞apelin基因表達增多，由此推測HIF-1α是調節(jié)缺氧促進apelin mRNA表達的中間介質[14]。

2.2外源性apelin改善PAH和肺血管重構 Mao等[17]制備慢性低氧性肺動脈大鼠模型，并將預先給予外源性apelin作為實驗組，離體培養(yǎng)大鼠肺動脈。結果發(fā)現(xiàn)，平均肺動脈壓、右心室與左心室加室間隔重量比、肺細小肌型動脈相對中膜厚度和相對面積，apelin組顯著低于對照組，提示外源性apelin對PAH和肺血管重構有干預作用。并通過檢測肺動脈對[3H]-L-精氨酸(L-Arg)的攝取率、肺組織一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)活性、血漿和肺組織中NO代謝產物亞硝酸鹽/硝酸鹽(NO2-/NO3-)的水平。結果發(fā)現(xiàn)實驗組L-Arg攝取率、cNOS活性、(NO2-/NO3-)的水平均高于對照組，且誘導型NOS活性低于對照組，提示上述干預作用可能與促進L-Arg/NOS/NO途徑有一定的關系。隨后Fan等[18]運用常壓缺氧艙制備缺氧不同時間的缺氧大鼠模型并體外給予apelin，再次表明外源性給予apelin可以改善PAH和肺血管重構，并認為這種作用可能是通過apelin直接舒張肺血管和改善氧化應激實現(xiàn)的。Falc?o-Pires等[19]用野百合堿誘導大鼠形成PAH，并體外靜脈給予apelin-13，檢測右心室功能(收縮壓、舒張壓、心室壓力最大上升/下降速率)、右心室形態(tài)(大小、質量、心肌大小和心肌纖維化)和神經體液介質(腦鈉肽、血管緊張素Ⅱ、內皮素1)，結果表明apelin組較未用藥組和sham組右心室功能和形態(tài)有所改善，血漿腦鈉肽、血管緊張素Ⅱ、內皮素1水平較對照組和sham組降低，認為apelin對PAH的改善不僅僅是其直接血管擴張作用，apelin通過神經體液介質抑制或減輕心肌肥大、纖維化，并增加心臟組織apelin/APJ mRNA的表達，改善右心功能，從而減輕和延緩PAH的發(fā)展。

在細胞水平方面，Alastalo等[12]研究表明由肺動脈內皮細胞分泌的apelin可以抑制肺動脈平滑肌細胞增殖，并認為apelin是骨形成蛋白Ⅱ受體的下游蛋白，通過過氧化物酶體增殖物激活受體γ/β聯(lián)蛋白信號通路參與肺循環(huán)平衡。吳德華等[20]在探索apelin對肺微血管內皮細胞增殖和凋亡實驗中發(fā)現(xiàn)，低水平和高水平的apelin可以促進肺微血管內皮細胞增殖；apelin可以抑制由血管緊張素Ⅱ誘導的細胞凋亡，apelin可能通過促進內皮細胞的增殖和抑制其凋亡維護肺血管內皮細胞形態(tài)和功能穩(wěn)定。

3 問題與展望

Apelin在肺組織高表達，且PAH患者肺組織及血漿apelin表達改變使apelin有望成為PAH的一個血漿標志物。但是也有研究表明[16]，PAH時肺組織的apelin水平與血漿apelin水平并不直接相關；且apelin在多組織的表達，也降低了其作為PAH血漿標志物的特異性。給予PAH動物外源性apelin可以改善PAH和肺血管重構、增強心肌收縮力，延緩PAH發(fā)生、發(fā)展，提示apelin和(或)調節(jié)apelin表達的信號系統(tǒng)可以作為治療PAH的新手段、新靶點。同時由于apelin在體內的半衰期只有8 min[21]，且調節(jié)apelin的因素和信號系統(tǒng)機制尚沒有完全闡釋清楚，這限制了apelin作為治療PAH的新手段。但是，相信通過后續(xù)對apelin與PAH關系的研究深入，上述問題會逐漸解決。

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