Apelin-36研究进展*

王文淼 综述 王海英 审校

(济宁医学院；济宁医学院基础医学院，济宁 272067)

Apelin是一类由同一基因编码具有不同分子结构的内源性活性肽，该类肽作用于7次跨膜的G蛋白偶联受体APJ。Apelin前体是由X染色体编码的77个氨基酸组成的多肽，在不同组织中被蛋白酶水解为不同长度的活性多肽。根据其氨基酸残基数目不同，将其分为36、17、13等多个亚型。肽链越长，该亚型与受体的结合力越强，相应的作用时间也越长[1]。其中一种由36个氨基酸残基成熟的天然Apelin肽，称为Apelin-36。Apelin-36属于Apelin蛋白的长肽片段，广泛分布于中枢神经系统和外周组织[2]。研究表明Apelin-36与多种疾病密切相关，提示Apelin-36有重要的研究价值。

1 Apelin/APJ系统

APJ结构类似于血管紧张素Ⅱ-1型受体，Apelin/APJ系统广泛存在于多种器官、细胞中，参与维持正常机体的稳态，也与多种疾病的病理生理过程有关。

APJ受体及其内源性配体Apelin蛋白在不同组织血管的内皮细胞、心肌细胞和血管平滑肌细胞中均可检测到。

APJ配体与G蛋白偶联受体(GPCRs)结合后能促进细胞内第二信使的生成，完成胞外信号向胞内的传递。用长片段K17F和PE13F来刺激融合了绿色荧光蛋白的Apelin受体，出现了剂量依赖性的cAMP。而用无活性的短片段R10F和G5F刺激，可抑制剂量依赖性cAMP的产生。Apelin-36对CHO-A10细胞具有趋化作用，但效果不如Apelin-13[2]。

2 Apelin-36与疾病

2.1 高血压

Apelin-APJ系统主要分布于心血管系统，了解其在心血管系统的生理及病理生理过程中的作用，对心血管疾病的预防与治疗有重大意义。Apelin-36作为一种血管活性物质，具有扩张血管、降低血压和正性肌力的作用。Apelin-36可由血管内皮产生、释放并发挥作用。它可以与邻近的APJ受体结合发挥作用，也可以通过活化内皮型一氧化氮合酶(eNOS)，刺激一氧化氮的产生和释放来维持血管张力，调节血压稳定。此外Apelin-36性状稳定，与APJ受体结合后难分离，故降压作用更为持久。Apelin-36有调节血压的作用目前已成为共识，但其作用机理仍需进一步研究[3]。研究发现Apelin-36可显著降低平均动脉压，但目前研究多为动物实验，临床研究较少。Tatemoto等[4]给 Wistar 大鼠静脉注射Apelin-36，出现了暂时性血压下降，但目前存有争议。Apelin-36参与心血管疾病的病理生理调节。血浆Apelin-36水平与高血压病的相关性研究结果有统计学意义，可以认为Apelin-36水平的下降可能是高血压病发病机制之一。血管紧张素转换酶2是目前已知的Apelin-36和Apelin-13的唯一降解酶。有研究认为Apelin-36的降压作用可能与肾素-血管紧张素系统(RAS系统)有关，RAS是人体内最重要的调节机制之一，在细胞生长、水电解质平衡、血压调控，组织纤维化等方面都发挥着十分重要的作用。序列研究发现，Apelin前体肽与血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)有31%的同源性。最近的研究表明AngⅡ 可发挥强烈的血管收缩作用，这种血管收缩作用可被Apelin蛋白所拮抗。ACE2可同时作为 AngⅡ与Apelin-36的水解酶。静脉血中Apelin-36与ACE2含量呈正相关，这可能是因为各种危险因素引起Apelin-36水平升高从而反馈性引起了ACE2的升高。根据Apelin-36与AngⅡ、ACE2 的相关性，可以推测血清Apelin-36水平的高低或可反映RAS系统激活的程度。因此，Apelin-36或可成为RAS系统的又一新成员，并作为一个新的检测指标[5]。

