APJ/apelin對心血管系統作用的研究進展

劉 林，任 爽，張 杰

·綜述與進展·

APJ/apelin對心血管系統作用的研究進展

劉 林1，任 爽2，張 杰3

APJ/apelin主要分布在心血管系統，認識其對心血管系統的生理病理作用，對心血管疾病的發生及防治有重大作用。APJ/apelin具有正性肌力、擴血管、降血壓、促血管內皮生成及抑制心肌肥厚等作用，抑制動脈粥樣硬化形成，參與冠心病、高血壓、心力衰竭等疾病的發生，保護心血管，為治療心血管疾病提供方向。

心血管系統；動脈粥樣硬化；APJ/apelin

心血管疾病是嚴重威脅人類健康的一類疾病，研究其發生、發展過程中涉及的分子機制對疾病診治有指導意義。近年來，脂肪因子apelin及其受體APJ對心血管的作用越來越受到關注。APJ/apelin均在心臟和血管內皮表達，apelin是由內分泌器官脂肪組織以自分泌和旁分泌方式產生，與APJ結合參與代謝、炎癥、免疫等過程，對心血管起保護作用。

1 APJ/apelin系統的發現和分布

1993年0’Dowd等[1]首次發現并命名APJ，為典型的G蛋白偶聯受體，含七個疏水性跨膜區域，氨基酸序列與血管緊張素Ⅱ受體AT1a相似度極高，人類APJ基因命名為APLNR，無內含子，位于11號染色體q12.1段。

1998年Tatemoto等[2]在牛胃分泌物中提取出apelin，發現其為APJ的內源性配體。Apelin基因位于X染色體q25-26.1段，其編碼的前原蛋白由77個氨基酸殘基組成，C-端片段被血管緊張素轉化酶-2(ACE-2)裂解為長度不等的活性肽[3]，其中apelin-12在血液中可檢測到，是apelin的強效亞型。apelin的血清濃度雖然低，但研究表明其在冠心病、心衰等心血管疾病中起重要作用[4-5]。

APJ和apelin在心臟、血管內皮中分布尤為廣泛[3，6]，apelin與心臟和血管內皮上的APJ結合，發揮正性肌力、抑制心肌肥厚、擴血管降血壓、促血管內皮生成、抑制動脈粥樣硬化的作用。

2 APJ/apelin系統對心血管系統的作用

2.1 正性肌力作用 多項研究證實apelin對心臟產生正性肌力作用。Szokodi等[7]通過對鼠離體心臟的試驗，證實apelin發揮劑量依賴性正性肌力作用。Farkasfalvi等[8]研究發現，apelin濃度為1 nmol/L～10 nmol/L時，對離體大鼠心臟可產生最大正性肌力作用。當濃度為1 nmol/L時，apelin可明顯縮短肌小節，激活細胞膜Na+/H+交換體(NHE)；當濃度為10 nmol/L時，apelin增加大鼠心肌細胞膜傳導速度，影響心肌細胞動作電位傳導，進而引起心臟收縮，其可能與增加肌絲Ca2+敏感性和增強NHE活性及細胞內堿化有關。Szokodi[7]通過對鼠離體心臟的試驗觀察到：apelin是通過激活磷脂酶C(PLC)、蛋白激酶C(PKC)通路發揮正性肌力效應，其采用PLC抑制劑U-73122、PKC抑制劑staurosporine和GF-109203X作用于離體心臟后，apelin正性肌力作用明顯減弱，表明apelin對心肌發揮作用時，激活PLC、PKC。亦有研究[9]表明，離體大鼠灌注后心臟收縮性增加與細胞外信號調節激酶1/2(ERK1/2)信號激活有關，發現大鼠心臟收縮時有持續性的ERK1/2激活，予ERK1/2的上游信號—絲裂原激活蛋白激酶1/2(MEK1/2)的抑制劑U0126后，apelin的正性肌力作用顯著減弱，因而MEK1/2-ERK1/2信號通路的激活參與apelin對心臟的正性肌力作用。此外還發現肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)激活增加肌絲Ca2+敏感性，認為apelin促心肌收縮的下游機制與MLCK的激活有關。Apelin不僅對正常鼠心臟而且對心臟衰竭后鼠的心臟起正性肌力作用，預測其可能成為缺血性心臟病病人的心臟收縮劑[10]。

