Elabela在器官纤维化中的作用及机制研究进展

张 禹，罗佩婷，李忻阳，崔文鹏

吉林大学第二医院肾病内科，长春 130041

器官纤维化是多种慢性疾病的最终结局，持续性纤维化会导致组织损伤、器官功能下降和器官衰竭。研究显示Apelin、Elabela及Apelin 受体(Apelin receptor，APJ)在器官纤维化中发挥重要作用。Elabela于2013年在斑马鱼研究中被首次发现[1]，APJ是其发挥生理功能的主要受体之一。Elabela-APJ主要在脊椎动物的胚胎、胎盘、心脏、血管内皮、肾脏组织中表达，并且研究已经证实，Elabela在胚胎发育[1]、心血管系统[2]、中枢神经系统[3]、体液稳态调节[4]、妊娠子痫前期[5]以及某些恶性肿瘤[6]的发展与预后等方面起一定的调节作用。最近，Elabela在器官纤维化方面的研究逐渐成为热点，并且取得了一定的成果。本文主要综述Elabela在肾脏、心脏、肝脏纤维化方面的最新研究进展。

Elabela、Apelin-APJ轴概述

1993年，研究者首次分离得到APJ[7]，APJ受体由380个氨基酸组成，含有G蛋白偶联受体特有的7个疏水跨膜区。人类APJ的氨基酸序列与血管紧张素Ⅱ1型受体的氨基酸序列总体上有30%的同源性，在跨膜区同源性达54%，然而二者却不能特异性结合，研究者在很长一段时间内都没有发现其内源性配体，故APJ受体一度被认为是“孤儿G蛋白受体”。

1998年，Tatemoto等[8]从牛胃提取物中分离出一种能与APJ受体特异性结合的活性多肽，并命名为Apelin。其前体蛋白由77个氨基酸残基组成，且在体内可裂解生成不同长度的活性肽，如Apelin- 36、Apelin- 17和Apelin- 13等。Apelin-APJ在中枢神经系统和外周组织中高度表达，并发挥重要生理功能。在心血管系统中具有调节血管张力、降低血压[9]、增加心肌收缩力[10]、促进血管内皮细胞增殖、调控新生血管形成[11]等作用。同时，Apelin-APJ还参与糖代谢[12]、体液调节[13]、胃肠道功能调节[14]等生理过程。

Apelin最初被认为是APJ的唯一配体，但进一步的研究显示Apelin和APJ之间的功能存在差异，因此人们一直在探寻新的APJ配体的存在，直至2013年，Chng等[1]在斑马鱼研究中发现了一种新的APJ内源性多肽配体，命名为Elabela。编码Elabela的基因位于第4号染色体上，包含3个以前被认为是非编码区的外显子，其编码产物是一个由54个氨基酸残基组成的多肽，且在脊椎动物中这种多肽是高度保守的。该多肽可被切割成一个含有22个氨基酸残基的氨基末端信号序列和一个由32个氨基酸残基组成的成熟肽Elabela- 32。氨基酸序列分析表明Elabela- 32存在多个酶切位点，可进一步剪切生成Elabela- 22和Elabela- 11[15]。有研究显示Apelin和Elabla都可通过APJ起作用，并且具有相似的功能[16]。Elabela可通过维持胚胎干细胞稳定[17]、促进骨骼发育[18]、促进心脏发育[1]、诱导血管生成[19]等多方面来促进胚胎发育。此外，Elabela还可作用于下丘脑室旁核，促进交感神经兴奋[20]和抑制食欲[3]。

目前，Apelin-APJ轴在器官纤维化的作用方面的研究相对较多，研究表明Apelin-APJ通过上调Ⅱ型胶原和血小板衍生生长因子受体β的表达促进肝脏纤维化[21]。相反，Apelin-APJ在心脏[22]、肾脏[23]、肺[24]等器官纤维化中则发挥保护作用。然而，Elabela-APJ轴在器官纤维化方面研究较少，且具体作用机制尚不明确。