2.2 心肌缺血

Apelin-36在心血管系统中的作用已成为研究热点[6]。Apelin-36可以改善心肌缺血，且效果明显，其作用机制可能与减小缺氧状态下发生的心肌细胞线粒体损伤以及保障心肌细胞的能量供应有关。Yamamoto等[7]的研究也证实了Apelin-36可以减少线粒体渗透性孔隙的开放时间，对保护心脏具有重要意义。Apelin-APJ 系统通过对多种物质的磷酸化，如：PI3K、Akt、SHP2、Grb2、p44/42等，阻止线粒体通透性转换孔开放和线粒体解偶联，能够有效减少线粒体中活性氧(ROS)的产生并抑制心肌细胞凋亡，对缺血心脏代谢和心脏泵血功能都有改善作用，或可成为研发治疗缺血性心肌病的药物的新靶点[8]。在临床体外循环(cardiopulmonary bypass，CPB)手术中，主动脉瓣开放后，Apelin-36水平升高，研究表明建立体外循环后Apelin-36的增加可能是心血管发挥自我保护的重要调节机制。此外，动物实验亦提示Apelin-36在心肌缺血-再灌注损伤这一病理生理过程中可能发挥着重要作用。大鼠在缺血-再灌注时可能出现心律失常，实验发现大鼠的心律失常得分与心肌组织中Apelin-36含量呈显著负相关，同时发现在在体心肌缺血-再灌注损伤模型中，心肌与血浆中的Apelin蛋白整体水平明显降低。Jia等[9]研究也发现了异丙肾上腺素诱导的心肌缺血，以及慢性心衰患者的血浆中Apelin蛋白总体水平降低。综合以上研究可推测出Apelin-36含量减少的原因可能是心肌细胞受到缺血-再灌注损伤时处于心肌顿抑状态，造成了Apelin前体肽的合成、分泌减少。因此，可认为Apelin-36是一种内源性的心脏保护因子[10]。

2.3 神经损伤

Apelin-36对神经系统有保护作用，可以为治疗神经损伤提供科学的理论依据。

脑卒中是一种严重危害人类健康的脑血管疾病[11]。Gu等[12]发现Apelin-36可显著降低Caspase-3、Bax等凋亡标志物的表达水平，也可抑制PI3K信号通路的激活，减少细胞的凋亡，减轻缺氧缺血新生鼠脑皮质损伤。同时其研究发现Apelin-36干预后，大鼠运动功能以及学习记忆能力得到提高，脑梗死面积减少，神经细胞得到了保护。Qiu等[13]发现低剂量的Apelin-36可以减轻缺血性脑卒中大鼠应激相关的凋亡。O' Donnell 等[14]发现，在培养的海马原代神经元中，经Apelin(-13、-17、-36)干预后，Akt磷酸化(p-Akt)水平显著升高。通过Apelin-13及Apelin-36干预后，海马原代神经元中磷酸化Raf(p-Raf)、磷酸化ERK-1(p-ERK-1)及磷酸化ERK-2(p-ERK-2)表达增加，其中p-ERK-1和p-ERK-2的增加甚至可高达20～25倍。通过诱导海马神经元中AKt和Raf/ERK-1/2的磷酸化，N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDA)兴奋性神经毒性受到抑制，同时也对海马神经元具有保护作用。Sakamoto等[15]研究发现，Apelin-36 能够抑制NMDA诱导的视网膜神经节细胞的死亡。Apelin-36可通过增加心肌收缩力、升高血压、保障血供，减轻海马区神经细胞的水肿及死亡，促进受损神经细胞的修复，起到保护学习记忆能力的作用，但目前具体机制尚未完全阐明，有待进一步探索。最新研究发现缺血性脑卒中可导致大鼠脑组织细胞内质网应激的发生，同时推测该现象与脑卒中引起的钙离子超载有关[16]。钙离子超载引起细胞凋亡，是缺血-再灌注损伤的主要机制之一[1]。人为加入Apelin-36干预后，钙离子载体对CHOP和GRP78表达的激活被明显抑制。结果显示 Apelin-36可明显抑制钙离子超载导致的内质网应激作用，从而可能有助于改善缺血性脑卒中导致的神经损伤，起到神经保护的作用[16]。

