Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)在血管重構(gòu)穩(wěn)態(tài)與血管疾病中的調(diào)控作用及相關(guān)藥物研發(fā)進(jìn)展

宋佳瑋，陳臨溪，鐘久昌*

（1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院心臟中心，北京 100020；2.北京市高血壓重點實驗室，北京 100020；3.南華大學(xué)藥學(xué)院藥理學(xué)教研室，湖南 衡陽 421001）

由Elabela（ELA）、Apelin 及Apelin 受體（Apelin receptor，APJ）組成的ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)是機(jī)體調(diào)控血壓水平、血管生理和病理生理功能的重要內(nèi)分泌系統(tǒng)，廣泛表達(dá)于機(jī)體不同組織器官中，其活性和表達(dá)異常參與動脈粥樣硬化、高血壓、肺動脈高壓和腦卒中等血管疾病的發(fā)生和發(fā)展過程[1]。ELAApelin-APJ 系統(tǒng)主要通過ELA-APJ 軸、Apelin-APJ軸在機(jī)體中調(diào)節(jié)體液電解質(zhì)平衡和細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、自噬，以及炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、血管舒張、血管新生及纖維化重構(gòu)等血管功能穩(wěn)態(tài)，不僅可維持生理條件下血管系統(tǒng)的正常發(fā)育，還可在病理條件下發(fā)揮重要的血管保護(hù)作用[2-4]。本文就ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)在血管重構(gòu)穩(wěn)態(tài)中的調(diào)控作用及其潛在藥物靶點的研究進(jìn)展作一綜述，旨在為相關(guān)藥物開發(fā)提供參考。

1 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及分布

ELA 是近年來新發(fā)現(xiàn)的APJ 的內(nèi)源性配體，是ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)的主要成員[1]。APJ 為一種有7 個跨膜結(jié)構(gòu)的G 蛋白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptor，GPCR），由380 個氨基酸組成[3-4]，其與血管緊張素Ⅱ（angiotensin II，Ang II）1 型受體（angiotensin type 1 receptor，AT1R）具有30%同源性，在跨膜結(jié)構(gòu)域中具有54%的序列相似性[3]。盡管與AT1R 具有同源性，但APJ 并不與Ang II 結(jié)合。直到1998 年，Tatemoto 等[4]在牛胃中提取出一種肽類激素Apelin，并發(fā)現(xiàn)該激素可以與APJ 結(jié)合，是體內(nèi)天然存在的配體。APELIN基因位于X染色體上，其前體肽由77 個氨基酸組成，可以被轉(zhuǎn)化為12～36 個氨基酸的特定片段，其C 端的12 個氨基酸序列在所有Apelin 亞型中均是保守的[3-4]。Apelin 多肽包括Apelin-36、Apelin-17、Apelin-13、Apelin-12和[Pyr1]Apelin-13，這些肽具有相似的功能，但具有不同的組織分布、效力和受體結(jié)合親和力（見圖1）[2]。[Pyr1]Apelin-13、Apelin-13 及Apelin-17 是血漿與心血管中Apelin 多肽的主要亞型，而Apelin-36 主要分布于肺、睪丸、子宮和初乳中[1]。研究顯示，ELA、Apelin 和APJ 在包括心血管系統(tǒng)在內(nèi)的各種組織中均有表達(dá)[5-7]。Apelin 和APJ 在大腦和周圍組織中有著相似的分布，譬如在大腦中的皮層、中腦、垂體和脊髓等區(qū)域兩者表達(dá)量均較高，在周圍區(qū)尤其胎盤表達(dá)量最高，在心臟、肺、腎臟和睪丸中表達(dá)量中等，而在肝臟、骨骼肌、胰腺、脾臟、小腸和子宮表達(dá)量較低[7-8]。在血管組織中，APJ 主要分布于血管內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞中，而Apelin主要表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞[9]。起初人們認(rèn)為APJ 只與其同源配體Apelin 結(jié)合。最新研究發(fā)現(xiàn)了一種位于高爾基體的短小的分泌肽，其全長由54 個氨基酸組成，被認(rèn)為是APJ 的新型內(nèi)源性配體，該分泌肽被命名為ELA，也稱Toddler 或Apela[10-11]。ELA 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的作用下，進(jìn)一步被酶解成相對分子質(zhì)量較小的亞型：ELA-32、ELA-21 和ELA-11，這些亞型通過激活A(yù)PJ 發(fā)揮生物學(xué)作用，且可被APJ 拮抗劑阻斷（見圖2）[1,10-11]。編碼ELA基因為AK092578，位于4 號染色體上，包含3 個外顯子[10]。研究發(fā)現(xiàn)，ELA 除了在胚胎發(fā)育過程中表達(dá)外，還在成人血管內(nèi)皮、腎臟及前列腺中表達(dá)[12]。與靜脈相比，動脈中ELA 水平最高，而在人體心臟和肺組織中表達(dá)水平相對較低[13]。最近研究發(fā)現(xiàn)，成年大鼠心血管組織中也可見ELA mRNA 的表達(dá)，但主要表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中[14]。

