Apelinergic系統(tǒng)在子癇前期中的研究進(jìn)展

薛路，丁虹娟

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬婦產(chǎn)醫(yī)院產(chǎn)科，南京 210029)

子癇前期以妊娠20周后的高血壓及蛋白尿等為主要臨床特征[1]，發(fā)病率高達(dá)3%～5%[2-3]。子癇前期不僅可導(dǎo)致孕產(chǎn)婦胎盤(pán)早剝、前置胎盤(pán)等產(chǎn)科并發(fā)癥，還可累及心、腦、腎等引起多器官衰竭。另外，子癇前期也可引起胎兒宮內(nèi)窘迫、早產(chǎn)、胎兒生長(zhǎng)受限等，嚴(yán)重危害母兒健康[4-5]。子癇前期是全球范圍內(nèi)孕產(chǎn)婦死亡和圍生期疾病的主要原因，但其發(fā)病機(jī)制尚不清楚，普遍認(rèn)為主要與胎盤(pán)滋養(yǎng)細(xì)胞淺著床和血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷有關(guān)。目前治療子癇前期的主要藥物包括抗高血壓藥物(甲基多巴、拉貝洛爾、硝苯地平等)，以及用于預(yù)防驚厥發(fā)作的硫酸鎂[6]，但上述藥物均不能起到治愈作用，治療效果也不甚理想。因此，需積極尋找健康、有效的子癇前期治療藥物。Apelinergic系統(tǒng)主要由多肽類(lèi)物質(zhì)Apelin、ELABELA及其共受體血管緊張素1型受體相關(guān)的受體蛋白(putative receptor protein related to the angiotensin Ⅱ type 1 receptor，APJ)組成[7-9]。大量研究表明，Apelinergic系統(tǒng)分布廣泛，其通過(guò)自分泌和旁分泌等途徑發(fā)揮重要的生物學(xué)效應(yīng)，與心血管疾病(如動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓、心力衰竭和心肌損傷)、糖尿病、微血管病變、腫瘤等的發(fā)生密切相關(guān)[10-12]。在子癇前期動(dòng)物模型中，尾靜脈注射Apelin或ELABELA可以緩解子癇前期病程中的蛋白尿、高血壓和胎兒生長(zhǎng)受限等癥狀[13]。分析子癇前期患者的胎盤(pán)組織及血液發(fā)現(xiàn)，其Apelin/ELABELA的表達(dá)量與正常妊娠孕婦比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示Apelinergic可能參與了子癇前期的發(fā)病過(guò)程[14-15]。現(xiàn)就Apelinergic系統(tǒng)與子癇前期發(fā)生發(fā)展的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 Apelinergic系統(tǒng)概述

O′dowd等[7]于1993年發(fā)現(xiàn)了一種APJ，該受體蛋白具有7個(gè)跨膜區(qū)和380個(gè)氨基酸，屬于G蛋白偶聯(lián)家族成員。APJ與血管緊張素Ⅱ1型受體有40%～50%的同源性，但卻不能與血管緊張素Ⅱ結(jié)合，故該受體一度被認(rèn)為是一種孤兒受體，直至1998年Tatemoto等[8]從牛胃中提取出一種能與APJ特異性結(jié)合的生物活性肽Apelin。

人類(lèi)Apelin基因位于Xq25～26，包含3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子，該基因的表達(dá)產(chǎn)物Apelin-77是具有生物活性Apelin亞型的前蛋白原。Apelin-77的N端經(jīng)內(nèi)肽酶翻譯后修飾為Apelin-55，并進(jìn)一步裂解為Apelin-36、Apelin-17、Apelin-13和Apelin-12等亞型[16]，其中Apelin-13和Apelin-36是含量最多、被研究最深入的亞型。另外，由于Apelin-13較Apelin-36活性更強(qiáng)，Apelin-13被更多地用于實(shí)驗(yàn)中，以研究Apelin的功能。

