Apelin/APJ系统与器官纤维化关系的研究进展

王丽妍，丁嘉祥，张东亮，刘文虎

1993年O′Dowd等发现了一种血管紧张素受体——AT1相关的受体蛋白APJ，其与Gi蛋白偶联，54%的跨膜区域与血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)的Ⅰ型受体相同，但并不与AngⅡ结合。由于当时未发现其内源性配体，所以称之为孤儿G蛋白偶联受体。1998年，Tatemoto等用反向药理学的方法从牛胃的分泌物中提取并纯化了APJ的内源性配体Apelin。Apelin/APJ系统广泛分布于脂肪组织、肝、肺、肾、心血管系统以及中枢神经系统等全身各组织器官中，具有降低血压、增强心肌收缩力、调节下丘脑-垂体的激素释放、促进排水和调节摄食等多种生物学效应，自发现以来一直是各国学者关注的热点。近年来，有研究显示Apelin/APJ系统与一些促纤维化细胞因子之间存在相互联系，可能参与器官纤维化的发生，但对于不同器官其作用机制也各不相同，尚存在许多争议。本文就Apelin/APJ系统与几种常见的器官纤维化之间的关系及相关机制做一综述。

1　Apelin/APJ系统与肝纤维化

肝纤维化是多种慢性肝病进展至肝硬化的中间过程，其特征是以胶原蛋白为主的细胞外基质(ECM)合成与降解失衡。肝星状细胞(HSC)是肝纤维化时过量ECM的主要来源。在病毒、自身免疫、药物、胆汁淤积和代谢等因素的作用下，HSC被激活并大量增殖，发生表型改变，进而分泌过多的ECM沉积于肝脏。这一复杂的病理过程是一系列细胞因子和信号通路共同调控的结果。如转化生长因子β(TGF-β)、血小板源性生长因子(PDGF)等通过Smad通路、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路和磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)通路等信号网络交互影响，共同介导肝纤维化的发生。Apelin/APJ系统与上述信号通路间存在一定的联系，并参与炎症反应、氧化应激和血管的形成，目前认为它具有促进肝脏纤维化的作用。

Melgar等[1]的研究显示，在体外培养的人HSC中，加入促纤维化细胞因子AngⅡ或内皮素，会引起Apelin的合成增加。Apelin进一步促进HSC分泌Ⅰ型胶原和表达PDGF受体，推测其可能介导肝纤维化的发生。在肝纤维化患者的肝脏组织中，观察到APJ受体的表达上调，并参与血管的重构[2]。对于胆管闭锁致肝纤维化的患者，同样观察到肝脏局部Apelin/APJ系统的异常活化，Apelin的表达量与纤维化的程度呈正相关，可作为判断疾病预后的指标[3]。肥胖和慢性丙型肝炎是导致肝纤维化的两个常见病因，有研究显示，患有上述两种疾病的患者，其血清Apelin水平显著高于正常人，进一步提示了Apelin与肝纤维化之间的密切关系[4-5]。随着肝纤维化的不断进展，患者会出现门静脉高压症、腹腔积液和肝肾综合征等临床表现。动物实验显示，在门脉高压症的大鼠中，Apelin/APJ系统参与门体侧支循环和内脏新生血管的形成[6]。而对于伴有肾功能不全的肝硬化大鼠，肾脏局部APJ受体的表达会发生改变[7]。给肝纤维化的大鼠注射APJ受体拮抗剂，可以减轻肝脏的纤维化程度，改善心、肾功能并减少腹腔积液的产生[8]。Reichenbach等[9]的研究也得到了类似的结论。

由此可见，Apelin/APJ系统在肝纤维化及其并发症的发生中均起到了一定的促进作用。监测血浆和肝脏局部的Apelin及其受体水平可作为临床评价疾病严重程度的一种新方法，而适当抑制Apelin/APJ系统将成为临床治疗肝纤维化的新靶点。

2　Apelin/APJ系统与心肌纤维化

心肌纤维化是指在心肌的正常组织结构中出现胶原纤维过量积聚、胶原浓度显著升高或胶原成分异常改变。心肌的胶原代谢受多种因素的调控，这些因素涉及肾素-血管紧张素-醛固酮系统、儿茶酚胺、缓激肽、基质金属蛋白酶以及细胞内钙离子等。近年来大量研究表明，心肌纤维化可出现在高血压、心肌梗死及心力衰竭等多种心血管疾病中，是心脏疾病发展到一定阶段的共同病理改变，是心肌重构的主要表现之一，可导致心肌僵硬度增加、心室舒张功能减退、冠状动脉储备量下降，甚至引起猝死。Apelin作为一种心血管活性肽，对调节心脏的前后负荷均具有重要的作用，目前认为其在一定程度上可以对抗心肌纤维化的发生。

在药物诱发肺动脉高压的动物实验中，研究者观察到实验组大鼠右心室Apelin和APJ受体的表达量明显减少，而血浆中的Apelin水平呈代偿性升高。持续注射(Pyr 1)-Apelin-13可以抑制促纤维化细胞因子的分泌，改善肺动脉高压引起的心肌纤维化和右心功能异常[10]。对于心肌梗死的小鼠，外源性补充Apelin-13可以促进心肌祖细胞在梗死部位的聚集、增加新生血管的形成、减轻心肌肥厚和纤维化，对于改善缺血再灌注损伤具有显著的疗效[11]。奥美沙坦作为一种血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(ARB)，除了具有较好的降压作用外，还能减轻心室重构，因而被广泛用于心功能不全的临床治疗。对盐敏感性高血压大鼠的研究显示，奥美沙坦通过活化Apelin/APJ和PI3K/丝氨酸苏氨酸激酶(Akt)-内皮型一氧化氮合酶(eNOS)信号通路，抑制Ⅰ型、Ⅲ型胶原蛋白和纤粘连蛋白的表达，从而起到抑制心肌纤维化、改善心功能的作用[12]。

