Apelin在多囊卵巢綜合征中的研究進(jìn)展

顏琪，張慧霞，張慧英

多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是育齡婦女常見的一種復(fù)雜的內(nèi)分泌及代謝異常所致的疾病，發(fā)病率為6%～20%[1]。該病以慢性無排卵和高雄激素血癥為特征，主要臨床表現(xiàn)為月經(jīng)周期不規(guī)律、不孕、多毛和痤瘡。PCOS患者常伴有2型糖尿病及肥胖。Apelin是一種G蛋白耦聯(lián)受體，也是脂肪因子家族新成員，主要參與體液平衡、食物攝入、胰島素分泌、能量代謝等生理過程，通過激活A(yù)MP依賴的蛋白激酶（adenosine 5′monophosphateactivated protein kinase，AMPK）通路參與葡萄糖轉(zhuǎn)化和脂肪酸氧化調(diào)控體內(nèi)能量代謝過程[2]。近年研究發(fā)現(xiàn)，PCOS患者體內(nèi)Apelin水平升高，尤其在伴有肥胖或胰島素抵抗（IR）的患者中升高更明顯，提示Apelin可能參與PCOS的發(fā)病過程。為進(jìn)一步探討Apelin與PCOS患者發(fā)病及代謝紊亂的關(guān)系，現(xiàn)對Apelin與肥胖、IR、PCOS的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 Apelin及其受體概述

Apelin是一種新近發(fā)現(xiàn)的脂肪因子，于1998年由Tatemoto等[3]首次從牛胃分泌物中提取出并命名。2005年，Boucher等[4]證明從人類和小鼠脂肪細(xì)胞中分泌的Apelin實質(zhì)上是一種脂肪因子，廣泛分布于中樞和外周組織，如垂體、心臟、肺、腎臟、乳腺和脂肪組織，并通過與這些組織的血管緊張素受體AT1相關(guān)受體蛋白（putative receptor protein related to AT1，APJ）結(jié)合，調(diào)節(jié)一系列廣泛的生理活動，如能量代謝、體液平衡、食物攝入調(diào)節(jié)、心血管系統(tǒng)和血管生成[5]。人體Apelin基因位于染色體Xq25～26.1，由2個內(nèi)含子和3個外顯子組成，其mRNA長度為3 125 bp。Apelin前體肽由77個氨基酸殘基組成，通過蛋白水解酶的酶切作用，可被剪切成不同長度的肽片段，包括Apelin-36、Apelin-17、Apelin-13和Apelin-12等，其主要的生物活性形式是Apelin-36和Apelin-13[6]，其中Apelin-13是人血漿中最常見的亞型[7]。與大多數(shù)其他G蛋白耦聯(lián)受體家族不同，Apelin似乎只通過結(jié)合一種受體亞型即APJ來發(fā)揮作用[3]。APJ是一種七跨膜G蛋白耦聯(lián)受體，由O′Dowd等[8]首次發(fā)現(xiàn)，其基因定位于11q12.1，具有1個外顯子，與血管緊張素Ⅱ的1型受體具有40%～50%的同源性，但不能與血管緊張素結(jié)合。Apelin通過與APJ受體結(jié)合，啟動絲裂原活化蛋白激酶3/1（mitogen-activated protein kinase3/1，MAPK3/1）、蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）及AMPK等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，通過這些分子信號通路實現(xiàn)對人體性腺的調(diào)控。

2 Apelin與代謝相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制

在代謝綜合征相關(guān)性疾病的研究中發(fā)現(xiàn)，Apelin有多種不同的生物學(xué)活性，包括胰島素活性、改善IR及誘導(dǎo)血管生成等作用。Apelin通過旁分泌[9]、自分泌等作用于APJ受體，進(jìn)而通過Gi、Gq、AMPK等途徑參與肥胖及相關(guān)疾病的發(fā)生與發(fā)展。Apelin與G蛋白耦聯(lián)受體APJ結(jié)合后，可通過激活Gi蛋白促進(jìn)組織對葡萄糖的攝取，其下游信號有待進(jìn)一步研究。與Gi蛋白相似，Gq蛋白也與APJ受體耦聯(lián)，Apelin通過這一通路增加三磷酸肌醇（IP3）積累。研究證實Apelin主要通過AMPK途徑增加脂肪組織和骨骼肌對葡萄糖的攝取，這一作用還需要內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）的參與[10]。此外，Apelin與APJ受體結(jié)合后，還可通過下游磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/AKT途徑發(fā)揮胰島素樣降糖作用[11]。

