Apelin-血管緊張素受體相關(guān)蛋白系統(tǒng)在心血管疾病中的研究進(jìn)展

孫倩綜述，張文娟審校

Apelin-血管緊張素受體相關(guān)蛋白系統(tǒng)在心血管疾病中的研究進(jìn)展

孫倩綜述，張文娟審校

作為血管緊張素受體相關(guān)蛋白（APJ）的一個內(nèi)源性配體，Apelin是一種重要的生理調(diào)節(jié)肽。越來越多的證據(jù)表明作為心血管系統(tǒng)中一個重要的維持穩(wěn)態(tài)的介質(zhì)，Apelin-APJ參與了冠心病、心力衰竭、高血壓及心房纖顫等多種疾病的病理生理過程。本文就Apelin的生物學(xué)特性及其在多種心血管疾病中的作用及其機(jī)制做一綜述。

Apelin；血管緊張素受體相關(guān)蛋白；心血管系統(tǒng)

血管緊張素受體相關(guān)蛋白（APJ）是加拿大學(xué)者O'Dowd等于1993年發(fā)現(xiàn)的一種由380個氨基酸組成，并含有7個螺旋跨膜結(jié)構(gòu)的G蛋白偶聯(lián)受體，其結(jié)構(gòu)類似于血管緊張素Ⅱ1型受體，但并不與血管緊張素Ⅱ結(jié)合。1998年Tatemoto等[1]首次通過反向藥理學(xué)方法從牛胃的分泌物中提取并純化出APJ的內(nèi)源性配體，并命名為Apelin。它是一種具有心血管活性的多肽。人類的Apelin基因位于X染色體的q25-26段，相對分子量為12 876，包含3個外顯子和2個內(nèi)含子。Apelin的信使核糖核酸（mRNA）長度為3 125 bp，其編碼的Apelin前體肽含有77個氨基酸，可分解產(chǎn)生多種不同的Apelin片段，從而形成不同的亞型。Apelin/APJ系統(tǒng)在體內(nèi)分布廣泛，Apelin的 mRNA在人和大鼠的乳腺、心臟、腎臟、骨骼肌、卵巢、腦和肝臟中均有一定程度的表達(dá)。近年來，Apelin在心血管疾病中的作用被日益重現(xiàn)，Apelin-APJ系統(tǒng)與高血壓、心力衰竭、急性冠脈綜合征及心律失常等多種心血管疾病的相關(guān)性成為了心血管研究的新方向和熱點。

1 Apelin對血壓的影響

國內(nèi)外很多實驗研究表明，Apelin作為一種心血管活性肽，對抗血管緊張素Ⅱ的升壓作用，參與血壓的調(diào)節(jié)。Ishida等[2]研究發(fā)現(xiàn)靜脈注射Apelin引起自發(fā)性高血壓大鼠收縮壓和舒張壓的下降，而在APJ受體缺乏的大鼠中，這種降壓作用消失。此外，APJ受體和血管緊張素Ⅱ1a型受體均缺乏的大鼠基礎(chǔ)血壓明顯高于僅有血管緊張素Ⅱ1a型受體缺乏的大鼠，這表明Apelin-APJ系統(tǒng)參與血壓的調(diào)節(jié)。

Tatemoto等[1]研究發(fā)現(xiàn)Apelin舒張血管和降低血壓是通過一氧化氮（NO）發(fā)揮作用的。給予麻醉大鼠靜脈推注Apelin后，大鼠平均動脈壓下降，應(yīng)用一氧化氮合酶（NOS）抑制劑后，Apelin的降壓作用消失。此外，在給予Apelin的大鼠中血漿亞硝酸鹽/硝酸鹽的濃度暫時升高，提示Apelin可能通過NO依賴機(jī)制降低血壓。NO具有廣泛的生物學(xué)效應(yīng)，并可作為氣體信號分子通過激活可溶性鳥苷酸環(huán)化酶，升高細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）水平，參與細(xì)胞內(nèi)的信號傳遞，從而起到舒張血管的作用。Jia等在離體孵育的大鼠主動脈組織上發(fā)現(xiàn)，Apelin可濃度依賴性地增加L-精氨酸轉(zhuǎn)運及NOS活性，