Elabela在肾脏纤维化中的保护作用

肾脏纤维化是慢性肾脏病发生和发展的重要标志，可导致肾单位大量减少，肾小球滤过率逐渐下降，并最终进入终末期肾衰竭。目前有关Elabela与肾脏纤维化的报道较少，但有限的研究表明Elabela在肾脏纤维化中起到一定的保护作用。

高血压肾损害Schreiber等[25]给予Dahl盐敏感大鼠高盐饮食以诱导高血压模型，并利用尾套法监测血压水平，模型组较早即出现血压水平升高，而Elabela治疗组出现血压升高则相对较晚，证实了Elabela具有延缓血压升高以及瞬时降压作用。此外，他们在模型组大鼠肾脏病理切片中观察到了明显的肾小球硬化、玻璃样变、细胞浸润增多和肾小管间质纤维化改变。而经过Elabela治疗12周后，上述肾脏病变减轻，并且Elabela显著抑制了肾脏中转化生长因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)、1型胶原蛋白、纤连蛋白和金属蛋白酶抑制剂- 1等基因的转录水平，实验结果提示Elabela能改善高盐饮食导致的高血压水平，并通过抑制纤维化因子的基因表达，显著减轻肾脏纤维化。他们把Elabela改善肾脏纤维化的作用部分归因于血压水平的减低，而Elabela是否具有直接抗纤维化作用还有待于进一步研究。Xu等[26]在实验中利用无线电遥测技术监测盐敏感大鼠血压水平，进一步证实Elabela的持续降压作用，与前面的研究相似，高血压导致纤维化及炎症相关因子表达的增加，且肾脏髓质肾素及其受体的表达也显著升高，而Elabela治疗则可以明显减低上述因子、肾素及其受体的表达，证实了Elabela可通过拮抗肾内肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)，从而改善因RAS激活而导致的高血压，起到抗炎抗纤维化作用，保护肾功能。以上研究表明Elabela可以有效地保护高血压所致肾功能损害，其作用机制可能是拮抗RAS系统、下调炎症及纤维化相关基因的表达。

糖尿病肾病越来越多的证据提示炎症细胞因子、TGF-β/Smad3信号通路的激活在糖尿病导致的肾脏纤维化中发挥重要作用[27]。本课题组先前的研究显示，在链脲佐菌素诱导1型糖尿病小鼠模型中，肾脏组织学检查证实糖尿病小鼠引起的肾脏纤维化，与对照组相比，糖尿病小鼠中结缔组织生长因子和1型胶原蛋白的mRNA表达分别增加了3.81倍和5.35倍，在肾脏组织中也可观察到明显的胶原沉积。此外，炎症细胞因子单核细胞趋化蛋白- 1和细胞间黏附分子- 1的蛋白表达水平也显着增加，而Elabela治疗组则显著抑制上述细胞因子的表达，表明Elabela在糖尿病肾病小鼠模型中具有明显的抗炎及抗纤维化作用，从而减轻糖尿病引起的肾脏损伤；此外，研究进一步表明Elabela还能通过激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路发挥作用，改善足细胞凋亡，从而起到肾脏保护作用[28]。目前关于Elabela在糖尿病肾病中抗纤维化作用的文献报道较少，其具体抗纤维化机制尚不明确，有待进一步研究。

肾缺血再灌注损伤肾缺血再灌注损伤病理过程涉及炎症、纤维化和细胞凋亡等。研究表明Elabela主要在肾小管上皮细胞中表达，特别是在肾小管的管腔侧，而缺血再灌注损伤的小鼠肾脏中Elabela及其mRNA的表达水平均显著减低，在肾脏缺血再灌注损伤后，炎症和纤维化细胞因子如白细胞介素- 6、肿瘤坏死因子α，TGF-β1等的mRNA和肾损伤分子- 1(kidney injury molecule- 1，KIM- 1)水平显著升高，而Elabela- 32和Elabela- 11能显著抑制缺血再灌注损伤细胞中KIM- 1以及炎症和纤维化基因的表达；同时，Elabela- 32和Elabela- 11还改善了小鼠的血清肌酐、24小时尿量、蛋白尿、尿肌酐和尿素氮水平；此外，他们在研究中利用siRNA敲除APJ受体的mRNA，证实Elabela对缺血再灌注损伤细胞的保护作用可能不依赖于APJ系统，表明Elabela还可能通过其他未知受体而发挥其功能[29]。