3 Apelin與卵泡發(fā)育

肥胖患者脂肪組織的芳香化酶過表達(dá)，循環(huán)雄激素水平升高[12]，而胰島素也能通過與卵巢局部自身受體的結(jié)合介導(dǎo)雄激素的合成，導(dǎo)致優(yōu)勢卵泡的閉鎖與無排卵[13]。Apelin與肥胖及IR密切相關(guān)，但其是否參與肥胖和胰島素介導(dǎo)的循環(huán)雄激素水平升高仍不明確。目前的研究表明Apelin可能通過調(diào)控激素的分泌及顆粒細(xì)胞的異常增殖參與卵泡的發(fā)育。在人卵巢中，Apelin及其受體主要在顆粒細(xì)胞、卵丘細(xì)胞和卵泡膜細(xì)胞表達(dá)，而卵母細(xì)胞中的表達(dá)較少。此外，卵泡液中的Apelin濃度高于血漿。故而推測卵泡Apelin部分來源于顆粒細(xì)胞，并以旁分泌和（或）自分泌的方式調(diào)節(jié)顆粒細(xì)胞的功能[14]。Roche等[15]研究發(fā)現(xiàn)重組人型Apelin-13及Apelin-17增加基礎(chǔ)及胰島素樣生長因子1（IGF-1）介導(dǎo)的卵巢雌孕激素的分泌。因此推測Apelin/APJ系統(tǒng)可能在人卵泡發(fā)育中起作用。Bongrani等[16]研究表明PCOS患者卵巢卵泡液中Apelin濃度及顆粒細(xì)胞中Apelin及其受體APJ的mRNA表達(dá)均較正常對照組升高，且Apelin及其受體APJ濃度均與竇卵泡的數(shù)量呈正相關(guān)。歐蕾等[17]在研究Apelin與顆粒細(xì)胞增殖的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，Apelin通過PI3K/AKT通路促進(jìn)卵巢顆粒細(xì)胞的增殖，但當(dāng)Apelin基因被沉默或PI3K/AKT通路被阻斷后，Apelin對顆粒細(xì)胞的增殖作用被消除，從而證明Apelin促進(jìn)顆粒細(xì)胞的增殖效應(yīng)可能是通過PI3K/AKT通路實現(xiàn)的。以上研究提示Apelin可能參與卵泡發(fā)育過程，但其具體的作用機(jī)制以及是否參與肥胖和胰島素介導(dǎo)的循環(huán)雄激素水平升高尚待進(jìn)一步研究。

4 Apelin在2型糖尿病患者血清中的表達(dá)

IR是PCOS及多種代謝綜合征的重要內(nèi)分泌特征，是指機(jī)體對胰島素的反應(yīng)敏感性降低，進(jìn)而導(dǎo)致葡萄糖攝取和利用效率下降。IR在PCOS患者的發(fā)病率高達(dá)70%[13]，大量的胰島素直接刺激卵泡膜細(xì)胞合成雄激素，引起高雄激素血癥，從而抑制優(yōu)勢卵泡的形成及排卵。Apelin作為脂肪細(xì)胞產(chǎn)生的一種活性肽激素[18]，近年來研究發(fā)現(xiàn)，Apelin水平與穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）呈正相關(guān)，且在調(diào)節(jié)糖平衡方面發(fā)揮重要的生理作用，可改善IR，具有增強(qiáng)胰島素敏感性的作用[19-20]。Zheng等[21]研究分析了Apelin基因單核苷酸多態(tài)性（SNP）與2型糖尿病的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)Apelin基因表達(dá)與中國人群糖尿病發(fā)生相關(guān)。Noori-Zadeh等[22]的薈萃分析顯示，2型糖尿病患者血清中Apelin水平明顯升高，但是高血清Apelin水平是否能逆轉(zhuǎn)IR尚待進(jìn)一步研究。童國相等[23]在研究肥胖患者血清Apelin水平與血糖、血脂和IR的相關(guān)性時發(fā)現(xiàn)，肥胖患者血清Apelin水平與餐后2 h血糖（r=0.842，P＜0.001）、三酰甘油（r=0.938，P＜0.001）、HOMA-IR（r=0.916，P＜0.001）呈正相關(guān)。Soriguer等[24]研究發(fā)現(xiàn)病態(tài)肥胖患者治療前血清Apelin水平較健康對照組明顯升高，血清Apelin水平與血糖及膽固醇濃度呈正相關(guān)，減肥手術(shù)治療后，僅在伴有空腹糖耐量受損和2型糖尿病的患者中觀察到Apelin水平明顯下降，治療過程中血清Apelin水平與血糖水平呈正相關(guān)，與胰島素敏感性呈負(fù)相關(guān)。Krist等[25]也證實了這一結(jié)論，提示Apelin可能在糖尿病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用。此后，Gourdy等[26]首次證實了Apelin在超重人群中有胰島素增敏作用。該研究采用隨機(jī)對照雙盲試驗，并利用葡萄糖鉗夾實驗評估β細(xì)胞對胰島素反應(yīng)的敏感性，發(fā)現(xiàn)與安慰劑灌注組相比，持續(xù)的Apelin灌注增加了健康超重女性[體質(zhì)量指數(shù) （BMI）：25～30 kg/m2] 的葡萄糖灌注率（glucose infusion rate，GIR），進(jìn)而證明了Apelin具有促進(jìn)葡萄糖吸收、改善IR的作用。Fournel等[27]通過遙測探頭與等壓傳感技術(shù)探測到Apelin具有抑制十二指腸收縮的作用，十二指腸的活動通過腸腦軸反饋到下丘腦，下丘腦釋放一氧化氮（NO）增加，進(jìn)而促進(jìn)肌肉組織對葡萄的利用。Wysocka等[28]的薈萃分析表明Apelin依賴PI3K/AKT途徑促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4（glucose transporter-4，GLUT-4）向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移，進(jìn)而刺激葡萄糖的吸收。以上研究表明，Apelin在改善糖代謝，增敏胰島素方面發(fā)揮了重要作用。相反，Erdem等[29]的研究共納入了40例新診斷的2型糖尿病患者和40例糖耐量正常者，發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者的血清Apelin水平顯著低于糖耐量正常者，且血清Apelin水平與空腹血糖呈負(fù)相關(guān)。Zhang等[30]也發(fā)現(xiàn)新診斷的2型糖尿病患者血清Apelin水平較糖耐量正常者顯著降低，并與HOMA-IR和空腹血糖負(fù)相關(guān)。因此Apelin與糖尿病的關(guān)系尚需大規(guī)模試驗來進(jìn)一步證實。

