Apelin/APJ系統(tǒng)與器官纖維化關(guān)系的研究進展

王麗妍，丁嘉祥，張東亮，劉文虎

1993年O′Dowd等發(fā)現(xiàn)了一種血管緊張素受體——AT1相關(guān)的受體蛋白APJ，其與Gi蛋白偶聯(lián)，54%的跨膜區(qū)域與血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)的Ⅰ型受體相同，但并不與AngⅡ結(jié)合。由于當時未發(fā)現(xiàn)其內(nèi)源性配體，所以稱之為孤兒G蛋白偶聯(lián)受體。1998年，Tatemoto等用反向藥理學的方法從牛胃的分泌物中提取并純化了APJ的內(nèi)源性配體Apelin。Apelin/APJ系統(tǒng)廣泛分布于脂肪組織、肝、肺、腎、心血管系統(tǒng)以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等全身各組織器官中，具有降低血壓、增強心肌收縮力、調(diào)節(jié)下丘腦-垂體的激素釋放、促進排水和調(diào)節(jié)攝食等多種生物學效應(yīng)，自發(fā)現(xiàn)以來一直是各國學者關(guān)注的熱點。近年來，有研究顯示Apelin/APJ系統(tǒng)與一些促纖維化細胞因子之間存在相互聯(lián)系，可能參與器官纖維化的發(fā)生，但對于不同器官其作用機制也各不相同，尚存在許多爭議。本文就Apelin/APJ系統(tǒng)與幾種常見的器官纖維化之間的關(guān)系及相關(guān)機制做一綜述。

1　Apelin/APJ系統(tǒng)與肝纖維化

肝纖維化是多種慢性肝病進展至肝硬化的中間過程，其特征是以膠原蛋白為主的細胞外基質(zhì)(ECM)合成與降解失衡。肝星狀細胞(HSC)是肝纖維化時過量ECM的主要來源。在病毒、自身免疫、藥物、膽汁淤積和代謝等因素的作用下，HSC被激活并大量增殖，發(fā)生表型改變，進而分泌過多的ECM沉積于肝臟。這一復雜的病理過程是一系列細胞因子和信號通路共同調(diào)控的結(jié)果。如轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、血小板源性生長因子(PDGF)等通過Smad通路、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路和磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)通路等信號網(wǎng)絡(luò)交互影響，共同介導肝纖維化的發(fā)生。Apelin/APJ系統(tǒng)與上述信號通路間存在一定的聯(lián)系，并參與炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激和血管的形成，目前認為它具有促進肝臟纖維化的作用。

Melgar等[1]的研究顯示，在體外培養(yǎng)的人HSC中，加入促纖維化細胞因子AngⅡ或內(nèi)皮素，會引起Apelin的合成增加。Apelin進一步促進HSC分泌Ⅰ型膠原和表達PDGF受體，推測其可能介導肝纖維化的發(fā)生。在肝纖維化患者的肝臟組織中，觀察到APJ受體的表達上調(diào)，并參與血管的重構(gòu)[2]。對于膽管閉鎖致肝纖維化的患者，同樣觀察到肝臟局部Apelin/APJ系統(tǒng)的異常活化，Apelin的表達量與纖維化的程度呈正相關(guān)，可作為判斷疾病預后的指標[3]。肥胖和慢性丙型肝炎是導致肝纖維化的兩個常見病因，有研究顯示，患有上述兩種疾病的患者，其血清Apelin水平顯著高于正常人，進一步提示了Apelin與肝纖維化之間的密切關(guān)系[4-5]。隨著肝纖維化的不斷進展，患者會出現(xiàn)門靜脈高壓癥、腹腔積液和肝腎綜合征等臨床表現(xiàn)。動物實驗顯示，在門脈高壓癥的大鼠中，Apelin/APJ系統(tǒng)參與門體側(cè)支循環(huán)和內(nèi)臟新生血管的形成[6]。而對于伴有腎功能不全的肝硬化大鼠，腎臟局部APJ受體的表達會發(fā)生改變[7]。給肝纖維化的大鼠注射APJ受體拮抗劑，可以減輕肝臟的纖維化程度，改善心、腎功能并減少腹腔積液的產(chǎn)生[8]。Reichenbach等[9]的研究也得到了類似的結(jié)論。

由此可見，Apelin/APJ系統(tǒng)在肝纖維化及其并發(fā)癥的發(fā)生中均起到了一定的促進作用。監(jiān)測血漿和肝臟局部的Apelin及其受體水平可作為臨床評價疾病嚴重程度的一種新方法，而適當抑制Apelin/APJ系統(tǒng)將成為臨床治療肝纖維化的新靶點。