Elabela减轻心肌纤维化

TGF-β是一种公认的强烈致纤维化的细胞因子，诱导心肌纤维细胞向肌成纤维细胞转化，TGF-β基因的过表达可导致小鼠心脏纤维化。另外，鞘氨醇激酶1是心脏成纤维细胞中关键的抗纤维化因子，TGF-β通过鞘氨醇激酶1依赖性机制刺激心脏成纤维细胞的活化[30]。Sato等[31]利用主动脉缩窄术建立压力超负荷模型，发现在模型小鼠的心脏中，TGF-β2及其结合蛋白、胶原蛋白8a等致纤维化因子的mRNA表达显著增加，而持续的Elabela治疗则显著降低上述与心力衰竭和纤维化相关基因的mRNA表达水平，并减少小鼠心脏间质及血管周围的纤维化面积；进一步证实Elabela的心脏保护作用在APJ基因敲除小鼠中减弱甚至消失，表明APJ系统是心脏中Elabela的关键受体；同时，RAS在心脏重构、心肌肥大的病理过程中发挥重要作用，Elabela可通过蛋白激酶C非依赖的机制降低压力超负荷心脏叉头盒蛋白M1的表达，从而拮抗血管紧张素Ⅱ诱导的高血压、心肌肥厚和纤维化。

Elabela通过诱导细胞外调节蛋白激酶的磷酸化，发挥正性肌力作用和血管舒张作用[2]，但是Elabela在体内半衰期较短，限制了其临床治疗潜力。有研究者尝试制备IgG-Fc-Elabela融合蛋白，其水解片段Fc-Elabela- 21保持了较完整的活性，并且其半衰期可达44 h，给予心肌梗死大鼠Fc-Elabela- 21治疗4周后可显著减轻心脏在血液动力学方面的功能障碍，在细胞和组织水平上，Fc-Elabela- 21融合蛋白治疗可促进新血管生成和心肌细胞增殖，并减少梗死区域附近的细胞凋亡和心脏纤维化[32]。

Elabela在肝脏纤维化中的作用

研究证实，Apelin-APJ轴是促进肝纤维化的重要介质[21]。而Elabela似乎与Apelin有相似作用，能诱导或者促进肝脏纤维化的发生与发展。有研究表明，在常染色体隐性遗传性多囊肾疾病和先天性肝纤维化的PCK大鼠肝脏中Elabela表达明显高于其他组小鼠，表明Elabela可能诱导肝脏疾病或者加重肝纤维化[25]。此外，一项临床研究显示，慢性乙型肝炎(Ⅲ和Ⅳ期)的患者Elabela免疫反应性显著增加，而纤维化水平低的患者(Ⅰ和Ⅱ期组)Elabela免疫反应性与对照组相当，表明Elabela水平与慢性乙型肝炎肝硬化患者纤维化程度呈一定正相关关系，提示Elabela在肝脏纤维化中具有促进作用[33]。

综上，Elabela-APJ在心脏和肾脏纤维化中起保护作用，该轴可能成为新的治疗靶点。而Elabela在肝脏纤维化的发展过程中可能起到一定的促进作用，期待将Elabela作为诊断性指标，有助于肝脏疾病的诊断和治疗。目前，有关Elabela-APJ参与器官纤维化的证据有限，且大多来源于动物模型的实验研究，需要更多的证据来详细说明Elabela-APJ轴参与器官纤维化的具体机制。在未来，Elabela-APJ的激动剂与拮抗剂的研究可能成为新方向，为器官纤维化治疗提供新的可能性。