Apelin在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、胃腸道和乳腺中均有較高的表達(dá)水平，妊娠和哺乳可刺激乳腺細(xì)胞Apelin表達(dá)增加，肥胖患者的高胰島素血癥狀態(tài)會(huì)刺激外周循環(huán)Apelin含量增加；此外，在機(jī)體血漿滲透壓升高、缺氧或應(yīng)激狀態(tài)下Apelin分泌也會(huì)增多。目前，對(duì)Apelin-APJ系統(tǒng)研究較為成熟的是其在心血管系統(tǒng)方面的生理作用：①Apelin-APJ系統(tǒng)能通過(guò)阻斷血管緊張素Ⅱ的血管收縮作用、促進(jìn)一氧化氮的擴(kuò)血管作用，從而達(dá)到降低血壓的目的[17]；②Apelin-APJ系統(tǒng)可以激活肌球蛋白激酶，增強(qiáng)心肌肌絲對(duì)鈣離子的敏感性，發(fā)揮正性肌力作用[18-19]；③Apelin-APJ系統(tǒng)可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的分裂，調(diào)控新生血管形成[20-21]。同時(shí)，Apelin-APJ系統(tǒng)還可以通過(guò)減少肝細(xì)胞糖原的合成，增加機(jī)體對(duì)葡萄糖的利用，從而改善糖尿病患者的體內(nèi)胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)[22]。除在外周組織分布廣泛外，Apelin-APJ系統(tǒng)還可在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，在小鼠側(cè)腦室注射Apelin-13能夠劑量依賴(lài)性地抑制結(jié)腸排珠和排便，提示Apelin-APJ系統(tǒng)在中樞水平參與了腸道功能的調(diào)控[23]。

Apelin一直被認(rèn)為是APJ的唯一配體，直至2013年Chng等[24]以斑馬魚(yú)為模型發(fā)現(xiàn)了一種新的APJ內(nèi)源性多肽配體，命名為Apela/ELABELA/Toddler(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為ELA)。編碼ELA的APELA基因位于第4號(hào)染色體上，基因產(chǎn)物是一個(gè)由54個(gè)氨基酸組成的前蛋白，其主要結(jié)構(gòu)包括N端的含有22個(gè)氨基酸的信號(hào)肽以及具有生物活性的ELA-32肽。與Apelin-55一樣，對(duì)ELA-32進(jìn)行氨基酸序列的分析表明該多肽存在多個(gè)酶切位點(diǎn)，經(jīng)過(guò)剪切后可產(chǎn)生ELA-22、ELA-21、ELA-11三種具有不同生物學(xué)效應(yīng)的多肽[25]。對(duì)于哺乳動(dòng)物，不同的ELA多肽保留了相同序列的C端，且C端的13個(gè)氨基酸均是不變的[26-28]。

與Apelin在多種組織中廣泛分布不同，ELA主要分布在人的腎臟和胚胎干細(xì)胞中，在心臟和血管內(nèi)皮細(xì)胞中也有表達(dá)[29]。ELA在人胚胎干細(xì)胞中高度表達(dá)，但在細(xì)胞分化后表達(dá)迅速減少，ELA這種表達(dá)的時(shí)空特異性提示其在胚胎發(fā)育過(guò)程中起重要作用，與胚胎發(fā)育過(guò)程中維持內(nèi)胚層的正確分化有關(guān)[30]。與Apelin相似，ELA-APJ系統(tǒng)在心血管系統(tǒng)中可減弱縮血管因子的作用起到降血壓的效果，其依賴(lài)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶通路與APJ受體結(jié)合發(fā)揮對(duì)心肌細(xì)胞的正性肌力作用，以及抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心肌肥厚、纖維化和纖維化基因表達(dá)起到保護(hù)心臟的作用[31]。另外，ELA還可以抑制急性腎損傷發(fā)生時(shí)的細(xì)胞死亡、DNA損傷反應(yīng)和炎癥細(xì)胞滲透，改善腎臟損傷[32]；ELA在不同嚴(yán)重程度的糖尿病腎病中表達(dá)量不同，提示ELA可能是糖尿病腎病發(fā)生發(fā)展中的重要預(yù)測(cè)指標(biāo)或潛在的治療靶點(diǎn)[33]。