2　Apelin/APJ系統(tǒng)與心肌纖維化

心肌纖維化是指在心肌的正常組織結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)膠原纖維過量積聚、膠原濃度顯著升高或膠原成分異常改變。心肌的膠原代謝受多種因素的調(diào)控，這些因素涉及腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、兒茶酚胺、緩激肽、基質(zhì)金屬蛋白酶以及細胞內(nèi)鈣離子等。近年來大量研究表明，心肌纖維化可出現(xiàn)在高血壓、心肌梗死及心力衰竭等多種心血管疾病中，是心臟疾病發(fā)展到一定階段的共同病理改變，是心肌重構(gòu)的主要表現(xiàn)之一，可導致心肌僵硬度增加、心室舒張功能減退、冠狀動脈儲備量下降，甚至引起猝死。Apelin作為一種心血管活性肽，對調(diào)節(jié)心臟的前后負荷均具有重要的作用，目前認為其在一定程度上可以對抗心肌纖維化的發(fā)生。

在藥物誘發(fā)肺動脈高壓的動物實驗中，研究者觀察到實驗組大鼠右心室Apelin和APJ受體的表達量明顯減少，而血漿中的Apelin水平呈代償性升高。持續(xù)注射(Pyr 1)-Apelin-13可以抑制促纖維化細胞因子的分泌，改善肺動脈高壓引起的心肌纖維化和右心功能異常[10]。對于心肌梗死的小鼠，外源性補充Apelin-13可以促進心肌祖細胞在梗死部位的聚集、增加新生血管的形成、減輕心肌肥厚和纖維化，對于改善缺血再灌注損傷具有顯著的療效[11]。奧美沙坦作為一種血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑(ARB)，除了具有較好的降壓作用外，還能減輕心室重構(gòu)，因而被廣泛用于心功能不全的臨床治療。對鹽敏感性高血壓大鼠的研究顯示，奧美沙坦通過活化Apelin/APJ和PI3K/絲氨酸蘇氨酸激酶(Akt)-內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)信號通路，抑制Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白和纖粘連蛋白的表達，從而起到抑制心肌纖維化、改善心功能的作用[12]。

Siddiquee等[13]對Apelin抗心肌纖維化的分子生物學機制進行了探討，發(fā)現(xiàn)Apelin通過抑制RhoA/Rho激酶信號通路，起到對抗AngⅡ誘導纖溶酶原激活物抑制劑(PAI-1)生成的作用。PAI-1作為抑制基質(zhì)降解的酶類，其表達增多會破壞ECM的動態(tài)平衡，導致ECM的過度沉積，進而引起心肌纖維化的發(fā)生。Pchejetski等[14]的研究則顯示，Apelin通過減少心肌鞘氨醇激酶(SphK1)的表達量和抑制其活性來對抗TGF-β或其他因素所引起的肌成纖維細胞的轉(zhuǎn)分化過程，上述作用是通過5′-AMP激活性蛋白激酶(AMPK)依賴或非依賴途徑所介導的。此外，Apelin還可以抑制心肌間質(zhì)中成纖維細胞的自發(fā)性膠原合成。

對患者的研究顯示，在心功能不全的早期階段，血漿Apelin水平是升高的，隨著疾病的進展，其水平逐漸降低，推測在疾病早期Apelin/APJ系統(tǒng)可能起到一定的代償作用[15]。給心力衰竭的患者補充外源性Apelin可以增強心肌收縮力、改善心功能，且不引起心肌肥厚的發(fā)生。因而，有學者認為APJ受體激動劑將成為治療心力衰竭的新藥物[16]。但最近發(fā)表在《Nature》上的一篇文章則指出，APJ受體在心肌肥厚和纖維化中發(fā)揮著雙重作用。對于容量負荷過度引起肌纖維拉長的刺激，通過APJ受體和非G蛋白偶聯(lián)途徑的介導，會導致心肌細胞肥大；而當APJ與其內(nèi)源性配體Apelin結(jié)合時，則會激活G蛋白偶聯(lián)途徑起到對抗心肌肥厚和纖維化的保護作用[17]。

綜上所述，Apelin/APJ系統(tǒng)在心肌纖維化和心室重構(gòu)中發(fā)揮著一定的保護作用。其表達量的降低是機體失代償?shù)谋憩F(xiàn)，也是推動心功能不全進展的因素。Apelin有可能作為改善心功能的藥物，被廣泛應(yīng)用于臨床心血管疾病的治療中。

3　Apelin/APJ系統(tǒng)與腎臟纖維化

腎臟纖維化是所有慢性腎臟疾病(CKD)如原發(fā)性和繼發(fā)性腎小球疾病，腎小管、間質(zhì)和血管疾病等進展至終末期腎臟病(ESRD)的最后共同通路，其主要病理改變?yōu)檎ＤI單位的丟失，取而代之的是大量成纖維細胞和肌成纖維細胞的增生以及細胞外基質(zhì)的堆積所導致的腎小球硬化、腎小管間質(zhì)纖維化，最終出現(xiàn)腎臟功能的喪失。在高血壓和糖尿病性腎病中，腎臟纖維化還常伴有小血管的硬化。許多細胞遞質(zhì)和炎性因子都直接或間接地參與了上述過程。Apelin/APJ系統(tǒng)在腎小球內(nèi)皮細胞、足細胞和集合管等處均有表達，但其與腎臟纖維化之間的關(guān)系至今尚未明確。