增加NO的生成，從而引起血管擴(kuò)張。

Apelin的血管舒張機(jī)制是內(nèi)皮依賴性的，在各種心血管疾病，包括高血壓、血栓、卒中、腎功能衰竭和心臟衰竭等，最常見的誘發(fā)因素是血管內(nèi)皮功能障礙。Nagano等[3]研究表明給予大鼠非對稱性二甲基精氨酸分子類似物，造成血管內(nèi)皮細(xì)胞的慢性損傷后，靜脈注射Apelin可以導(dǎo)致血壓升高，提示在病理狀態(tài)下，Apelin起到升壓作用。Han等[4]研究發(fā)現(xiàn)給予大鼠非對稱二甲基精氨酸（ADMA）造成其內(nèi)皮細(xì)胞損傷后，注射Apelin可以發(fā)現(xiàn)其收縮壓升高，而在對照組中收縮壓下降，離體情況下將尾動脈環(huán)暴露于Apelin中， 發(fā)現(xiàn)ADMA處理組尾動脈環(huán)收縮，而對照組舒張，提示在血管內(nèi)皮損傷的情況下，Apelin可以使血管收縮。在內(nèi)皮損傷的情況下，Apelin可能作用于血管平滑肌細(xì)胞增加肌球蛋白輕鏈的磷酸化，從而促進(jìn)血管收縮，加重高血壓。

此外，Apelin和受體APJ顯著分布于下丘腦和腦干的神經(jīng)元細(xì)胞，包括心血管調(diào)控區(qū)域，如室旁核、視上核、孤束核和頭端延髓腹外側(cè)區(qū)，提示Apelin可能在中樞系統(tǒng)對血壓的調(diào)節(jié)起一定作用。在腦干中存在Apelin及其受體APJ，靜脈注射Apelin后可以發(fā)現(xiàn)其有平衡血液動力的作用。Seyedabadi等[5]研究發(fā)現(xiàn)，顯微注射Apelin-13進(jìn)入孤束核和頭端延髓腹外側(cè)后，動脈壓力升高10～20 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。

流行病學(xué)調(diào)查也顯示，患有高血壓的父母的健康子女中，血漿Apelin及松弛素的水平明顯高于對照組—即健康父母的健康子女組。在高血壓及高血壓早期腎損害人群中，Apelin水平下降[6]。此外還有研究顯示，在中國沿海地區(qū)人口中血漿Apelin水平與血壓成負(fù)相關(guān)關(guān)系[7]，進(jìn)一步提示Apelin可能成為抗高血壓治療的一個潛在的治療靶點。

2 Apelin與心力衰竭

APJ受體及其內(nèi)源性配體Apelin在心肌中有較高表達(dá)，意味著它在心功能方面發(fā)揮一定的作用。實際上，Apelin是增加心肌收縮力的分子中最強(qiáng)的一個。Szokodi等[8]發(fā)現(xiàn)，給大鼠持續(xù)靜脈輸注Apelin（0.01～10 nmol/L），引起劑量依賴性的正性變力作用。Berry等[9]發(fā)現(xiàn)，給大鼠持續(xù)靜脈輸注

