Apelin-36研究進(jìn)展*

王文淼 綜述 王海英 審校

(濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院；濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，濟(jì)寧 272067)

Apelin是一類由同一基因編碼具有不同分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)源性活性肽，該類肽作用于7次跨膜的G蛋白偶聯(lián)受體APJ。Apelin前體是由X染色體編碼的77個(gè)氨基酸組成的多肽，在不同組織中被蛋白酶水解為不同長度的活性多肽。根據(jù)其氨基酸殘基數(shù)目不同，將其分為36、17、13等多個(gè)亞型。肽鏈越長，該亞型與受體的結(jié)合力越強(qiáng)，相應(yīng)的作用時(shí)間也越長[1]。其中一種由36個(gè)氨基酸殘基成熟的天然Apelin肽，稱為Apelin-36。Apelin-36屬于Apelin蛋白的長肽片段，廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織[2]。研究表明Apelin-36與多種疾病密切相關(guān)，提示Apelin-36有重要的研究價(jià)值。

1 Apelin/APJ系統(tǒng)

APJ結(jié)構(gòu)類似于血管緊張素Ⅱ-1型受體，Apelin/APJ系統(tǒng)廣泛存在于多種器官、細(xì)胞中，參與維持正常機(jī)體的穩(wěn)態(tài)，也與多種疾病的病理生理過程有關(guān)。

APJ受體及其內(nèi)源性配體Apelin蛋白在不同組織血管的內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞中均可檢測到。

APJ配體與G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)結(jié)合后能促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)第二信使的生成，完成胞外信號(hào)向胞內(nèi)的傳遞。用長片段K17F和PE13F來刺激融合了綠色熒光蛋白的Apelin受體，出現(xiàn)了劑量依賴性的cAMP。而用無活性的短片段R10F和G5F刺激，可抑制劑量依賴性cAMP的產(chǎn)生。Apelin-36對CHO-A10細(xì)胞具有趨化作用，但效果不如Apelin-13[2]。

2 Apelin-36與疾病

2.1 高血壓

Apelin-APJ系統(tǒng)主要分布于心血管系統(tǒng)，了解其在心血管系統(tǒng)的生理及病理生理過程中的作用，對心血管疾病的預(yù)防與治療有重大意義。Apelin-36作為一種血管活性物質(zhì)，具有擴(kuò)張血管、降低血壓和正性肌力的作用。Apelin-36可由血管內(nèi)皮產(chǎn)生、釋放并發(fā)揮作用。它可以與鄰近的APJ受體結(jié)合發(fā)揮作用，也可以通過活化內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)，刺激一氧化氮的產(chǎn)生和釋放來維持血管張力，調(diào)節(jié)血壓穩(wěn)定。此外Apelin-36性狀穩(wěn)定，與APJ受體結(jié)合后難分離，故降壓作用更為持久。Apelin-36有調(diào)節(jié)血壓的作用目前已成為共識(shí)，但其作用機(jī)理仍需進(jìn)一步研究[3]。研究發(fā)現(xiàn)Apelin-36可顯著降低平均動(dòng)脈壓，但目前研究多為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，臨床研究較少。Tatemoto等[4]給 Wistar 大鼠靜脈注射Apelin-36，出現(xiàn)了暫時(shí)性血壓下降，但目前存有爭議。Apelin-36參與心血管疾病的病理生理調(diào)節(jié)。血漿Apelin-36水平與高血壓病的相關(guān)性研究結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可以認(rèn)為Apelin-36水平的下降可能是高血壓病發(fā)病機(jī)制之一。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2是目前已知的Apelin-36和Apelin-13的唯一降解酶。有研究認(rèn)為Apelin-36的降壓作用可能與腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS系統(tǒng))有關(guān)，RAS是人體內(nèi)最重要的調(diào)節(jié)機(jī)制之一，在細(xì)胞生長、水電解質(zhì)平衡、血壓調(diào)控，組織纖維化等方面都發(fā)揮著十分重要的作用。序列研究發(fā)現(xiàn)，Apelin前體肽與血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)有31%的同源性。最近的研究表明AngⅡ 可發(fā)揮強(qiáng)烈的血管收縮作用，這種血管收縮作用可被Apelin蛋白所拮抗。ACE2可同時(shí)作為 AngⅡ與Apelin-36的水解酶。靜脈血中Apelin-36與ACE2含量呈正相關(guān)，這可能是因?yàn)楦鞣N危險(xiǎn)因素引起Apelin-36水平升高從而反饋性引起了ACE2的升高。根據(jù)Apelin-36與AngⅡ、ACE2 的相關(guān)性，可以推測血清Apelin-36水平的高低或可反映RAS系統(tǒng)激活的程度。因此，Apelin-36或可成為RAS系統(tǒng)的又一新成員，并作為一個(gè)新的檢測指標(biāo)[5]。