圖1 Apelin 多肽和Elabela/Toddler 多肽的主要亞型[2]Figure 1 Main subtypes of apelin and Elabela/Toddler peptides[2]

圖2 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)的成分、作用、相關(guān)信號及其潛在藥物靶點[1]Figure 2 The components,functions,related signals and potential drug targets of Elabela-Apelin-APJ system[1]

綜上所述，ELA 和Apelin 具有相同的受體，并發(fā)揮類似的生物學(xué)效應(yīng)。近些年科研人員針對不同的血管疾病模型，研究了ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)對血管重構(gòu)穩(wěn)態(tài)和血管疾病的調(diào)節(jié)作用以及相關(guān)的信號通路，結(jié)果顯示，ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)通過多種信號通路發(fā)揮心血管保護(hù)作用，具體研究情況見表1。

表1 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)在血管重構(gòu)穩(wěn)態(tài)和血管疾病中的調(diào)節(jié)作用及相關(guān)信號機(jī)制Table 1 The regulatory roles and underlying signaling mechanisms of Elabela-Apelin-APJ system in vascular remodeling homeostasis and vascular diseases

續(xù)表1

2 Elabela-Apelin-APJ系統(tǒng)與腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)在血壓調(diào)控中的交互作用

ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)具有一定的血管舒張效應(yīng)，在血管舒張收縮功能調(diào)控和血壓穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮積極作用[1,3-4,15]。研究表明，Apelin 結(jié)合APJ 可激活絲裂原活化蛋白激酶激酶1/2（mitogen-activated protein kinase kinase 1/2，MEK1/2）和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinase 1/2，ERK1/2）磷酸化信號通路，從而發(fā)揮血管舒張作用（見圖2）[15]。在內(nèi)皮細(xì)胞完整時，Apelin-APJ 信號的效應(yīng)是促進(jìn)血管舒張，血管內(nèi)皮損傷后則通過平滑肌細(xì)胞上的APJ 激活蛋白激酶C 和肌球蛋白輕鏈磷酸化，從而導(dǎo)致血管收縮[1,4]。在剝離的血管中Apelin 可促進(jìn)血管收縮，只有在完整的血管組織中才可見內(nèi)皮依賴性血管舒張，這種血管舒張通常呈一氧化氮（nitric oxide，NO）或前列腺素依賴[5]。研究證實，靜脈注射Apelin 可快速降低健康大鼠的收縮壓和舒張壓[16]。研究表明，Apelin 通過招募β-arrestin 和誘導(dǎo)APJ 內(nèi)化而發(fā)揮降低血壓作用[1,4,33]。另外，Apelin 通過結(jié)合APJ 而激活磷脂酰肌醇激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）-蛋白激酶B（Akt）信號和內(nèi)皮源性一氧化氮合酶（endothlial nitric oxide synthase，eNOS）-一氧化氮（NO）信號通路，進(jìn)而介導(dǎo)血管舒張效應(yīng)，而Akt-eNOSNO 信號在血壓調(diào)控中起著極為關(guān)鍵的作用（見圖2）[34-35]。新近研究發(fā)現(xiàn)，對血管平滑肌細(xì)胞過表達(dá)APJ 的轉(zhuǎn)基因小鼠注射Apelin 后，小鼠出現(xiàn)短暫而劇烈的血壓水平升高，而當(dāng)用α1A腎上腺素能受體抑制劑或敲除APJ 后，Apelin 促血管收縮作用則消失，提示血管平滑肌細(xì)胞中的APJ 和α1A腎上腺素能受體可發(fā)揮協(xié)同作用增加血管收縮性[17]。

ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)與腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS）在血壓調(diào)控過程中具有交互作用[36-38]。研究顯示，Apelin基因敲除（knockout，KO）小鼠和Ang II 誘導(dǎo)的高血壓小鼠體內(nèi)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（angiotensin-converting enzyme 2，ACE2）水平明顯降低，Apelin-13 治療后高血壓小鼠體內(nèi)ACE2水平則明顯提高，提示Apelin-APJ 軸可通過調(diào)控ACE2基因表達(dá)水平而發(fā)揮其血管保護(hù)作用[4,15,18]。此外，Apelin-APJ 軸可提高ACE2 啟動子活性，促使ACE2 蛋白表達(dá)增加，而ELA 通過APJ 可劑量依賴性地降低ACE 啟動子活性，下調(diào)ACE 和Ang II表達(dá)水平，因此，ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)可能通過調(diào)控ACE2/ACE 平衡而在血壓調(diào)控方面發(fā)揮重要作用[1,15,18]。作為RAAS 系統(tǒng)新成員，ACE2 在血壓調(diào)控和器官保護(hù)方面發(fā)揮有益作用，調(diào)控ACE2的活性機(jī)制相關(guān)研究是目前心血管藥理學(xué)研究的熱點。ACE2 對Apelin-36 和Apelin-13 具有催化作用，通過ACE2 的單羧基肽酶活性，可清除Apelin 的C端苯丙氨酸，一定程度上導(dǎo)致Apelin 生物活性的喪失[4,39-40]。人工合成的Apelin 類似物能抵抗ACE2的降解并保留其與內(nèi)源性APJ 的結(jié)合能力，從而穩(wěn)定發(fā)揮Apelin 類似物血管舒張等保護(hù)功效，因此，Apelin 類似物可作為高血壓等血管重構(gòu)疾病潛在的藥物靶點[39-40]。

3 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)與血管重構(gòu)穩(wěn)態(tài)

ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)可通過激活Gi 信號和β-arrestin 依賴通路，調(diào)節(jié)GPCR 內(nèi)化，觸發(fā)下游信號通路，發(fā)揮其調(diào)控血壓穩(wěn)態(tài)、血管生成、抗炎、抗氧化、抗纖維化重構(gòu)及抗凋亡作用（見圖2）[1,19,41]。激活的Gi 信號可能導(dǎo)致cAMP 的產(chǎn)生減少和ERK1/2的激活，以及細(xì)胞內(nèi)鈣動員的增加[12,14]。另外，抑制ERK1/2 磷酸化信號可顯著降低ELA 誘導(dǎo)的正性肌力效應(yīng)，提示ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)可通過ERK1/2 磷酸化信號發(fā)揮其心血管保護(hù)功效[1,4-5]。ELA 可通過結(jié)合APJ 而誘導(dǎo)小鼠主動脈血管舒張，使用eNOS 抑制劑L-NAME 干預(yù)后，ELA 介導(dǎo)的這種血管舒張作用并未消失，提示在ELA 介導(dǎo)的血管舒張中不依賴NO[12-13]。在大多數(shù)情況下，ELA-APJ軸在血管重構(gòu)穩(wěn)態(tài)中起保護(hù)作用[1,4,41]。研究顯示，給予外源性ELA 干預(yù)治療可以預(yù)防壓力超負(fù)荷導(dǎo)致的小鼠心血管功能障礙、心肌肥厚和纖維化重構(gòu)，發(fā)揮其心血管保護(hù)功效[19,42]。ELA KO 的妊娠高血壓小鼠表現(xiàn)出類似于子癇前期的癥狀，注射ELA可明顯緩解該癥狀，該研究認(rèn)為子癇前期癥狀的緩解可能是通過調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞中的APJ 信號通路實現(xiàn)，但也不排除存在其他的ELA 未知受體（X 受體）的可能[19]。在人類胚胎干細(xì)胞中，ELA 可通過結(jié)合X 受體而激活PI3K-CCND1 信號，從而維持人胚胎干細(xì)胞的存活和自我更新（見圖2），推測這個X 受體可能是另一個GPCR，Apelin 和ELA之間應(yīng)該是有選擇性的結(jié)合而發(fā)揮心血管調(diào)節(jié)作用[42]。

ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)血運(yùn)重建，減輕血管重構(gòu)損傷，進(jìn)而維持血管結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)態(tài)（見圖2）[1,10]。eNOS 磷酸化信號是正常血管生長發(fā)育、血管結(jié)構(gòu)及功能穩(wěn)態(tài)所必需的，Apelin 可以通過增強(qiáng)eNOS 磷酸化信號來發(fā)揮其心血管保護(hù)作用[1,4]。研究顯示，Apelin-13 可通過增強(qiáng)心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞中5′-單磷酸腺苷活化的蛋白激酶（adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase，AMPK）和PI3K-Akt 信號通路之間的相互作用來刺激血管生成（見圖2）[20]。APJ 通過與神經(jīng)降壓素受體-1 結(jié)合形成一種功能性的異質(zhì)二聚體，從而增強(qiáng)ERK1/2 信號的激活能力，促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖[43]。在體外培養(yǎng)的肺動脈血管平滑肌細(xì)胞中，Apelin 發(fā)揮了抗平滑肌細(xì)胞增殖、遷移和促進(jìn)平滑肌細(xì)胞凋亡的功效[44]。在斑馬魚胚胎血管生成實驗中，APJ基因缺失的胚胎不能生成正常血管，而輸注ELA 后能恢復(fù)其血管生成功能，證實了ELA 可促進(jìn)血管形成[21]。最近的研究表明，ELAAPJ 軸可促進(jìn)小鼠心臟冠狀動脈的發(fā)育，且對小鼠冠狀動脈祖細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記發(fā)現(xiàn)，APJ 僅存在于靜脈竇冠狀動脈祖細(xì)胞中；在APJ 突變體中，靜脈竇冠狀動脈祖細(xì)胞未能正常遷移，從而無法在心臟中形成正常的血管結(jié)構(gòu)，但這種現(xiàn)象可通過增強(qiáng)心內(nèi)膜祖細(xì)胞的增殖水平和遷移能力得到補(bǔ)償[45]。ELA 可刺激血管組織管狀結(jié)構(gòu)的形成，并以濃度依賴的方式增加分支點的數(shù)量，證實ELA 具有促血管生成作用[12]。因此，ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)在血管重構(gòu)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著非常重要的調(diào)控作用。

4 Elabela-Apelin-APJ系統(tǒng)與血管疾病的關(guān)系研究

4.1 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是一種可致血管結(jié)構(gòu)功能紊亂的慢性炎癥反應(yīng)，與ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)、RAAS 系統(tǒng)活性及表達(dá)異常關(guān)系密切[3,37]。研究發(fā)現(xiàn)，冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者Apelin 水平明顯降低，而穩(wěn)定型心絞痛患者冠狀動脈側(cè)支的形成也與血漿Apelin 水平升高有關(guān)[46]。Apelin-13 通過激活PI3KBeclin-1 通路來減少泡沫細(xì)胞的脂質(zhì)積累并誘導(dǎo)其自噬，從而發(fā)揮Apelin-13 抗動脈粥樣硬化功效（見圖2）[22]。在ApoE KO 動脈粥樣硬化模型小鼠中，Apelin 治療可通過增加NO 的產(chǎn)生和新生血管內(nèi)膜的形成，抑制血管重構(gòu)，從而拮抗Ang II 誘導(dǎo)的動脈粥樣硬化[23]。有研究認(rèn)為，血漿Apelin 水平可以預(yù)測ST 段抬高型心肌梗死（ST-elevated myocardial infarction，STEMI）患者經(jīng)皮冠狀動脈介入治療后的主要心血管事件發(fā)生率，血漿Apelin 水平較低的STEMI 患者發(fā)生不良心血管事件發(fā)生率更高[47]。在心肌缺血再灌注小鼠中，Apelin 可通過抑制細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激、激活PI3K-Akt-eNOS 信號通路以及ERK1/2 磷酸化信號來改善缺血再灌注損傷后的心功能障礙，減輕心肌梗死面積和結(jié)構(gòu)功能損傷[24]。筆者課題組研究表明，[Pyr1]Apelin-13 干預(yù)治療后，單純動脈粥樣硬化小鼠和合并高血壓的ApoE KO 小鼠體內(nèi)ACE2 與eNOS 水平均明顯增加，心肌細(xì)胞凋亡和纖維化重構(gòu)減輕，心血管功能均得到改善[4,15]。另外，ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)在抑制促炎癥因子、黏附分子、組織因子的表達(dá)以及調(diào)節(jié)血脂代謝、血小板活化中起著關(guān)鍵作用，ELA或者Apelin基因缺失小鼠表現(xiàn)出嚴(yán)重的動脈粥樣硬化及血管結(jié)構(gòu)功能紊亂，提示ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)可能在動脈粥樣硬化、急性冠狀動脈綜合征和腦卒中等血管疾病中發(fā)揮重要的保護(hù)作用[4,37,48]。

