APJ/apelin對(duì)心血管系統(tǒng)作用的研究進(jìn)展

劉 林，任 爽，張 杰

·綜述與進(jìn)展·

APJ/apelin對(duì)心血管系統(tǒng)作用的研究進(jìn)展

劉 林1，任 爽2，張 杰3

APJ/apelin主要分布在心血管系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)其對(duì)心血管系統(tǒng)的生理病理作用，對(duì)心血管疾病的發(fā)生及防治有重大作用。APJ/apelin具有正性肌力、擴(kuò)血管、降血壓、促血管內(nèi)皮生成及抑制心肌肥厚等作用，抑制動(dòng)脈粥樣硬化形成，參與冠心病、高血壓、心力衰竭等疾病的發(fā)生，保護(hù)心血管，為治療心血管疾病提供方向。

心血管系統(tǒng)；動(dòng)脈粥樣硬化；APJ/apelin

心血管疾病是嚴(yán)重威脅人類健康的一類疾病，研究其發(fā)生、發(fā)展過程中涉及的分子機(jī)制對(duì)疾病診治有指導(dǎo)意義。近年來，脂肪因子apelin及其受體APJ對(duì)心血管的作用越來越受到關(guān)注。APJ/apelin均在心臟和血管內(nèi)皮表達(dá)，apelin是由內(nèi)分泌器官脂肪組織以自分泌和旁分泌方式產(chǎn)生，與APJ結(jié)合參與代謝、炎癥、免疫等過程，對(duì)心血管起保護(hù)作用。

1 APJ/apelin系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)和分布

1993年0’Dowd等[1]首次發(fā)現(xiàn)并命名APJ，為典型的G蛋白偶聯(lián)受體，含七個(gè)疏水性跨膜區(qū)域，氨基酸序列與血管緊張素Ⅱ受體AT1a相似度極高，人類APJ基因命名為APLNR，無內(nèi)含子，位于11號(hào)染色體q12.1段。

1998年Tatemoto等[2]在牛胃分泌物中提取出apelin，發(fā)現(xiàn)其為APJ的內(nèi)源性配體。Apelin基因位于X染色體q25-26.1段，其編碼的前原蛋白由77個(gè)氨基酸殘基組成，C-端片段被血管緊張素轉(zhuǎn)化酶-2(ACE-2)裂解為長(zhǎng)度不等的活性肽[3]，其中apelin-12在血液中可檢測(cè)到，是apelin的強(qiáng)效亞型。apelin的血清濃度雖然低，但研究表明其在冠心病、心衰等心血管疾病中起重要作用[4-5]。

APJ和apelin在心臟、血管內(nèi)皮中分布尤為廣泛[3，6]，apelin與心臟和血管內(nèi)皮上的APJ結(jié)合，發(fā)揮正性肌力、抑制心肌肥厚、擴(kuò)血管降血壓、促血管內(nèi)皮生成、抑制動(dòng)脈粥樣硬化的作用。