2.2 心肌缺血

Apelin-36在心血管系統(tǒng)中的作用已成為研究熱點(diǎn)[6]。Apelin-36可以改善心肌缺血，且效果明顯，其作用機(jī)制可能與減小缺氧狀態(tài)下發(fā)生的心肌細(xì)胞線粒體損傷以及保障心肌細(xì)胞的能量供應(yīng)有關(guān)。Yamamoto等[7]的研究也證實(shí)了Apelin-36可以減少線粒體滲透性孔隙的開放時(shí)間，對保護(hù)心臟具有重要意義。Apelin-APJ 系統(tǒng)通過對多種物質(zhì)的磷酸化，如：PI3K、Akt、SHP2、Grb2、p44/42等，阻止線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放和線粒體解偶聯(lián)，能夠有效減少線粒體中活性氧(ROS)的產(chǎn)生并抑制心肌細(xì)胞凋亡，對缺血心臟代謝和心臟泵血功能都有改善作用，或可成為研發(fā)治療缺血性心肌病的藥物的新靶點(diǎn)[8]。在臨床體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass，CPB)手術(shù)中，主動(dòng)脈瓣開放后，Apelin-36水平升高，研究表明建立體外循環(huán)后Apelin-36的增加可能是心血管發(fā)揮自我保護(hù)的重要調(diào)節(jié)機(jī)制。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)亦提示Apelin-36在心肌缺血-再灌注損傷這一病理生理過程中可能發(fā)揮著重要作用。大鼠在缺血-再灌注時(shí)可能出現(xiàn)心律失常，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大鼠的心律失常得分與心肌組織中Apelin-36含量呈顯著負(fù)相關(guān)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在在體心肌缺血-再灌注損傷模型中，心肌與血漿中的Apelin蛋白整體水平明顯降低。Jia等[9]研究也發(fā)現(xiàn)了異丙腎上腺素誘導(dǎo)的心肌缺血，以及慢性心衰患者的血漿中Apelin蛋白總體水平降低。綜合以上研究可推測出Apelin-36含量減少的原因可能是心肌細(xì)胞受到缺血-再灌注損傷時(shí)處于心肌頓抑狀態(tài)，造成了Apelin前體肽的合成、分泌減少。因此，可認(rèn)為Apelin-36是一種內(nèi)源性的心臟保護(hù)因子[10]。