4.2 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)與高血壓

高血壓為一種機(jī)制復(fù)雜的血管綜合征。研究顯示，ELA-Apelin-APJ 和RAAS 系統(tǒng)異常、遺傳、肥胖、糖尿病、血脂異常等均可導(dǎo)致高血壓[4,41-42]。與健康人群相比，原發(fā)性高血壓（essential hypertension，EH）患者血液中ELA、Apelin 水平明顯降低[1,4,49]。研究認(rèn)為，EH 患者循環(huán)血液中Ang II 水平升高，在激活RAAS 系統(tǒng)的同時也有抑制ELA-Apelin-APJ系統(tǒng)的作用，此時ELA、Apelin 及ACE2 需要對抗Ang II-AT1受體信號，消耗增加，因此，EH 患者循環(huán)血液中ELA、Apelin 及ACE2 水平往往出現(xiàn)代償性降低[1,15,38]。無論是在自發(fā)性高血壓大鼠還是Ang II誘導(dǎo)的高血壓小鼠模型中，ELA 和Apelin 的水平均出現(xiàn)明顯降低[4,8,15]。ELA-32、ELA（19-32）、Apelin-13 干預(yù)治療可通過調(diào)控ACE2/ACE 平衡，改善Akt-eNOS-NO 信號傳導(dǎo)，從而在高血壓模型中發(fā)揮其降壓、抗凋亡、抗氧化、抗纖維化重構(gòu)作用（見圖2）[8,15-16]。另有研究顯示，血漿中較低的Apelin水平與高血壓患者較嚴(yán)重的左室收縮和舒張功能障礙有關(guān)；與未發(fā)生左室肥厚的高血壓患者相比，伴有左室肥厚的高血壓患者血清Apelin 水平較低，提示Apelin 可作為高血壓靶器官損害評估的生物學(xué)標(biāo)志物[4,50]。高血壓大鼠主動脈血管組織中普遍出現(xiàn)Apelin/APJ 水平下調(diào)，并伴有心臟和腎臟的病理損害及功能紊亂[51]。因此，ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)在血管重構(gòu)穩(wěn)態(tài)及血壓調(diào)控中發(fā)揮重要作用，這可為降壓藥物的研發(fā)提供新的靶點。