Apelin可顯著增加心室最大壓力、室內(nèi)壓最大變化速及每搏輸出量，而左心室舒張末容積及心率無改變，表明Apelin可以增加大鼠心肌收縮功能。

Jia等[10]對異丙腎上腺素誘導(dǎo)產(chǎn)生心肌損傷的大鼠皮下注射Apelin-36，5天后發(fā)現(xiàn)心肌損傷減輕，心肌收縮力增強(qiáng)，心臟功能改善，這是第一個通過疾病模型證實Apelin能夠改善心功能的研究。Pitkin等[11]發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)張型心肌病、缺血性心肌病引起的心力衰竭晚期患者，雖然血漿Apelin水平較前無明顯改變，但是心房及心室組織中的Apelin受體表達(dá)均顯著下降，提示心力衰竭的發(fā)展可能是由于心肌中Apelin受體的表達(dá)下降，導(dǎo)致心肌收縮力減弱。Ashley等[12]研究認(rèn)為，現(xiàn)有的正性肌力藥物在強(qiáng)心的同時會不同程度的損傷心肌，而Apelin通過增加單位容積的心肌收縮壓來增加心肌收縮儲備，不會過度驅(qū)使心肌。

Apelin的正性肌力作用機(jī)制主要有以下幾個方面：Apelin可誘導(dǎo)NO生成增多，通過NO-cGMP途徑使心肌線粒體數(shù)目增加以及功能增強(qiáng)，心肌可利用能量增多，收縮力增強(qiáng)[13]。此外有研究發(fā)現(xiàn)，Apelin-13可濃度依賴性的增強(qiáng)心室肌細(xì)胞的INa/Ca和ICa-L電流，表明Apelin-13對心臟正性肌力作用的離子通道電流機(jī)制可能是通過增大心肌細(xì)胞INa/Ca和ICa-L電流，從而增加心肌細(xì)胞的Ca2+內(nèi)流。Perjes等[14]發(fā)現(xiàn)，在離體小鼠心臟灌流系統(tǒng)中，Apelin通過誘導(dǎo)細(xì)胞液中蛋白激酶Cε的遷移，并增加左心室細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶 （ERK1/2）的磷酸化而發(fā)揮正性肌力作用。抑制ERK1/2的磷酸化可降低Apelin介導(dǎo)的心肌收縮作用。此外，蛋白輕鏈激酶的抑制劑可通過降低肌絲Ca2+的敏感性而降低Apelin誘導(dǎo)的正性肌力作用。另有報道，Apelin可能通過促進(jìn)心肌血管再生而改善心臟功能，通過腺病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)使大鼠過度表達(dá)Apelin后發(fā)現(xiàn)其去乙?；?（Sirt3）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）/ VEGF受體2及血管緊張素Ⅰ（AngⅠ）/酪氨酸激酶受體-2的表達(dá)增加。在體外實驗中，用Apelin處理內(nèi)皮細(xì)胞明顯增加VEGF及 AngⅠ的產(chǎn)生。而在Sirt3基因敲除的大鼠中，Apelin的這種作用明顯減低，這說明Apelin可能通過上調(diào)Sirt3的表達(dá)而促進(jìn)血管再生，改善心臟功能。

此外Apelin還可能通過激活體內(nèi)交感神經(jīng)系統(tǒng)及縮短肌小節(jié)的長度發(fā)揮正性肌力作用。Maguire等研究發(fā)現(xiàn)，Apelin通過縮短肌小節(jié)的長度而發(fā)揮其正性肌力作用。

