Apelin與肺動(dòng)脈高壓

徐小紅(綜述)，朱智明(審校)

(海軍總醫(yī)院 1心臟中心， 2醫(yī)務(wù)部，北京 100048)

肺動(dòng)脈高壓(pulmonary arterial hypertension，PAH)是以肺小動(dòng)脈的血管痙攣、內(nèi)膜增生和重構(gòu)為主要特征的一種疾病，2009年歐洲心臟病學(xué)會(huì)PAH診治和治療指南[1]中，其診斷標(biāo)準(zhǔn)為靜息狀態(tài)下經(jīng)右心導(dǎo)管測(cè)量的平均肺動(dòng)脈壓≥25 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kpa)且肺動(dòng)脈楔壓≤15 mm Hg，已不再將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下平均肺動(dòng)脈壓≥30 mm Hg作為診斷標(biāo)準(zhǔn)。PAH患者肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞異常增殖與凋亡以及肺血管重構(gòu)，最終導(dǎo)致右心功能衰竭和死亡。Apelin是新發(fā)現(xiàn)的血管活性調(diào)節(jié)物質(zhì)，有關(guān)apelin與PAH的關(guān)系報(bào)道較少，該文就apelin與PAH的關(guān)系研究進(jìn)行綜述。

1 Apelin分子組織分布和生物學(xué)特性

Apelin由Tatemoto等[2]從牛胃組織提取物中提取并純化出的一種肽，是APJ(孤兒G蛋白偶聯(lián)受體)，1993年O′Dowd等[3]發(fā)現(xiàn)，因其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于血管緊張素受體AT1而被命名為血管緊張素受體AT1相關(guān)的受體蛋白(putative receptor prote in related to the angiotensin receptor AT1,APJ)的內(nèi)源性配體。apelin和APJ mRNA在大鼠的腦、脂肪組織、心臟、肺和乳腺等全身多個(gè)組織中表達(dá)，其中乳腺和肺上表達(dá)最多，在肺組織僅有小的肺血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)apelin mRNA和分泌apelin。而APJ在肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞、心內(nèi)膜和心肌均存在[4-7]。在人類(lèi)apelin的分布與鼠有所不同:主要分布于心臟、腎臟和肺的血管內(nèi)皮細(xì)胞上；在脾和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的分布要多于肺組織；apelin mRNA在肺組織不僅存在于肺微小血管內(nèi)皮細(xì)胞中，且在肺大血管內(nèi)皮細(xì)胞上也有表達(dá)[8]。

Apelin前體肽(preproApelin)含有77個(gè)氨基酸，其C末端為特異結(jié)合APJ受體的部位，富含堿性氨基酸殘基；也是翻譯后加工酶修飾剪切的部位，可被肽酶分解成多種相對(duì)分子質(zhì)量不同的成熟apelin活性肽:apelin-36、apelin-17、apelin-13、apelin-12等[9]，不同相對(duì)分子質(zhì)量的成熟apelin有不同的生物學(xué)功能。在與APJ受體結(jié)合方面apelin-13、apelin-17與APJ結(jié)合能力最強(qiáng)，發(fā)揮較強(qiáng)的生物學(xué)效應(yīng)，但易被其他配體或酶水解；而apelin-36與APJ結(jié)合最牢固，作用更持久[6]；在誘導(dǎo)APJ受體內(nèi)化作用中，APJ受體與apelin-13結(jié)合內(nèi)化后，需要60 min才能回到細(xì)胞表面，而與apelin-36結(jié)合后這一過(guò)程需要更長(zhǎng)時(shí)間[10]。Apelin原前體肽的N末端含有一個(gè)信號(hào)肽序列，在抑制人類(lèi)免疫缺陷病毒侵襲方面N末端具有重要意義，研究表明apelin-36抑制人類(lèi)免疫缺陷病毒侵襲能力強(qiáng)于apelin-17和apelin-13[10]。

2 Apelin與PAH的關(guān)系

Apelin與PAH關(guān)聯(lián)性證據(jù)主要有兩方面：①PAH患者或者動(dòng)物模型apelin、APJ在心肺組織的表達(dá)以及血漿apelin水平改變；②研究表明外源性給予apelin可以改善PAH和肺血管重構(gòu)。Apelin受缺氧、骨形成蛋白Ⅱ型受體和血管緊張素Ⅱ的調(diào)節(jié)，后三者與PAH發(fā)生的病理生理學(xué)機(jī)制密切相關(guān)。并且右心室壓力增高產(chǎn)生的機(jī)械壓力刺激不僅影響apelin的表達(dá)，也促進(jìn)PAH的發(fā)展，并進(jìn)入惡性循環(huán)。研究表明，PAH患者血漿apelin水平低于對(duì)照組，并且肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞上的apelin水平也低于對(duì)照組[11-12]。上述研究提示apelin與PAH的發(fā)生與發(fā)展有關(guān)。