2 APJ/apelin系統(tǒng)對(duì)心血管系統(tǒng)的作用

2.1 正性肌力作用 多項(xiàng)研究證實(shí)apelin對(duì)心臟產(chǎn)生正性肌力作用。Szokodi等[7]通過對(duì)鼠離體心臟的試驗(yàn)，證實(shí)apelin發(fā)揮劑量依賴性正性肌力作用。Farkasfalvi等[8]研究發(fā)現(xiàn)，apelin濃度為1 nmol/L～10 nmol/L時(shí)，對(duì)離體大鼠心臟可產(chǎn)生最大正性肌力作用。當(dāng)濃度為1 nmol/L時(shí)，apelin可明顯縮短肌小節(jié)，激活細(xì)胞膜Na+/H+交換體(NHE)；當(dāng)濃度為10 nmol/L時(shí)，apelin增加大鼠心肌細(xì)胞膜傳導(dǎo)速度，影響心肌細(xì)胞動(dòng)作電位傳導(dǎo)，進(jìn)而引起心臟收縮，其可能與增加肌絲Ca2+敏感性和增強(qiáng)NHE活性及細(xì)胞內(nèi)堿化有關(guān)。Szokodi[7]通過對(duì)鼠離體心臟的試驗(yàn)觀察到：apelin是通過激活磷脂酶C(PLC)、蛋白激酶C(PKC)通路發(fā)揮正性肌力效應(yīng)，其采用PLC抑制劑U-73122、PKC抑制劑staurosporine和GF-109203X作用于離體心臟后，apelin正性肌力作用明顯減弱，表明apelin對(duì)心肌發(fā)揮作用時(shí)，激活PLC、PKC。亦有研究[9]表明，離體大鼠灌注后心臟收縮性增加與細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)信號(hào)激活有關(guān)，發(fā)現(xiàn)大鼠心臟收縮時(shí)有持續(xù)性的ERK1/2激活，予ERK1/2的上游信號(hào)—絲裂原激活蛋白激酶1/2(MEK1/2)的抑制劑U0126后，apelin的正性肌力作用顯著減弱，因而MEK1/2-ERK1/2信號(hào)通路的激活參與apelin對(duì)心臟的正性肌力作用。此外還發(fā)現(xiàn)肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)激活增加肌絲Ca2+敏感性，認(rèn)為apelin促心肌收縮的下游機(jī)制與MLCK的激活有關(guān)。Apelin不僅對(duì)正常鼠心臟而且對(duì)心臟衰竭后鼠的心臟起正性肌力作用，預(yù)測(cè)其可能成為缺血性心臟病病人的心臟收縮劑[10]。

2.2 抑制心肌肥厚 心肌肥厚是繼發(fā)于壓力負(fù)荷增加后的適應(yīng)性反應(yīng)，APJ/apelin具有抑制心肌肥厚的作用。有研究顯示APJ對(duì)心肌具有雙重作用，其為機(jī)械傳感器，通過機(jī)械牽拉可引起心肌細(xì)胞肥大，此過程增加β-arrestin信號(hào)通路而減弱G-蛋白信號(hào)通路，但apelin通過Gai激活A(yù)PJ發(fā)揮正性肌力和擴(kuò)張血管作用同時(shí)，對(duì)抗心肌肥厚[11]。心肌肥厚發(fā)展伴隨著活性氧簇(ROS)的產(chǎn)生。Apelin通過抑制5-羥色胺(5-HT)及過氧化氫(H2O2)產(chǎn)生，減弱氧化應(yīng)激，還通過促進(jìn)過氧化物酶mRNA表達(dá)、上調(diào)酶活性，增強(qiáng)心肌過氧化物酶反應(yīng)和降低過氧化氫脂質(zhì)來抑制心肌肥厚[12]。有學(xué)者[13]發(fā)現(xiàn)壓力負(fù)荷所致心肌肥厚的模型大鼠ACE2、caveolin-1表達(dá)下調(diào)，APJ、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、p絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(pAkt)、p-p70s6k、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)及pERK1/2表達(dá)增加，結(jié)合既往對(duì)PI3K/Akt通路及Caveolae 區(qū)域的研究，推斷APJ/apelin 參與大鼠心肌厚發(fā)生可能與caveolin-1/ERK1/2、caveolin-1/PI3K/Akt/p70S6k信號(hào)通路有關(guān)。