4.3 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)與肺動脈高壓

肺動脈高壓是一種以肺血管肥厚和重構(gòu)為特征的肺動脈血管疾病。肺動脈壓升高和血管阻力增加是肺動脈高壓患者的顯著特征，可導(dǎo)致右心室肥厚和心臟衰竭[52]。肺動脈高壓患者的血漿ELA 和Apelin 水平明顯低于健康對照者，肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞和肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞中Apelin 和APJ 表達(dá)水平均降低[13,52]。此外，在Apelin基因缺失的小鼠中，AMPK 和eNOS磷酸化水平降低，進(jìn)而導(dǎo)致肺血管重構(gòu)的惡化，加重了肺動脈高壓[25]。[Pyr1]Apelin-13 治療后，野百合堿（monocrotaline，MCT）誘導(dǎo)的肺動脈高壓大鼠血管組織中Apelin/APJ 上調(diào)，右心室肥厚和舒張功能障礙癥狀減輕[25-26]。外源性Apelin 通過激活PI3KAkt-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路，降低了缺氧條件下肺動脈平滑肌細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞自噬、凋亡、增殖和遷移水平（見圖2）[53]。一項隨機(jī)雙盲對照臨床研究發(fā)現(xiàn)，[Pyr1]Apelin-13 治療可降低肺動脈高壓患者肺動脈血管阻力，增加患者的心排血量，該作用在同時接受5 型磷酸二酯酶抑制劑（phosphodiesterase type 5 inhibitor，PDE5i） 治療的肺動脈高壓患者亞組中明顯增強(qiáng)，該研究認(rèn)為PDE5i 減少了NO 的代謝滅活，從而促進(jìn)了[Pyr1]Apelin-13 的血管舒張功效[54]。在離體血管實驗中證實，[Pyr1]Apelin-13 能顯著逆轉(zhuǎn)內(nèi)皮素-1 的生理作用[5]。另外，與野生大鼠相比，肺動脈高壓模型大鼠中ELA 的表達(dá)水平明顯降低[13]。ELA 能夠替代缺失的內(nèi)源性肽Apelin，通過減輕肺血管重構(gòu)和心血管肥厚、降低右心室收縮壓、舒張肺血管來緩解MCT誘導(dǎo)的大鼠肺動脈高壓[13]。

綜上所述，ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)可調(diào)節(jié)肺血管肥厚重構(gòu)信號，有望成為肺動脈高壓防治新的藥物靶點。

4.4 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)與糖尿病血管病變

ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)中各成員表達(dá)及活性異常參與了糖尿病及糖尿病相關(guān)血管病變的發(fā)病過程[1,55-56]。糖尿病是一種可持續(xù)損害心血管系統(tǒng)等重要臟器的慢性病，具有高發(fā)病率、高致殘率和高病死率的特點，并可導(dǎo)致高血壓、心肌梗死及腦卒中等心腦血管并發(fā)癥[55]。最新一項臨床研究表明，ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)表達(dá)異常參與妊娠期糖尿病發(fā)生、發(fā)展過程[56]。妊娠中期，妊娠期糖尿病患者的ELA 水平較健康孕婦組降低，而Apelin 水平升高；從妊娠中期到妊娠晚期，妊娠期糖尿病患者ELA 的表達(dá)下調(diào)更為明顯；血清ELA 水平與空腹血糖呈正相關(guān)，與三酰甘油、總膽固醇呈負(fù)相關(guān)，ELA 影響妊娠期糖尿病患者糖代謝，Apelin 影響妊娠期糖尿病患者脂代謝[56]。糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病微血管病變的嚴(yán)重并發(fā)癥[55]。體外細(xì)胞實驗研究顯示，Apelin 可增加視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和增殖能力；動物和人體研究發(fā)現(xiàn)，Apelin 可刺激糖尿病視網(wǎng)膜病變模型或患者的視網(wǎng)膜血管生成[57]。與健康對照者比較，增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者玻璃體、纖維膜和血清中Apelin 水平明顯增高[58]。在糖尿病大鼠的視網(wǎng)膜病變血管中也可見Apelin 表達(dá)水平的增高[59]。在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中，外源性Apelin 可通過PI3K-Akt 和MEK-ERK 信號通路促進(jìn)Ⅰ型膠原的表達(dá)和纖維膜的形成，導(dǎo)致嚴(yán)重的視力損失，提示Apelin 可能在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)展過程中發(fā)揮促纖維化作用[27]。研究顯示，包括血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）在內(nèi)的血管生成因子在視網(wǎng)膜中的異常釋放是糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)病的一個重要促進(jìn)因素；Apelin 可誘導(dǎo)正常大鼠視網(wǎng)膜GFAP和VEGF 表達(dá)，而APJ 拮抗劑F13A 治療顯著逆轉(zhuǎn)了糖尿病引起的視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)增生，降低了視網(wǎng)膜中GFAP 和VEGF 的表達(dá)水平[59]。因此，ELAApelin-APJ 系統(tǒng)可能是糖尿病血管病變潛在的治療靶點。