2.3 神經(jīng)損傷

Apelin-36對神經(jīng)系統(tǒng)有保護(hù)作用，可以為治療神經(jīng)損傷提供科學(xué)的理論依據(jù)。

腦卒中是一種嚴(yán)重危害人類健康的腦血管疾病[11]。Gu等[12]發(fā)現(xiàn)Apelin-36可顯著降低Caspase-3、Bax等凋亡標(biāo)志物的表達(dá)水平，也可抑制PI3K信號(hào)通路的激活，減少細(xì)胞的凋亡，減輕缺氧缺血新生鼠腦皮質(zhì)損傷。同時(shí)其研究發(fā)現(xiàn)Apelin-36干預(yù)后，大鼠運(yùn)動(dòng)功能以及學(xué)習(xí)記憶能力得到提高，腦梗死面積減少，神經(jīng)細(xì)胞得到了保護(hù)。Qiu等[13]發(fā)現(xiàn)低劑量的Apelin-36可以減輕缺血性腦卒中大鼠應(yīng)激相關(guān)的凋亡。O' Donnell 等[14]發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)的海馬原代神經(jīng)元中，經(jīng)Apelin(-13、-17、-36)干預(yù)后，Akt磷酸化(p-Akt)水平顯著升高。通過Apelin-13及Apelin-36干預(yù)后，海馬原代神經(jīng)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)表達(dá)增加，其中p-ERK-1和p-ERK-2的增加甚至可高達(dá)20～25倍。通過誘導(dǎo)海馬神經(jīng)元中AKt和Raf/ERK-1/2的磷酸化，N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDA)興奮性神經(jīng)毒性受到抑制，同時(shí)也對海馬神經(jīng)元具有保護(hù)作用。Sakamoto等[15]研究發(fā)現(xiàn)，Apelin-36 能夠抑制NMDA誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的死亡。Apelin-36可通過增加心肌收縮力、升高血壓、保障血供，減輕海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的水腫及死亡，促進(jìn)受損神經(jīng)細(xì)胞的修復(fù)，起到保護(hù)學(xué)習(xí)記憶能力的作用，但目前具體機(jī)制尚未完全闡明，有待進(jìn)一步探索。最新研究發(fā)現(xiàn)缺血性腦卒中可導(dǎo)致大鼠腦組織細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生，同時(shí)推測該現(xiàn)象與腦卒中引起的鈣離子超載有關(guān)[16]。鈣離子超載引起細(xì)胞凋亡，是缺血-再灌注損傷的主要機(jī)制之一[1]。人為加入Apelin-36干預(yù)后，鈣離子載體對CHOP和GRP78表達(dá)的激活被明顯抑制。結(jié)果顯示 Apelin-36可明顯抑制鈣離子超載導(dǎo)致的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激作用，從而可能有助于改善缺血性腦卒中導(dǎo)致的神經(jīng)損傷，起到神經(jīng)保護(hù)的作用[16]。

2.4 代謝綜合征

Apelin-36廣泛分布于下丘腦室上核、室旁核等中樞神經(jīng)系統(tǒng)和脂肪組織、胃腸道等外周組織[2]，可與胰島素相互影響，共同調(diào)節(jié)血糖，近些年來在攝食、肥胖、糖脂代謝等代謝綜合征方面的作用備受關(guān)注。胰島素抵抗(insulin resistance，IR)是指胰島素靶器官對內(nèi)源性或外源性的胰島素的敏感性下降。Apelin蛋白參與糖尿病的發(fā)病機(jī)制，可能與胰島素抵抗有關(guān)[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島功能。有研究認(rèn)為，Apelin蛋白通過細(xì)胞膜上的兩種G蛋白(Gi、Gq)、單磷酸腺苷活化蛋白激酶介導(dǎo)的信號(hào)通路及磷脂酰肌醇3激酶/絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶途徑來增加周圍組織的葡萄糖攝取并增加胰島素敏感性。研究發(fā)現(xiàn)Apelin-36與妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)有關(guān)。GDM指妊娠后發(fā)生的糖耐量異常。Apelin-36水平與胰島素抵抗及胰島細(xì)胞功能受損有關(guān)，而IR和胰島細(xì)胞功能受損對GDM的發(fā)生有重要意義。GDM患者Apelin-36水平的增加可能是因?yàn)樵贗R和高胰島素血癥狀態(tài)下的脂肪細(xì)胞分泌了大量的Apelin前體。Apelin-36水平升高或許與GDM患者胎盤分泌Apelin前體肽過多有關(guān)。大部分GDM患者都具有胎盤組織比正常孕婦體積大這一特點(diǎn)。在動(dòng)物試驗(yàn)中，高脂飼養(yǎng)的胰島素抵抗大鼠檢測指標(biāo)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)血清Apelin-36與基礎(chǔ)胰島素、游離脂肪酸、附睪脂肪質(zhì)量指數(shù)呈正相關(guān)。對多囊卵巢綜合征患者血漿評估結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者維生素D水平越低，胰島素抵抗越明顯，血清中的Apelin-36水平越高[18]。辛伐他汀可使3T3-L1脂肪細(xì)胞中Apelin mRNA表達(dá)減少，并表現(xiàn)出藥物濃度依賴性，這可能與辛伐他汀的抗炎作用有關(guān)。