2.4 代谢综合征

Apelin-36广泛分布于下丘脑室上核、室旁核等中枢神经系统和脂肪组织、胃肠道等外周组织[2]，可与胰岛素相互影响，共同调节血糖，近些年来在摄食、肥胖、糖脂代谢等代谢综合征方面的作用备受关注。胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)是指胰岛素靶器官对内源性或外源性的胰岛素的敏感性下降。Apelin蛋白参与糖尿病的发病机制，可能与胰岛素抵抗有关[17]。Apelin-36可以降低大鼠葡萄糖刺激的INS分泌，降低肥胖糖尿病大鼠的胰岛功能。有研究认为，Apelin蛋白通过细胞膜上的两种G蛋白(Gi、Gq)、单磷酸腺苷活化蛋白激酶介导的信号通路及磷脂酰肌醇3激酶/丝氨酸苏氨酸蛋白激酶途径来增加周围组织的葡萄糖摄取并增加胰岛素敏感性。研究发现Apelin-36与妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)有关。GDM指妊娠后发生的糖耐量异常。Apelin-36水平与胰岛素抵抗及胰岛细胞功能受损有关，而IR和胰岛细胞功能受损对GDM的发生有重要意义。GDM患者Apelin-36水平的增加可能是因为在IR和高胰岛素血症状态下的脂肪细胞分泌了大量的Apelin前体。Apelin-36水平升高或许与GDM患者胎盘分泌Apelin前体肽过多有关。大部分GDM患者都具有胎盘组织比正常孕妇体积大这一特点。在动物试验中，高脂饲养的胰岛素抵抗大鼠检测指标相关性分析发现血清Apelin-36与基础胰岛素、游离脂肪酸、附睾脂肪质量指数呈正相关。对多囊卵巢综合征患者血浆评估结果发现患者维生素D水平越低，胰岛素抵抗越明显，血清中的Apelin-36水平越高[18]。辛伐他汀可使3T3-L1脂肪细胞中Apelin mRNA表达减少，并表现出药物浓度依赖性，这可能与辛伐他汀的抗炎作用有关。

2.5 阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征是一种最常见的睡眠呼吸病，且其发病率有增高的趋势。蒋贵平等[19]的研究显示可根据患者血清Apelin-36水平初步估计阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者的严重程度。

2.6 呼吸窘迫综合征

在呼吸窘迫综合征模型大鼠实验中发现血浆、肺、支气管肺泡灌洗液的Apelin-36均高于正常水平[20]。目前具体机制尚不明。

2.7 人类免疫缺陷病毒感染

研究表明，Apelin-36在抑制人类免疫缺陷病毒侵袭中具有较强的作用，但其机制不明[21]。

3 结语与展望

Apelin-36的功能较多，可影响血压、血糖，保护神经、心血管系统，维持机体的稳态，而其中的机制并未完全阐明。Apelin-36水平与高血压、心肌缺血、呼吸窘迫综合征、糖尿病、多囊卵巢综合征等多种疾病有密切关系，这对于疾病的临床治疗及康复有重要的意义。此外，Apelin-36在再灌注和体外循环的表现提示其在临床应用有着重要的作用和广泛的发展前景。目前Apelin-36对于中枢系统的再灌注损伤仍属于较少研究的领域，深入探索其生理作用及机制，可为临床应用于脑卒中等疾患的急救与康复提供了新思路。

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