以上研究均表明，Apelin對早期心力衰竭的心肌有一定的代償保護(hù)作用，并可以改善心肌的能量代謝，故有望成為心力衰竭治療的新靶點。

3 Apelin與動脈粥樣硬化

Apelin在動脈粥樣硬化方面的研究尚存有一定的分歧。Chun等[15]利用脂蛋白E基因敲除的小鼠，喂食高膽固醇飲食建立動脈粥樣硬化模型，發(fā)現(xiàn)Apelin干預(yù)的實驗組與AngⅡ干預(yù)的實驗組相比，動脈粥樣硬化的面積明顯減少，而Apelin+AngⅡ干預(yù)的實驗組，動脈粥樣硬化的面積較之單獨使用AngⅡ組顯著減少，說明Apelin通過抑制AngⅡ介導(dǎo)的細(xì)胞信號傳導(dǎo)而減緩AngⅡ介導(dǎo)的動脈粥樣硬化。Fukushima等[16]研究發(fā)現(xiàn)，APJ具有抗動脈粥樣硬化的作用，APJ可能通過增加蛋白激酶B （Akt） 磷酸化和內(nèi)皮型NOS（eNOS）來抑制動脈粥樣硬化的形成。另外，Apelin可能通過抑制脂肪形成及脂解作用降低游離脂酸的釋放，從而起到抗動脈粥樣硬化作用，其中Apelin抑制脂肪形成是通過激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）/ ERK依賴途徑，而Apelin抑制脂肪分解作用是通過腺苷一磷酸激活依賴蛋白激酶的脂滴包被蛋白的表達(dá)及降低脂滴包被蛋白磷酸化實現(xiàn)的。

但有報道表明動脈粥樣硬化斑塊部位Apelin水平升高，尤其是在巨噬細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞處明顯，Apelin呈時間和劑量依賴性的促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的增生和遷移[17]。Li等[18]發(fā)現(xiàn)，Apelin通過促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞中粘附分子及趨化分子的表達(dá)開啟了內(nèi)皮炎癥相關(guān)性動脈粥樣硬化的發(fā)生。Apelin以濃度依賴的方式促進(jìn)平滑肌細(xì)胞由G0/G1期向S期分裂。Hashimoto等[19]發(fā)現(xiàn)，在血管平滑肌細(xì)胞中，Apelin可以誘導(dǎo)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶亞單位的表達(dá)，也可以誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞的增值，而這些作用被超氧化物歧化酶所抑制，表明Apelin-APJ系統(tǒng)介導(dǎo)血管的氧化應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)氧化應(yīng)激相關(guān)的動脈粥樣硬化的發(fā)生。

總之，Apelin在動脈粥樣硬化中的作用比較復(fù)雜，但可以肯定的是Apelin是動脈粥樣硬化發(fā)病過程中的一個重要的因子，但其作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。

4 Apelin與心肌缺血再灌注

在異丙腎上腺素誘導(dǎo)的慢性心肌缺血損傷中，Apelin表達(dá)減少，給予Apelin減輕心肌損傷，提示Apelin參與了心肌缺血損傷的病理生理過程。

Simpkin等[20]研究表明，在大鼠心肌缺血及再灌注損傷模型中，給予Apelin通過激活ERK1/2 MARK激酶途徑，使Akt及p44/42磷酸化增加，同時心肌細(xì)胞線粒體通透性轉(zhuǎn)運孔的開放延遲，從而降低心肌梗死面積，提高心臟功能，抑制心肌缺血再灌注損傷。Kleinz等[21]報道，用Apelin灌流離體大鼠心臟，可以縮小約25%的梗死面積，但他同時也認(rèn)為，輸入外源性Apelin對心肌缺血-再灌注損傷的保護(hù)作用可能與磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B和核糖體p70 S6蛋白激酶系統(tǒng)無關(guān)。

最新研究顯示，與缺血再灌注損傷對照組相比，Apelin-13后處理組心臟左心室收縮壓、心率和冠狀動脈流量得到明顯改善，釋放到冠狀動脈循環(huán)中的肌酸磷酸激酶、乳酸脫氫酶量減少，降低缺血再灌注損傷時升高的亞硝酸鹽水平，并使細(xì)胞內(nèi)缺血再灌注損傷時降低的抗氧化劑谷胱甘肽（GSH）的水平恢復(fù)正常，在分別應(yīng)用磷脂酰肌醇（-3）激酶，磷脂肌醇信號途經(jīng)，磷脂肌醇信號途經(jīng)1和ATP敏感的鉀通道通道阻滯劑后，Apelin-13對于缺血/再灌注 （I/R）期間離體心臟氧化還原態(tài)作用消失。Apelin-13還可以通過調(diào)節(jié)Ca-ATP酶和ryanodine受體 的活性而逆轉(zhuǎn)再灌注后出現(xiàn)的胞漿內(nèi)Ca2+超載。