2.3 擴(kuò)血管、降血壓 Apelin具有擴(kuò)血管、降血壓作用，在降動(dòng)脈血壓方面，apelin-12效力最強(qiáng)，其次為apelin-13、apelin-36，而apelin-9、10、11對(duì)動(dòng)脈血壓不起作用[14]。然而apelin對(duì)動(dòng)、靜脈血管的影響眾說紛紜。Cheng等[15]研究不同組清醒大鼠平均動(dòng)脈壓(MAP)、心率(HR)及體循環(huán)平均充盈壓(MCFP)變化，與生理鹽水組相比，apelin-12可明顯降低MAP和升高HR，且呈劑量依賴性，降低MCFP作用不明顯。但神經(jīng)節(jié)抑制組的大鼠減低HR，且降低MAP、MCFP較靜脈注射apelin組明顯，表明apelin引起的心動(dòng)過速作用被神經(jīng)節(jié)抑制劑抵消后，表現(xiàn)為明顯的擴(kuò)張動(dòng)脈及靜脈作用。李蘭芳等[16]在SD大鼠的尾靜脈注射apelin-13后，頸動(dòng)脈插管記錄血壓降低、心率無明顯變化，且降血壓呈時(shí)間、劑量依賴性，即血壓在2 min時(shí)下降最明顯，濃度愈高血壓下降愈明顯，5 min時(shí)血壓基本恢復(fù)正常水平，論證生理情況下，靜脈注射apelin-13引起的血壓下降是一過性的。Japp等[17]評(píng)估24名健康受試者的血管反應(yīng)，apelin-36、(Pyr1)apelin-13引起前臂血流量(FBF)增加，apelin-36表現(xiàn)為較慢但持久的擴(kuò)血管作用，且呈劑量依賴性，(Pyr1)apelin-13快速達(dá)到平衡，而兩者均不影響背手靜脈直徑，表明apelin-36、(Pyr1)apelin-13擴(kuò)張動(dòng)脈，對(duì)靜脈無擴(kuò)張作用。實(shí)驗(yàn)還證實(shí)apelin擴(kuò)血管作用2/3被內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮合酶(NOS)抑制劑減弱，表明主要由內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的一氧化氮(NO)來介導(dǎo)apelin的擴(kuò)血管作用。Apelin降血壓作用為內(nèi)皮細(xì)胞依賴型，非對(duì)稱性二甲基精氨酸(ADMA)致大鼠血管內(nèi)皮損傷，靜脈注射apelin-13后，注射ADMA(ADMA組)及未注射ADMA(對(duì)照組)大鼠血壓變化差異較大，ADMA組血壓升高，對(duì)照組血壓降低，這與ADMA組大鼠的血管內(nèi)皮功能受損，影響apelin-13與內(nèi)皮細(xì)胞上APJ受體結(jié)合，apelin-13可能更多地與平滑肌細(xì)胞表面APJ受體結(jié)合使收縮血管作用占主導(dǎo)有關(guān)[18]。Apelin降壓作用還反映在收縮壓和舒張壓均下降[19]。

2.4 促血管內(nèi)皮細(xì)胞生成 Apelin在血管內(nèi)皮有分布，參與心臟的起源并促進(jìn)血管生成，是正常血管發(fā)育必須的。Apelin是血管生成因子，通過腺苷酸激活的蛋白激酶(AMPK)、Akt和內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的磷酸化，促進(jìn)心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和體外管腔形成，呈現(xiàn)劑量依賴性，認(rèn)為apelin促進(jìn)心肌微血管生成的其中兩個(gè)通路為AMPK和Akt信號(hào)通路[20]。缺氧組織對(duì)心血管生成起驅(qū)動(dòng)作用，低氧條件下，apelin表達(dá)增加，調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和再生，可能是血管細(xì)胞適應(yīng)低氧環(huán)境的一個(gè)生理病理機(jī)制[21]。心肌梗死后Wistar模型大鼠皮下注射apelin，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、VEGF receptor-2 (Kdr)、血管生成素-1(Ang-1)、內(nèi)皮細(xì)胞受體酪氨酸激酶(Tie2)和eNOS顯著升高，認(rèn)為apelin通過激活A(yù)PJ信號(hào)通路，致使Ang-1、Tie2表達(dá)提升，可能增強(qiáng)VEGF、eNOS激活的內(nèi)皮細(xì)胞生成，從而增加梗死后心肌的血供，降低心肌纖維化，提升心臟功能，使梗死后心肌得以修復(fù)[22]。亦有體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，apelin通過耦合到APJ受體的Gi蛋白、蛋白激酶C信號(hào)通路介導(dǎo)，可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移、形成索狀結(jié)構(gòu)[23]，進(jìn)而促進(jìn)血管新生和冠脈側(cè)支循環(huán)的建立，穩(wěn)定內(nèi)皮細(xì)胞間的聯(lián)系，同時(shí)對(duì)心肌梗死來說，良好側(cè)支循環(huán)可減少心肌梗死面積[24]。研究表明，冠狀動(dòng)脈狹窄≥90%的穩(wěn)定型心絞痛病人，發(fā)現(xiàn)血漿apelin水平與更好的側(cè)支循環(huán)發(fā)展有關(guān)[25]。