2 Apelinergic信號(hào)軸在子癇前期發(fā)生及發(fā)展中的作用

2.1Apelin/APJ系統(tǒng) 血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷是子癇前期發(fā)病的中心環(huán)節(jié)。子癇前期患者滋養(yǎng)細(xì)胞淺著床，導(dǎo)致胎盤(pán)灌注不足、缺血缺氧，引起胎盤(pán)源性毒性物質(zhì)產(chǎn)生、血管內(nèi)毒性物質(zhì)和炎癥介質(zhì)增多，進(jìn)而造成全身血管內(nèi)皮損傷。進(jìn)一步受損的血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放的舒、縮血管因子失衡，引發(fā)血管收縮、血管通透性增加，最終導(dǎo)致高血壓、蛋白尿等一系列子癇前期癥狀。近年來(lái)，從保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷出發(fā)，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移，抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，作為一種子癇前期治療的新方法被認(rèn)為具有良好的應(yīng)用前景[34-35]。

研究表明，APJ受體在小鼠和斑馬魚(yú)的胚胎內(nèi)皮細(xì)胞中高度表達(dá)[36]；當(dāng)敲除小鼠的Apelin基因時(shí)，胚胎中血管數(shù)量、分支減少，管徑變窄，提示Apelin-APJ系統(tǒng)在胚胎發(fā)育過(guò)程中具有促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖、新生血管形成和調(diào)控血管管徑的作用[13]。另外，Apelin-APJ系統(tǒng)還可通過(guò)調(diào)控一氧化氮來(lái)維持血管張力，一氧化氮的激活依賴(lài)于L-精氨酸的生物利用度，一氧化氮分子的釋放可以激活下游可溶性鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶，可溶性鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶可以促進(jìn)環(huán)鳥(niǎo)苷酸的生成，進(jìn)一步使環(huán)鳥(niǎo)苷酸介導(dǎo)的蛋白激酶G激活，從而促進(jìn)血管舒張。在子癇前期的發(fā)病過(guò)程中，L-精氨酸的生物利用度下降，組織內(nèi)活性氧水平升高使得內(nèi)皮細(xì)胞中的一氧化氮異?？焖俳到猓⑼ㄟ^(guò)一氧化氮-環(huán)鳥(niǎo)苷酸-蛋白激酶G通路引起血管收縮。Apelin/APJ系統(tǒng)可以促進(jìn)磷脂酰肌醇-3-激酶通路磷酸化，激活一氧化氮合酶，誘導(dǎo)一氧化氮的生成；同時(shí)，Apelin還可以抑制活性氧的形成，減少一氧化氮的降解，從而調(diào)控血管的舒張起到降壓作用。有文獻(xiàn)報(bào)道，Apelin/APJ系統(tǒng)可以通過(guò)抑制血管緊張素Ⅱ的縮血管作用而舒張血管，但其具體機(jī)制尚不清楚[37]。

2.2ELA/APJ系統(tǒng) 妊娠中晚期時(shí)細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞突破外層的合體滋養(yǎng)細(xì)胞，侵入子宮蛻膜及子宮螺旋動(dòng)脈至子宮肌層1/3段，以形成滿(mǎn)足胎兒生長(zhǎng)的低阻力動(dòng)脈系統(tǒng)。在大部分子癇前期患者體內(nèi)，由于滋養(yǎng)細(xì)胞淺著床，這種螺旋動(dòng)脈的生理性變化僅發(fā)生于蛻膜段，使得動(dòng)脈管徑較小、胎盤(pán)灌注不足繼而發(fā)生一系列全身反應(yīng)[38]。編碼ELA的APELA基因主要表達(dá)在胎盤(pán)的滋養(yǎng)細(xì)胞層，APELA基因表達(dá)缺失會(huì)引起合體滋養(yǎng)細(xì)胞分化延遲，影響胎盤(pán)結(jié)構(gòu)的形成。這種生理性血管重鑄現(xiàn)象依賴(lài)于滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲過(guò)程中發(fā)生的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，Lash等[39]報(bào)道，在子癇前期發(fā)病過(guò)程中腫瘤壞死因子-β可以上調(diào)滋養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)上皮鈣黏素和β聯(lián)蛋白的表達(dá)，抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而影響滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲。子癇前期患者體內(nèi)腫瘤壞死因子-β、上皮鈣黏素的表達(dá)量增加，內(nèi)皮鈣黏蛋白表達(dá)量減少也驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)[39-40]。研究發(fā)現(xiàn)在肝纖維化模型中，ELA/APJ系統(tǒng)的活化可以抑制體內(nèi)腫瘤壞死因子-β的表達(dá)[41]。故推測(cè)在滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲過(guò)程中，ELA/APJ系統(tǒng)可能主要起到抗衡這種腫瘤壞死因子-β對(duì)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的抑制作用，促進(jìn)胎盤(pán)血管重鑄，改善胎盤(pán)的功能[13]。