2.2 抑制心肌肥厚 心肌肥厚是繼發于壓力負荷增加后的適應性反應，APJ/apelin具有抑制心肌肥厚的作用。有研究顯示APJ對心肌具有雙重作用，其為機械傳感器，通過機械牽拉可引起心肌細胞肥大，此過程增加β-arrestin信號通路而減弱G-蛋白信號通路，但apelin通過Gai激活APJ發揮正性肌力和擴張血管作用同時，對抗心肌肥厚[11]。心肌肥厚發展伴隨著活性氧簇(ROS)的產生。Apelin通過抑制5-羥色胺(5-HT)及過氧化氫(H2O2)產生，減弱氧化應激，還通過促進過氧化物酶mRNA表達、上調酶活性，增強心肌過氧化物酶反應和降低過氧化氫脂質來抑制心肌肥厚[12]。有學者[13]發現壓力負荷所致心肌肥厚的模型大鼠ACE2、caveolin-1表達下調，APJ、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、p絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(pAkt)、p-p70s6k、胞外信號調節激酶1/2(ERK1/2)及pERK1/2表達增加，結合既往對PI3K/Akt通路及Caveolae 區域的研究，推斷APJ/apelin 參與大鼠心肌厚發生可能與caveolin-1/ERK1/2、caveolin-1/PI3K/Akt/p70S6k信號通路有關。

2.3 擴血管、降血壓 Apelin具有擴血管、降血壓作用，在降動脈血壓方面，apelin-12效力最強，其次為apelin-13、apelin-36，而apelin-9、10、11對動脈血壓不起作用[14]。然而apelin對動、靜脈血管的影響眾說紛紜。Cheng等[15]研究不同組清醒大鼠平均動脈壓(MAP)、心率(HR)及體循環平均充盈壓(MCFP)變化，與生理鹽水組相比，apelin-12可明顯降低MAP和升高HR，且呈劑量依賴性，降低MCFP作用不明顯。但神經節抑制組的大鼠減低HR，且降低MAP、MCFP較靜脈注射apelin組明顯，表明apelin引起的心動過速作用被神經節抑制劑抵消后，表現為明顯的擴張動脈及靜脈作用。李蘭芳等[16]在SD大鼠的尾靜脈注射apelin-13后，頸動脈插管記錄血壓降低、心率無明顯變化，且降血壓呈時間、劑量依賴性，即血壓在2 min時下降最明顯，濃度愈高血壓下降愈明顯，5 min時血壓基本恢復正常水平，論證生理情況下，靜脈注射apelin-13引起的血壓下降是一過性的。Japp等[17]評估24名健康受試者的血管反應，apelin-36、(Pyr1)apelin-13引起前臂血流量(FBF)增加，apelin-36表現為較慢但持久的擴血管作用，且呈劑量依賴性，(Pyr1)apelin-13快速達到平衡，而兩者均不影響背手靜脈直徑，表明apelin-36、(Pyr1)apelin-13擴張動脈，對靜脈無擴張作用。實驗還證實apelin擴血管作用2/3被內皮細胞一氧化氮合酶(NOS)抑制劑減弱，表明主要由內皮細胞產生的一氧化氮(NO)來介導apelin的擴血管作用。Apelin降血壓作用為內皮細胞依賴型，非對稱性二甲基精氨酸(ADMA)致大鼠血管內皮損傷，靜脈注射apelin-13后，注射ADMA(ADMA組)及未注射ADMA(對照組)大鼠血壓變化差異較大，ADMA組血壓升高，對照組血壓降低，這與ADMA組大鼠的血管內皮功能受損，影響apelin-13與內皮細胞上APJ受體結合，apelin-13可能更多地與平滑肌細胞表面APJ受體結合使收縮血管作用占主導有關[18]。Apelin降壓作用還反映在收縮壓和舒張壓均下降[19]。