2.5 APJ/apelin系統(tǒng)抑制動(dòng)脈粥樣硬化形成的作用 APJ/apelin系統(tǒng)具有抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用。外源性血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)可導(dǎo)致ApoE敲除(ApoE-KO)的小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化形成，輸注apelin后這種反應(yīng)消失，并出現(xiàn)NO活性增加，而且輸注NOS抑制劑后，阻斷apelin對(duì)抗AngⅡ引起的動(dòng)脈粥樣硬化，推測(cè)apelin可通過增加NO產(chǎn)生而阻斷AngⅡ誘導(dǎo)的血管疾病[26]。apelin/APJ介導(dǎo)氧化應(yīng)激，或可成為高脂飲食下動(dòng)脈粥樣硬化形成的關(guān)鍵因素，當(dāng)APJ和ApoE同時(shí)敲除后，超氧化物自由基和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH)表達(dá)下降，認(rèn)為APJ缺乏可預(yù)防氧化應(yīng)激相關(guān)的動(dòng)脈粥樣硬化形成[27]。apelin作用于增殖的巨噬細(xì)胞，可顯著降低單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)mRNA的表達(dá)，推測(cè)apelin具有抗動(dòng)脈粥樣硬化作用，可能通過降低促炎因子和趨化因子的活化以減輕巨噬細(xì)胞負(fù)荷[28]。巨噬細(xì)胞反向膽固醇運(yùn)輸(RCT)可將膽固醇從外周組織(如血管)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟最終排泄，從而防止動(dòng)脈粥樣硬化，如RCT，三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體1(ABCA1)在膽固醇和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)代謝中起關(guān)鍵作用，研究發(fā)現(xiàn)apelin-13激活PKC磷酸化，使ABCA1磷酸化和抑制鈣調(diào)蛋白介導(dǎo)的降解，導(dǎo)致ABCA1蛋白水平增加，從而使膽固醇流出增加和泡沫細(xì)胞形成降低，阻止動(dòng)脈粥樣硬化形成，可認(rèn)為apelin是治療動(dòng)脈粥樣硬化的潛在靶點(diǎn)[29]。近來有研究者認(rèn)為巨噬泡沫細(xì)胞的自我吞噬參與膽固醇外流，可能通過ClassⅢPI3K/Beclin-1介導(dǎo)的自體吞噬通路，延緩動(dòng)脈粥樣硬化病變的進(jìn)展[30]。

3 小 結(jié)

APJ/apelin系統(tǒng)不僅參與抑制動(dòng)脈粥樣硬化的形成，從病理基礎(chǔ)上防止心血管疾病發(fā)生，同時(shí)也具有正性肌力、擴(kuò)血管、降血壓、促血管內(nèi)皮細(xì)胞生成及抑制心肌肥厚等作用，從而對(duì)冠心病、高血壓、心臟衰竭等疾病產(chǎn)生一定的作用，可見APJ/apelin系統(tǒng)對(duì)心血管的作用廣泛、多方位、多通道，起保護(hù)心血管的作用，具有重要的研究意義，進(jìn)而為治療心血管疾病提供依據(jù)。目前對(duì)APJ/apelin系統(tǒng)研究日益深化，其作用也愈加明朗，但仍存在一些未明確的研究方向，需要進(jìn)一步研究確認(rèn)，以補(bǔ)充和完善APJ/apelin系統(tǒng)。

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(本文編輯薛妮)

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展(973)計(jì)劃(No.2013CB531704)

中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院(沈陽 110000)

張杰，E-mail：zhangjie945@126.com

R541 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2016.23.015

1672-1349(2016)23-2770-04

2016-03-01)

引用信息：劉林，任爽，張杰.APJ/apelin對(duì)心血管系統(tǒng)作用的研究進(jìn)展[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2016，14(23)：2770-2773.