4.5 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)與腦卒中

腦卒中是一種高發(fā)病率、高病死率、高致殘率的腦血管疾病，是由于腦部血管突然破裂或因血管阻塞導(dǎo)致血液不能流入大腦而引發(fā)的腦組織損傷，伴有神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞的激活，其治療策略主要是改善腦血管重構(gòu)、腦血循環(huán)及神經(jīng)保護(hù)[28,36,60]。Apelin-13 通過激活腦缺血再灌注小鼠的PI3K-Akt-ERK1/2 信號通路，降低Bax、Caspase-3 及Caspase-9 凋亡信號表達(dá)，從而減少腦細(xì)胞凋亡，保護(hù)大腦免受缺血再灌注損傷，促進(jìn)卒中后的神經(jīng)恢復(fù)（見圖2）[28]。在缺血性腦卒中小鼠模型中，Apelin-13 以劑量依賴的方式增加抗氧化蛋白的表達(dá)水平，降低氧自由基的生成，降低腦血管組織中腫瘤壞死因子、細(xì)胞間黏附分子-1、白細(xì)胞介素-1α 的表達(dá)，同時通過激活A(yù)MPK-糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）-核相關(guān)因子2（Nrf2）信號通路，從而發(fā)揮其腦保護(hù)作用（見圖2）[29]。在出血性腦卒中大鼠模型中，Apelin-13 干預(yù)治療可通過抑制激活轉(zhuǎn)錄因子6-CCAAT-增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白信號表達(dá)、激活胰高血糖素樣肽-1 受體（GLP-1R）-PI3K-Akt 信號通路、增加Bcl-2/Bax 比值、抑制活化型Caspase-3 表達(dá)水平以及降低腦卒中大鼠細(xì)胞凋亡水平，從而減輕大鼠腦組織損傷（見圖2）[30-31]。另外，Apelin-13 干預(yù)治療還可通過抑制AMPK-硫氧環(huán)蛋白相互作用蛋白（hioredoxin-interacting protein，TXNIP）-NOD 樣受體蛋白3（NOD-like receptor pyrin domain-containing 3 protein，NLRP3）信號通路，減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的氧化應(yīng)激，減輕神經(jīng)炎癥與腦水腫，改善血腦屏障及神經(jīng)功能紊亂，從而減輕出血性腦卒中大鼠腦組織損傷（見圖2）[32]。在RAAS 系統(tǒng)中，ACE2-Ang-（1-9）-AT2受體和ACE2-Ang-（1-7）-Mas 受體軸可對抗ACE-Ang IIAT1受體路徑，具有促進(jìn)腦血管舒張、抗炎、抗氧化損傷、調(diào)節(jié)免疫及抗腦細(xì)胞凋亡的功效[36]。ELAApelin-APJ 系統(tǒng)通過調(diào)控TXNIP-NLRP3、ACE2-Ang-（1-7）-Mas 受體以及CHOP-PI3K-Akt-eNOS 信號傳導(dǎo)，從而減少腦梗死面積，并通過抗凋亡、抗氧化及抗炎發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用，因此，ELA、Apelin可作為腦卒中潛在的預(yù)后預(yù)警標(biāo)志物[4,29,32]。