2.5 阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征是一種最常見的睡眠呼吸病，且其發(fā)病率有增高的趨勢。蔣貴平等[19]的研究顯示可根據(jù)患者血清Apelin-36水平初步估計(jì)阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征患者的嚴(yán)重程度。

2.6 呼吸窘迫綜合征

在呼吸窘迫綜合征模型大鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)血漿、肺、支氣管肺泡灌洗液的Apelin-36均高于正常水平[20]。目前具體機(jī)制尚不明。

2.7 人類免疫缺陷病毒感染

研究表明，Apelin-36在抑制人類免疫缺陷病毒侵襲中具有較強(qiáng)的作用，但其機(jī)制不明[21]。

3 結(jié)語與展望

Apelin-36的功能較多，可影響血壓、血糖，保護(hù)神經(jīng)、心血管系統(tǒng)，維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài)，而其中的機(jī)制并未完全闡明。Apelin-36水平與高血壓、心肌缺血、呼吸窘迫綜合征、糖尿病、多囊卵巢綜合征等多種疾病有密切關(guān)系，這對于疾病的臨床治療及康復(fù)有重要的意義。此外，Apelin-36在再灌注和體外循環(huán)的表現(xiàn)提示其在臨床應(yīng)用有著重要的作用和廣泛的發(fā)展前景。目前Apelin-36對于中樞系統(tǒng)的再灌注損傷仍屬于較少研究的領(lǐng)域，深入探索其生理作用及機(jī)制，可為臨床應(yīng)用于腦卒中等疾患的急救與康復(fù)提供了新思路。

[1] Chung JW，Ryu WS，Kim BJ，et al.Elevated calcium after acute ischemic stroke：association with a poor short-term outcome and long-term mortality[J].J Stroke，2015，17(1):54-59.DOI:10.5853/jos.2015.17.1.54.

[2] Hosoya M，Kawamata Y，F(xiàn)ukusumi S.Molecular and functional characteristics of APJ.Tissue distribution of mRNA and interaction with the endogenous Lignd apelin[J].J Biol Chem，2000，275:21061-21067.DOI:10.1074/jbc.M908417199.

[3] Galon-Tilleman H，Yang H，Bednarek MA，et al.Apelin-36 Modulates Blood Glucose and Body Weight Independently of Canonical APJ Receptor Signaling[J].J Biol Chem，2017，292(5):1925-1933.DOI:10.1074/jbc.M116.748103.

[4] Tatemoto K，Takayama K，Zou M X，et al.The novel peptide apelin lowers blood pressure via a nitric oxide-dependent mechanism[J].Peptides，2001，99(2-3):87-92.DOI:10.1016/S0167-0115(01)00236-1.

[5] 黃澄淵，余明眾，林麗明等.代謝綜合征患者血清Apelin-36水平及其與血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2的相關(guān)性[J].中華高血壓雜志，2017，25(05):441-445.

[6] Folino A，Montarolo PG，Samaja M，et al.Effects of apelin on the cardiovascular system[J].Heart Fail Rev,2015，20(4):505-518.DOI:10.1007/s10741-015-9475-x.