3 Apelinergic系統(tǒng)在子癇前期中的表達(dá)

3.1Apelin 有學(xué)者取重度子癇前期患者的胎盤(pán)組織進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，Apelin的表達(dá)量較正常妊娠患者降低，而在輕度子癇前期或子癇前期合并胎兒生長(zhǎng)受限的患者中并未發(fā)生顯著變化[15,42]。子癇前期是基于內(nèi)皮細(xì)胞受損而發(fā)生發(fā)展，由于內(nèi)皮細(xì)胞受損，故正常表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)的Apelin減少，這解釋了重度子癇前期患者胎盤(pán)組織中Apelin表達(dá)量降低的現(xiàn)象[43-44]。研究者發(fā)現(xiàn)，外周血中Apelin的表達(dá)趨勢(shì)似與胎盤(pán)組織中相反，如早發(fā)型重度子癇前期患者外周血中的Apelin表達(dá)量增高，而胎盤(pán)組織中表達(dá)量降低[15]。這可能是母體為了改善子癇前期的高血壓狀態(tài)而呈現(xiàn)的一種反饋調(diào)節(jié)，外周血中Apelin含量的增加可能起到了重要的降壓作用。此外還有研究發(fā)現(xiàn)，在胎兒循環(huán)中Apelin水平高于母體循環(huán)的水平，分娩后母體循環(huán)Apelin水平迅速下降[45-46]，提示胎盤(pán)可能是Apelin的來(lái)源之一，胎盤(pán)可能參與母體內(nèi)Apelin循環(huán)，影響外周血中Apelin的含量，但目前的調(diào)控機(jī)制尚不清楚。

3.2ELA 有研究者分析了子癇前期患者體內(nèi)ELA的表達(dá)情況發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠孕婦相比，早發(fā)型子癇前期患者外周血中ELA的表達(dá)量無(wú)顯著變化；而晚發(fā)型子癇前期患者外周血中ELA的表達(dá)量升高，且與患者的年齡和體質(zhì)指數(shù)有關(guān)，其中年輕和高體質(zhì)指數(shù)患者外周血中ELA的表達(dá)量升高更為顯著[14]。與此相反，Zhou等[47]發(fā)現(xiàn)重度子癇患者體內(nèi)ELA的表達(dá)量降低。也有研究報(bào)道，子癇前期患者外周血中的ELA水平較正常妊娠患者無(wú)明顯變化[48]。不同研究中子癇前期患者外周血中測(cè)出的ELA水平不同，這可能與不同樣本中孕婦的年齡、孕周、體質(zhì)指數(shù)以及樣本量有關(guān)，但還需擴(kuò)大地域、樣本量進(jìn)行研究。目前，對(duì)于ELA在子癇前期患者胎盤(pán)中的表達(dá)量研究甚少，對(duì)于母體血中ELA的來(lái)源問(wèn)題以及相關(guān)調(diào)控尚不清楚，需進(jìn)一步研究。

3.3受體APJ 取子癇前期患者的胎盤(pán)組織進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，共受體APJ的表達(dá)量與正常妊娠孕婦相比無(wú)顯著變化[15]。在減少胎盤(pán)灌注壓(reduced uterine perfusion pressure,RUPP)誘導(dǎo)的子癇前期動(dòng)物模型中，孕鼠胎盤(pán)組織的APJ受體表達(dá)量增加[49]。由于APJ在子癇前期孕鼠胎盤(pán)組織中的表達(dá)增加，故推測(cè)Apelin或ELA體內(nèi)含量不足可能是子癇前期發(fā)病的主要原因，這為外源性補(bǔ)充Apelin/ELA治療子癇前期的有效性提供了依據(jù)。與Apelin、ELA相似，APJ受體在不同研究人群胎盤(pán)組織中的表達(dá)量不同，因此還需控制變量、擴(kuò)大研究人群進(jìn)行進(jìn)一步的研究。除胎盤(pán)外，子癇前期的另一重要靶器官為腎臟，因而在構(gòu)建子癇前期的相關(guān)動(dòng)物模型時(shí)，還應(yīng)考慮檢測(cè)腎臟中APJ的變化。