2.4 促血管內皮細胞生成 Apelin在血管內皮有分布，參與心臟的起源并促進血管生成，是正常血管發育必須的。Apelin是血管生成因子，通過腺苷酸激活的蛋白激酶(AMPK)、Akt和內皮型一氧化氮合酶(eNOS)的磷酸化，促進心肌微血管內皮細胞的增殖、遷移和體外管腔形成，呈現劑量依賴性，認為apelin促進心肌微血管生成的其中兩個通路為AMPK和Akt信號通路[20]。缺氧組織對心血管生成起驅動作用，低氧條件下，apelin表達增加，調節血管內皮細胞增殖和再生，可能是血管細胞適應低氧環境的一個生理病理機制[21]。心肌梗死后Wistar模型大鼠皮下注射apelin，血管內皮生長因子(VEGF)、VEGF receptor-2 (Kdr)、血管生成素-1(Ang-1)、內皮細胞受體酪氨酸激酶(Tie2)和eNOS顯著升高，認為apelin通過激活APJ信號通路，致使Ang-1、Tie2表達提升，可能增強VEGF、eNOS激活的內皮細胞生成，從而增加梗死后心肌的血供，降低心肌纖維化，提升心臟功能，使梗死后心肌得以修復[22]。亦有體外實驗證實，apelin通過耦合到APJ受體的Gi蛋白、蛋白激酶C信號通路介導，可誘導內皮細胞增殖、遷移、形成索狀結構[23]，進而促進血管新生和冠脈側支循環的建立，穩定內皮細胞間的聯系，同時對心肌梗死來說，良好側支循環可減少心肌梗死面積[24]。研究表明，冠狀動脈狹窄≥90%的穩定型心絞痛病人，發現血漿apelin水平與更好的側支循環發展有關[25]。

2.5 APJ/apelin系統抑制動脈粥樣硬化形成的作用 APJ/apelin系統具有抗動脈粥樣硬化的作用。外源性血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)可導致ApoE敲除(ApoE-KO)的小鼠的動脈粥樣硬化形成，輸注apelin后這種反應消失，并出現NO活性增加，而且輸注NOS抑制劑后，阻斷apelin對抗AngⅡ引起的動脈粥樣硬化，推測apelin可通過增加NO產生而阻斷AngⅡ誘導的血管疾病[26]。apelin/APJ介導氧化應激，或可成為高脂飲食下動脈粥樣硬化形成的關鍵因素，當APJ和ApoE同時敲除后，超氧化物自由基和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH)表達下降，認為APJ缺乏可預防氧化應激相關的動脈粥樣硬化形成[27]。apelin作用于增殖的巨噬細胞，可顯著降低單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)mRNA的表達，推測apelin具有抗動脈粥樣硬化作用，可能通過降低促炎因子和趨化因子的活化以減輕巨噬細胞負荷[28]。巨噬細胞反向膽固醇運輸(RCT)可將膽固醇從外周組織(如血管)轉運至肝臟最終排泄，從而防止動脈粥樣硬化，如RCT，三磷酸腺苷結合盒轉運體1(ABCA1)在膽固醇和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)代謝中起關鍵作用，研究發現apelin-13激活PKC磷酸化，使ABCA1磷酸化和抑制鈣調蛋白介導的降解，導致ABCA1蛋白水平增加，從而使膽固醇流出增加和泡沫細胞形成降低，阻止動脈粥樣硬化形成，可認為apelin是治療動脈粥樣硬化的潛在靶點[29]。近來有研究者認為巨噬泡沫細胞的自我吞噬參與膽固醇外流，可能通過ClassⅢPI3K/Beclin-1介導的自體吞噬通路，延緩動脈粥樣硬化病變的進展[30]。

3 小 結

APJ/apelin系統不僅參與抑制動脈粥樣硬化的形成，從病理基礎上防止心血管疾病發生，同時也具有正性肌力、擴血管、降血壓、促血管內皮細胞生成及抑制心肌肥厚等作用，從而對冠心病、高血壓、心臟衰竭等疾病產生一定的作用，可見APJ/apelin系統對心血管的作用廣泛、多方位、多通道，起保護心血管的作用，具有重要的研究意義，進而為治療心血管疾病提供依據。目前對APJ/apelin系統研究日益深化，其作用也愈加明朗，但仍存在一些未明確的研究方向，需要進一步研究確認，以補充和完善APJ/apelin系統。

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(本文編輯薛妮)

國家重點基礎研究發展(973)計劃(No.2013CB531704)

中國醫科大學附屬第一醫院(沈陽 110000)

張杰，E-mail：zhangjie945@126.com

R541 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2016.23.015

1672-1349(2016)23-2770-04

2016-03-01)

引用信息：劉林，任爽，張杰.APJ/apelin對心血管系統作用的研究進展[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2016，14(23)：2770-2773.