[7] Yamamoto T，Habata Y，Matsumoto Y，et al.Apelin trans-genie mice exhibit a istance against diet-induced obesityby increasing vascular mass and mitochondrial biogenesisin skeletal muscle[J].Biochim Biophys Acta，2011，1810(9):853-862.DOI:10.1016/j.bbagen.2011.05.004.

[8] Pisarenko O，Shulzhenko V，Studneva I，et al.Structuralapelin analogues：mitochondrial ROS inhibition and cardiometabolic protection in myocardial ischaemia reperfusion injury[J].Br J Pharmacol，2015，172(12):2933-2945.DOI:10.1111/bph.13038.

[9] Jia YX，Pan CS，Zhang J，et al.Apelin protects my ocardial injury induced by isoproterenol in rats[J].Regul Pept，2006，133(1-3):147-154.DOI:10.1016/j.regpep.2005.09.033.

[10] Novakova V，Sandhu GS，Dragomir-Daescu D，et al.Apelinergic system in endothelial cells and its role in angiogenesis in myocardial ischemia[J].Vascul Pharmacol,2016,76：1-10.DOI:10.1016/j.vph.2015.08.005.

[11] Wu Y，Wang X，Zhou X，et al.Temporal Expression of Apelin/Apelin Receptor in Ischemic Stroke and its Therapeutic Potential[J].Front Mol Neurosci,2017,10：1.DOI:10.3389/fnmol.2017.00001.

[12] Gu Q，Zhai L，F(xiàn)eng X，et al.Apelin-36，a potent peptide，protects against ischemic brain injury by activating the PI3K/Akt pathway[J].Neurochem Int，2013，63(6)：535-540.DOI:10.1016/j.neuint.2013.09.017.

[13] Qiu J，Wang X，Wu F，et al.Low Dose of Apelin-36 Attenuates ER Stress-Associated Apoptosis in Rats with Ischemic Stroke[J].Front Neurol,2017,8:556.DOI:10.3389/fneur.2017.00556.

[14] O’Donnell L A，Agrawal A，Sabnekar P，et al.Apelin，an endogenous neuronal peptide，protects hippocampal neurons against excitotoxic injury[J].J Neurochem，2007，102(6):1905-1917.DOI:10.1111/j.1471-4159.2007.04645.x.

[15] Sakamoto K，Murakami Y，Sawada S，et al.Apelin-36 is protective against N-methyl-D-aspartic-acid-induced retinal ganglion cell death in the mice[J].Eur J Pharmacol,2016,791:213-220.DOI:10.1016/j.ejphar.2016.08.036.

[16] 王鑫，仇鍵，王帥等.Apelin-36對神經(jīng)細(xì)胞鈣超載導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的抑制作用[J].濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，40(5):313-317.

[17] Galedari M，Azarbayjani MA，Peeri M.Effects of type of exercise along with caloric restriction on plasma apelin 36 and HOMA-IR in overweight men[J].Sci Sports,2017,32(4):e137-e145.DOI:10.1016/j.scispo.2016.12.002.

[18] Emel KC，Yaprak EU，Nagihan S，et al.Is there association between vitamin D levels，apelin 36，and visfatin in PCOS[J].Gynecol Endocrinol，2016，32(5):386-389.DOI：10.3109/09513590.2015.1124260.

[19] 蔣貴平，李麗.阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征與脂肪因子Apelin-36的相關(guān)研究[J].醫(yī)學(xué)綜述，2015，21(04):763-764.

[20] Fan XF，Xue F，zhang YQ，et al.The Apelin-APJ Axis Is an Endogenous Counterinjury Mechanism in Experimental Acute Lung Injury[J].Chest，2015，147(4):969-978.DOI:10.1378/chest.14-1426.

[21] 王才進(jìn)，虞君，翟魁敏，等.鹽敏感性高血壓患者血漿apelin水平變化及其意義[J].中華高血壓雜志，2016，24(2):181-184.