5 Elabela-Apelin-APJ 系統(tǒng)藥物靶點研究

多項研究認(rèn)為，ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)是高血壓等血管疾病新的潛在藥物靶點，具有廣闊的藥物開發(fā)和臨床應(yīng)用前景[1,37]。由于體內(nèi)Apelin 降解過快且藥理學(xué)特性不穩(wěn)定，而ELA 可直接激活A(yù)PJ 及其下游信號，因而人工合成ELA 類似物可能成為防治高血壓等血管疾病的新藥物[3]。目前的研究方向主要致力于延長APJ 激動劑的半衰期、增強(qiáng)APJ 激動劑的結(jié)合能力。APJ 激動劑、ELA、Apelin 肽類似物和小分子物質(zhì)由于其代謝穩(wěn)定和較高的藥理學(xué)效力而具有優(yōu)勢。Apelin 活性片段可通過聚乙二醇化、?；?、環(huán)化、添加非天然氨基酸和蛋白質(zhì)偶聯(lián)等多種方法進(jìn)行修飾，從而提高APJ 激動劑的血漿穩(wěn)定性和親和力，明顯延長APJ 激動劑的血漿半衰期。目前研究顯示，內(nèi)源性[Pyr1]Apelin-13 的選擇性較差，除了激活G 蛋白外，還涉及β-arrestin 的招募[61]。Brame 等[62]發(fā)現(xiàn)，Apelin 受體激動劑MM07比[Pyr1]Apelin-13 穩(wěn)定性更高，在大鼠血漿中的半衰期為17 min，并且在APJ 的激活過程中顯示出明顯的G 蛋白偏倚，從而更好地發(fā)揮了心血管保護(hù)作用。研究證實，MM07 干預(yù)治療可促進(jìn)eNOS 的磷酸化及其表達(dá)水平，促進(jìn)肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，減少內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，降低MCT 誘導(dǎo)的肺動脈高壓大鼠的心血管肥厚及結(jié)構(gòu)損傷[63]。因此，這些研究均支持了G 蛋白偏倚的APJ 激動劑的開發(fā)具有應(yīng)用前景。相對分子質(zhì)量為1 400 的非肽類小分子APJ激動劑E339-3D6（1）對APJ 具有較強(qiáng)的親和力[64]。新近通過高通量篩選發(fā)現(xiàn)的相對分子質(zhì)量為359 的另一小分子APJ 激動劑ML233（2）具有溶解度差、半衰期短及肝毒性大的特點，因而其臨床應(yīng)用受到限制[65]。另有研究發(fā)現(xiàn)了相對分子質(zhì)量為455 的APJ 激動劑CMF-019，其對APJ 具有高親和力，并且對Gαi 蛋白信號通路有高度選擇性，能夠促進(jìn)心臟收縮和血管舒張[66]。此外，有抗血管生成作用的ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)的拮抗劑也具有一定的治療潛力。第一批被發(fā)現(xiàn)的APJ 拮抗劑是F13A，它是一種Apelin 類似物，其C 端苯丙氨酸突變?yōu)楸彼釟埢鵞67]。另一種肽拮抗劑是ALX40-4C，但由于選擇性較差而應(yīng)用受限[68]。ML221（3）通過APJ 對cAMP 和β-arrestin 信號均表現(xiàn)出拮抗作用[3,13]。然而，ML221 的藥代動力學(xué)曲線和穩(wěn)定性均較差，因此不推薦在體內(nèi)進(jìn)行臨床研究，但ML221 在體外能有效拮抗Apelin 和ELA 的作用，對APJ 具有良好的選擇性，因此推薦優(yōu)先考慮開展體外研究[13]。另有研究證實，魚精蛋白、MM54 也是APJ 的拮抗劑[69]。

6 展望

綜上所述，ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)已被證實對高血壓、動脈粥樣硬化、腦卒中等多種血管疾病具有心血管保護(hù)功效，通過各種手段調(diào)節(jié)ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)的活性或表達(dá)很可能成為血管重構(gòu)損傷及相關(guān)血管疾病治療的新途徑。因此，后續(xù)研究可利用ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)重要的生物學(xué)特性，如促血管舒張、促血管生成、抗炎、抗凋亡、抗氧化及抗纖維化重構(gòu)等作用，開發(fā)以ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)為靶點的新的血管保護(hù)藥物。由于ELA-Apelin-APJ系統(tǒng)與RAAS 系統(tǒng)具有交互作用且涉及的信號通路眾多，到目前為止，對于這2 個復(fù)雜系統(tǒng)中的各成分亞型及其表達(dá)分布、相關(guān)的信號通路及其可能存在的不利生物學(xué)效應(yīng)情況均尚未完全闡明。因此，通過進(jìn)一步了解ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)與RAAS 系統(tǒng)在血管重構(gòu)穩(wěn)態(tài)中的生理和病理生理機(jī)制，為以ELA-Apelin-APJ 系統(tǒng)為干預(yù)靶點的新型藥物的研發(fā)及應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，具有重要的研究價值。