5 Apelin在肥胖PCOS患者中的表達(dá)

PCOS患者常伴有超重和肥胖。肥胖使上皮細(xì)胞對黃體生成激素（LH）刺激敏感，并通過上調(diào)卵巢雄激素的產(chǎn)生而放大功能性卵巢高雄激素血癥。此外，肥胖會增加IR和代償性高胰島素血癥，反過來進(jìn)一步增加脂肪生成、降低脂肪分解[31]。增多的脂肪組織內(nèi)分泌功能紊亂，導(dǎo)致脂肪因子的分泌失衡。多項研究顯示PCOS患者血清Apelin水平升高，且在肥胖和IR的群體升高更明顯。G?ren等[32]通過對32例PCOS患者和31例健康對照者研究發(fā)現(xiàn)，PCOS患者血清Apelin水平明顯升高，且體質(zhì)量正常的PCOS患者中血清Apelin水平也升高，表明Apelin水平升高可能是PCOS的一種內(nèi)在特性。杜靜等[33]在進(jìn)行Apelin水平與BMI及HOMA-IR相關(guān)性的研究中發(fā)現(xiàn)，PCOS患者血清Apelin水平升高，且BMI和HOMA-IR是影響Apelin水平的獨立危險因素。張全[34]研究發(fā)現(xiàn)PCOS患者BMI、C反應(yīng)蛋白（CRP）、低密度脂蛋白（LDL）及HOMA-IR水平均高于不孕對照組，且血清Apelin水平與BMI、CRP、LDL及HOMA-IR表達(dá)水平呈正相關(guān)。當(dāng)血清Apelin水平＞2.89 μg/L時，診斷PCOS的敏感度、特異度、約登指數(shù)、受試者工作特征曲線下面積（AUC）分別為78.3%、85.0%、0.633和0.831。Hasan等[35]研究發(fā)現(xiàn)肥胖的PCOS患者血清Apelin水平較體質(zhì)量正常的PCOS患者水平明顯升高，給予6個月二甲雙胍治療后，2組患者的血清Apelin水平均下降，且體質(zhì)量正常的PCOS患者血清Apelin水平下降更明顯。提示血清Apelin水平的升高可能與其在降低IR方面具有代償性作用有關(guān)，且體質(zhì)量正常的PCOS患者對于二甲雙胍的治療反應(yīng)更好。由此可見，Apelin作為一種脂肪因子，可能參與了PCOS的代謝紊亂過程。

但也有研究發(fā)現(xiàn)PCOS患者血清Apelin水平比正常對照組低，甚至2組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Chang等[36]研究表明體質(zhì)量正常的PCOS組血清Apelin水平低于非PCOS組，且Apelin水平與HOMA-IR及睪酮、卵泡刺激素（FSH）、LH、胰島素、高密度脂蛋白（HDL）、LDL濃度均無明顯關(guān)系。Altinkaya等[37]研究顯示PCOS組血清Apelin水平較體質(zhì)量匹配的對照組低，但PCOS患者組血清Apelin水平與BMI、HOMAIR、空腹胰島素、三酰甘油呈正相關(guān)。Olszanecka-Glinianowicz等[38]研究則發(fā)現(xiàn)體質(zhì)量正常的PCOS患者與對照組血清Apelin水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義。本文筆者推測可能由于種族、人群遺傳學(xué)特征、年齡、評估方法差異造成了研究結(jié)果的不同。

綜上所述，Apelin是一種新的脂肪細(xì)胞因子，與PCOS、肥胖、糖尿病等疾病有關(guān)，但其作用機(jī)制尚不明確，明確Apelin在PCOS發(fā)生、發(fā)展過程中的作用機(jī)制，可以為PCOS的診斷、治療提供新的途徑。接下來可進(jìn)一步開展Apelin在PCOS患者卵巢中表達(dá)的研究，明確Apelin是否與PCOS患者卵泡發(fā)育異常相關(guān)，并探索Apelin參與PCOS卵泡發(fā)育可能的信號通路，將有助于加深學(xué)者們對其生物學(xué)行為及作用機(jī)制的認(rèn)識和了解，同時也為尋找預(yù)防和治療新藥物的分子生物學(xué)靶點提供方向。