4 Apelinergic系統(tǒng)作為子癇前期治療的靶點(diǎn)

目前，Apelinergic系統(tǒng)在心血管病研究領(lǐng)域已取得了重要成果。研究發(fā)現(xiàn)，Apelin/ELA通過(guò)與APJ結(jié)合可以降低血壓，改變心房電生理以及保護(hù)缺血的心肌細(xì)胞，是心血管疾病預(yù)防和治療的新靶點(diǎn)[50]。近年來(lái)，Apelinergic系統(tǒng)對(duì)妊娠期高血壓疾病的治療作用引起了學(xué)者們的關(guān)注。研究表明，ELA具有直接促進(jìn)血管舒張以及刺激利尿的作用，從而降低血壓[51]。除了已明確的降壓作用外，其在改善胎盤(pán)病理和保護(hù)子癇前期腎損傷等方面也起了重要作用。在減少胎盤(pán)灌注壓誘導(dǎo)的子癇前期動(dòng)物模型中，外源性補(bǔ)充Apelin不僅改善了孕鼠的高血壓和蛋白尿癥狀，還增加了胎盤(pán)利用率，降低了胎兒生長(zhǎng)受限的發(fā)生率[52]。APELA基因敲除小鼠中補(bǔ)充ELA不僅可以緩解子癇前期過(guò)程中發(fā)生的高血壓、蛋白尿和胎兒生長(zhǎng)受限癥狀，還可以增強(qiáng)滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲能力，減輕子癇前期胎盤(pán)血管重鑄障礙，改善子癇前期胎盤(pán)的病理過(guò)程[13,51]?？紤]到多肽較化學(xué)藥物具有穩(wěn)定性差、半衰期短等缺點(diǎn)，目前針對(duì)Apelin/ELA的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造以增加其穩(wěn)定性的文獻(xiàn)報(bào)道較少，同時(shí)也由于Apelinergic系統(tǒng)分布廣泛，其作用的特異性欠佳，未來(lái)可通過(guò)多肽截?cái)唷⑼蛔儗ふ谊P(guān)鍵的作用序列，并在增加多肽穩(wěn)定性、靶向性等方面進(jìn)行研究。

5 小 結(jié)

Apelinergic系統(tǒng)分布廣泛，對(duì)維持正常的生理功能具有重要作用。Apelin/ELA在子癇前期患者體內(nèi)表達(dá)存在差異，外源性補(bǔ)充Apelin/ELA可以緩解子癇前期動(dòng)物模型的高血壓、蛋白尿癥狀，改善胎盤(pán)、腎臟病理，降低鼠仔生長(zhǎng)受限的發(fā)生率。上述一系列研究提示，Apelinergic系統(tǒng)可能參與了子癇前期的發(fā)病機(jī)制，其可能在子癇前期的預(yù)測(cè)、治療中發(fā)揮作用。但目前該系統(tǒng)在子癇前期方面的研究尚不成熟，Apelin/ELA/APJ在子癇前期患者胎盤(pán)、外周血中的表達(dá)變化還需擴(kuò)大樣本、地區(qū)進(jìn)行研究，外周血中Apelin/ELA來(lái)源以及作用機(jī)制尚不清楚。此外，Apelin/ELA對(duì)血管內(nèi)皮、滋養(yǎng)細(xì)胞的促增殖、促侵襲和抗侵襲作用提示，其可能不僅可以緩解子癇前期的臨床癥狀，在自發(fā)性流產(chǎn)、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)和胎兒生長(zhǎng)受限等胎盤(pán)源性疾病方面也可能具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。