以上實驗均表明，Apelin參與了心肌缺血再灌注損傷的病理生理過程，減輕了心肌缺血損傷，為心肌缺血損傷的研究提供了新的方向。

5 Apelin與心房顫動（房顫）

Apelin激活細(xì)胞膜上的Na+/H+交換，堿化細(xì)胞內(nèi)液，使肌原纖維對Ca2+的敏感性增加。Apelin還可以增加心肌細(xì)胞膜的電傳導(dǎo)速度，從而影響心肌動作電位，這些都表明Apelin對心肌電生理活動具有一定的影響。

Ellinor等[22]研究了73例孤立房顫組和73例正常對照組，用酶聯(lián)免疫測定法檢測血漿Apelin水平，發(fā)現(xiàn)孤立房顫組

Apelin水平顯著低于對照組。Apelin在孤立房顫中水平降低，表明Apelin可能為預(yù)測房顫發(fā)生的一項潛在因素。Falcone等[23]對持續(xù)性房顫患者射頻消融術(shù)前血漿中Apelin、B型利鈉肽（BNP）、超敏C反應(yīng)蛋白等進(jìn)行檢測，術(shù)后隨訪半年，發(fā)現(xiàn)術(shù)前Apelin水平較低的患者持續(xù)房顫的再發(fā)率明顯高于術(shù)前Apelin較高的患者，這表明，Apelin可以作為持續(xù)性房顫患者在選擇射頻消融治療前的一個獨立預(yù)后因子。

Apelin可能通過抑制心房的結(jié)構(gòu)重構(gòu)而降低房顫的發(fā)生。Frustaci等[24]在陣發(fā)性孤立性房顫患者中觀察到細(xì)胞肥大、肌原纖維喪失、糖原累積等超微結(jié)構(gòu)變化。Apelin可能通過eNOS途徑抑制心肌肥厚及心房纖維化。此外，Apelin的減少影響機(jī)體抗炎癥、抗氧化作用，從而促進(jìn)房顫的發(fā)生發(fā)展。Apelin調(diào)節(jié)免疫炎性因子的生成，Horiuchi等研究發(fā)現(xiàn)，Apelin在活化的T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的水平起作用。Apelin-16和Apelin-13通過脾臟T細(xì)胞受體及CD3受體抑制多種細(xì)胞因子，如干擾素C、白細(xì)胞介素2、白細(xì)胞介素4等的產(chǎn)生，從而調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)。Apelin還可以通過APJ膽堿能的反應(yīng)抑制淋巴細(xì)胞的膽堿能活性，也通過改變骨髓中淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的數(shù)目影響免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。已有較多資料也表明，炎癥與房顫密切相關(guān)，甚至是房顫的致病因素。房顫患者的C反應(yīng)蛋白、白細(xì)胞介素6、腫瘤壞死因子A水平均高于正常值。組織學(xué)研究也表明，炎癥與房顫有著密切的關(guān)系。

6 結(jié)語

APJ受體及其內(nèi)源性配體Apelin在體內(nèi)分布廣泛，越來越多的研究顯示其在心血管系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。雖然Apelin/APJ系統(tǒng)的許多確切生理功能及病理生理作用目前尚不完全清楚，但其在慢性心衰、急性冠脈綜合征以及在電生理活動中的潛在作用可能成為今后治療或診斷的一個新的靶點。

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2015-05-12）

（編輯: 王寶茹）

300052 天津市，天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院 心血管內(nèi)科

孫倩 碩士研究生 主要從事心律失常的臨床與基礎(chǔ)研究 Email: zyysunqian@163.com 通訊作者：張文娟 Email:zwjzyy2013@163.com

R54

A

1000-3614（2015）11-1134-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.11.025