Apelin參與腎臟血流動力學的調(diào)節(jié)，其與內(nèi)皮細胞上的APJ受體結(jié)合可以促進一氧化氮(NO)的釋放，起到舒張入球小動脈和出球小動脈的作用，能夠有效地對抗Ang Ⅱ的縮血管效應(yīng)。此外，Apelin還可以通過改變髓質(zhì)的血流量或直接作用于集合管，產(chǎn)生利尿效應(yīng)，參與體液平衡的調(diào)節(jié)[18]。在腎臟疾病時，Apelin/APJ系統(tǒng)的表達會發(fā)生改變。動物實驗顯示，在單側(cè)輸尿管阻塞致腎臟纖維化的小鼠模型中，可見阻塞側(cè)腎臟的Apelin/APJ和磷酸化Akt/eNOS的水平均有所增加。氯沙坦通過進一步上調(diào)小鼠腎臟Apelin的表達量以及促進Akt/eNOS的磷酸化，起到減輕腎臟纖維化的作用[19]。對于阿霉素誘導的腎病綜合征大鼠，其腎臟和血漿中的Apelin水平均顯著增加，并且大鼠的蛋白尿水平與腎臟局部的Apelin表達量呈正相關(guān)[20]。在糖尿病小鼠模型中，人們觀察到其腎動脈的APJ受體表達減少，由AngⅡ引起的縮血管效應(yīng)更加明顯。當補充外源性Apelin時，腎動脈中磷酸化eNOS和NO的水平均顯著增加，其對AngⅡ所產(chǎn)生的異常收縮反應(yīng)也得到了改善[21]。在夾閉一側(cè)腎動脈引起腎性高血壓的大鼠模型中，人們觀察到缺血和非缺血側(cè)腎臟APJ受體的表達均降低，大鼠出現(xiàn)明顯的高血壓和心力衰竭癥狀，而注射Apelin-13可以降低大鼠的血壓、增強其心肌收縮力[22]。

對于各種疾病所導致的腎臟纖維化、腎功能不全的患者，其體內(nèi)Apelin/APJ的變化較為復雜，受多種因素的影響。El-Shehaby等[23]的研究顯示，接受維持性血液透析的患者血漿Apelin的水平顯著低于正常人，且與患者的心功能呈正相關(guān)，與炎癥標志物水平呈負相關(guān)，單次透析不會改變血漿Apelin水平。也有研究指出，對于伴有冠心病的透析患者，其血漿的Apelin水平會顯著低于不伴有冠心病的患者[24]。但Codognotto等[25]則認為，尿毒癥本身是導致透析患者血漿Apelin減少的決定性因素，與心臟疾病的嚴重程度無關(guān)。我科的前期研究發(fā)現(xiàn)，透析患者血漿Apelin水平要高于正常人群，并且可能參與了尿毒癥患者高血壓的發(fā)生[26]。

綜上所述，Apelin/APJ系統(tǒng)在調(diào)節(jié)腎臟正常生理功能中發(fā)揮著重要的作用。在各種導致腎臟纖維化的疾病中，Apelin及其受體的表達會發(fā)生改變，此時其對腎臟纖維化會產(chǎn)生怎么樣的影響尚無明確的答案。當疾病進展至ESRD階段時，機體會經(jīng)歷一系列復雜的病理生理過程，此時Apelin/APJ系統(tǒng)在整體水平和腎臟局部又將如何變化，其對疾病的進展有何影響，涉及哪些作用機制，仍是需要進一步探索的問題。

4　總結(jié)和展望

綜上，Apelin/APJ系統(tǒng)分布廣泛、作用多樣，參與炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、血管形成、調(diào)節(jié)激素分泌、維持血管張力和心肌收縮力等多種病理生理過程；在器官纖維化的發(fā)生和發(fā)展中，Apelin/APJ系統(tǒng)也扮演了重要的角色，發(fā)揮著促進和抑制的雙向調(diào)節(jié)作用。在不同器官或疾病的不同時期，其所產(chǎn)生的效應(yīng)及相應(yīng)機制也存在很大的差異。由于人體是一個復雜的有機體，如何克服Apelin/APJ系統(tǒng)的缺陷，發(fā)揮其積極有益的作用，使其今后能更好地應(yīng)用于臨床，是目前需要醫(yī)務(wù)工作者不斷關(guān)注和探索的問題。

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