2.1PAH時(shí)apelin/APJ在肺組織表達(dá)、血漿水平的改變 Goetze等[8]發(fā)現(xiàn)正常組血漿apelin-36水平是PAH組的4倍；Chandra等[13]也發(fā)現(xiàn)PAH的患者血漿apelin-12水平顯著低于對(duì)照組患者。但是，相關(guān)實(shí)驗(yàn)也表明暴露于缺氧環(huán)境中的大鼠在不同的暴露時(shí)間(5 h、1周、2周)其肺動(dòng)脈內(nèi)皮上apelin mRNA表達(dá)水平不同(與對(duì)照組相比，有2倍的升高、升高、無(wú)變化)[14-16]。體外缺氧環(huán)境培養(yǎng)人肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞24 h，發(fā)現(xiàn)apelin表達(dá)較對(duì)照組增高1.9倍。將攜帶有低氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)基因的質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)胞，并在缺氧環(huán)境培養(yǎng)，結(jié)果顯示帶有HIF-1α基因的細(xì)胞apelin基因表達(dá)增多，由此推測(cè)HIF-1α是調(diào)節(jié)缺氧促進(jìn)apelin mRNA表達(dá)的中間介質(zhì)[14]。

2.2外源性apelin改善PAH和肺血管重構(gòu) Mao等[17]制備慢性低氧性肺動(dòng)脈大鼠模型，并將預(yù)先給予外源性apelin作為實(shí)驗(yàn)組，離體培養(yǎng)大鼠肺動(dòng)脈。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，平均肺動(dòng)脈壓、右心室與左心室加室間隔重量比、肺細(xì)小肌型動(dòng)脈相對(duì)中膜厚度和相對(duì)面積，apelin組顯著低于對(duì)照組，提示外源性apelin對(duì)PAH和肺血管重構(gòu)有干預(yù)作用。并通過(guò)檢測(cè)肺動(dòng)脈對(duì)[3H]-L-精氨酸(L-Arg)的攝取率、肺組織一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)活性、血漿和肺組織中NO代謝產(chǎn)物亞硝酸鹽/硝酸鹽(NO2-/NO3-)的水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組L-Arg攝取率、cNOS活性、(NO2-/NO3-)的水平均高于對(duì)照組，且誘導(dǎo)型NOS活性低于對(duì)照組，提示上述干預(yù)作用可能與促進(jìn)L-Arg/NOS/NO途徑有一定的關(guān)系。隨后Fan等[18]運(yùn)用常壓缺氧艙制備缺氧不同時(shí)間的缺氧大鼠模型并體外給予apelin，再次表明外源性給予apelin可以改善PAH和肺血管重構(gòu)，并認(rèn)為這種作用可能是通過(guò)apelin直接舒張肺血管和改善氧化應(yīng)激實(shí)現(xiàn)的。Falc?o-Pires等[19]用野百合堿誘導(dǎo)大鼠形成PAH，并體外靜脈給予apelin-13，檢測(cè)右心室功能(收縮壓、舒張壓、心室壓力最大上升/下降速率)、右心室形態(tài)(大小、質(zhì)量、心肌大小和心肌纖維化)和神經(jīng)體液介質(zhì)(腦鈉肽、血管緊張素Ⅱ、內(nèi)皮素1)，結(jié)果表明apelin組較未用藥組和sham組右心室功能和形態(tài)有所改善，血漿腦鈉肽、血管緊張素Ⅱ、內(nèi)皮素1水平較對(duì)照組和sham組降低，認(rèn)為apelin對(duì)PAH的改善不僅僅是其直接血管擴(kuò)張作用，apelin通過(guò)神經(jīng)體液介質(zhì)抑制或減輕心肌肥大、纖維化，并增加心臟組織apelin/APJ mRNA的表達(dá)，改善右心功能，從而減輕和延緩PAH的發(fā)展。

在細(xì)胞水平方面，Alastalo等[12]研究表明由肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞分泌的apelin可以抑制肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖，并認(rèn)為apelin是骨形成蛋白Ⅱ受體的下游蛋白，通過(guò)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ/β聯(lián)蛋白信號(hào)通路參與肺循環(huán)平衡。吳德華等[20]在探索apelin對(duì)肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和凋亡實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，低水平和高水平的apelin可以促進(jìn)肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖；apelin可以抑制由血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，apelin可能通過(guò)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和抑制其凋亡維護(hù)肺血管內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)和功能穩(wěn)定。

3 問(wèn)題與展望

Apelin在肺組織高表達(dá)，且PAH患者肺組織及血漿apelin表達(dá)改變使apelin有望成為PAH的一個(gè)血漿標(biāo)志物。但是也有研究表明[16]，PAH時(shí)肺組織的apelin水平與血漿apelin水平并不直接相關(guān)；且apelin在多組織的表達(dá)，也降低了其作為PAH血漿標(biāo)志物的特異性。給予PAH動(dòng)物外源性apelin可以改善PAH和肺血管重構(gòu)、增強(qiáng)心肌收縮力，延緩PAH發(fā)生、發(fā)展，提示apelin和(或)調(diào)節(jié)apelin表達(dá)的信號(hào)系統(tǒng)可以作為治療PAH的新手段、新靶點(diǎn)。同時(shí)由于apelin在體內(nèi)的半衰期只有8 min[21]，且調(diào)節(jié)apelin的因素和信號(hào)系統(tǒng)機(jī)制尚沒(méi)有完全闡釋清楚，這限制了apelin作為治療PAH的新手段。但是，相信通過(guò)后續(xù)對(duì)apelin與PAH關(guān)系的研究深入，上述問(wèn)題會(huì)逐漸解決。

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