Siddiquee等[13]对Apelin抗心肌纤维化的分子生物学机制进行了探讨，发现Apelin通过抑制RhoA/Rho激酶信号通路，起到对抗AngⅡ诱导纤溶酶原激活物抑制剂(PAI-1)生成的作用。PAI-1作为抑制基质降解的酶类，其表达增多会破坏ECM的动态平衡，导致ECM的过度沉积，进而引起心肌纤维化的发生。Pchejetski等[14]的研究则显示，Apelin通过减少心肌鞘氨醇激酶(SphK1)的表达量和抑制其活性来对抗TGF-β或其他因素所引起的肌成纤维细胞的转分化过程，上述作用是通过5′-AMP激活性蛋白激酶(AMPK)依赖或非依赖途径所介导的。此外，Apelin还可以抑制心肌间质中成纤维细胞的自发性胶原合成。

对患者的研究显示，在心功能不全的早期阶段，血浆Apelin水平是升高的，随着疾病的进展，其水平逐渐降低，推测在疾病早期Apelin/APJ系统可能起到一定的代偿作用[15]。给心力衰竭的患者补充外源性Apelin可以增强心肌收缩力、改善心功能，且不引起心肌肥厚的发生。因而，有学者认为APJ受体激动剂将成为治疗心力衰竭的新药物[16]。但最近发表在《Nature》上的一篇文章则指出，APJ受体在心肌肥厚和纤维化中发挥着双重作用。对于容量负荷过度引起肌纤维拉长的刺激，通过APJ受体和非G蛋白偶联途径的介导，会导致心肌细胞肥大；而当APJ与其内源性配体Apelin结合时，则会激活G蛋白偶联途径起到对抗心肌肥厚和纤维化的保护作用[17]。

综上所述，Apelin/APJ系统在心肌纤维化和心室重构中发挥着一定的保护作用。其表达量的降低是机体失代偿的表现，也是推动心功能不全进展的因素。Apelin有可能作为改善心功能的药物，被广泛应用于临床心血管疾病的治疗中。

3　Apelin/APJ系统与肾脏纤维化

肾脏纤维化是所有慢性肾脏疾病(CKD)如原发性和继发性肾小球疾病，肾小管、间质和血管疾病等进展至终末期肾脏病(ESRD)的最后共同通路，其主要病理改变为正常肾单位的丢失，取而代之的是大量成纤维细胞和肌成纤维细胞的增生以及细胞外基质的堆积所导致的肾小球硬化、肾小管间质纤维化，最终出现肾脏功能的丧失。在高血压和糖尿病性肾病中，肾脏纤维化还常伴有小血管的硬化。许多细胞递质和炎性因子都直接或间接地参与了上述过程。Apelin/APJ系统在肾小球内皮细胞、足细胞和集合管等处均有表达，但其与肾脏纤维化之间的关系至今尚未明确。

Apelin参与肾脏血流动力学的调节，其与内皮细胞上的APJ受体结合可以促进一氧化氮(NO)的释放，起到舒张入球小动脉和出球小动脉的作用，能够有效地对抗Ang Ⅱ的缩血管效应。此外，Apelin还可以通过改变髓质的血流量或直接作用于集合管，产生利尿效应，参与体液平衡的调节[18]。在肾脏疾病时，Apelin/APJ系统的表达会发生改变。动物实验显示，在单侧输尿管阻塞致肾脏纤维化的小鼠模型中，可见阻塞侧肾脏的Apelin/APJ和磷酸化Akt/eNOS的水平均有所增加。氯沙坦通过进一步上调小鼠肾脏Apelin的表达量以及促进Akt/eNOS的磷酸化，起到减轻肾脏纤维化的作用[19]。对于阿霉素诱导的肾病综合征大鼠，其肾脏和血浆中的Apelin水平均显著增加，并且大鼠的蛋白尿水平与肾脏局部的Apelin表达量呈正相关[20]。在糖尿病小鼠模型中，人们观察到其肾动脉的APJ受体表达减少，由AngⅡ引起的缩血管效应更加明显。当补充外源性Apelin时，肾动脉中磷酸化eNOS和NO的水平均显著增加，其对AngⅡ所产生的异常收缩反应也得到了改善[21]。在夹闭一侧肾动脉引起肾性高血压的大鼠模型中，人们观察到缺血和非缺血侧肾脏APJ受体的表达均降低，大鼠出现明显的高血压和心力衰竭症状，而注射Apelin-13可以降低大鼠的血压、增强其心肌收缩力[22]。

对于各种疾病所导致的肾脏纤维化、肾功能不全的患者，其体内Apelin/APJ的变化较为复杂，受多种因素的影响。El-Shehaby等[23]的研究显示，接受维持性血液透析的患者血浆Apelin的水平显著低于正常人，且与患者的心功能呈正相关，与炎症标志物水平呈负相关，单次透析不会改变血浆Apelin水平。也有研究指出，对于伴有冠心病的透析患者，其血浆的Apelin水平会显著低于不伴有冠心病的患者[24]。但Codognotto等[25]则认为，尿毒症本身是导致透析患者血浆Apelin减少的决定性因素，与心脏疾病的严重程度无关。我科的前期研究发现，透析患者血浆Apelin水平要高于正常人群，并且可能参与了尿毒症患者高血压的发生[26]。

综上所述，Apelin/APJ系统在调节肾脏正常生理功能中发挥着重要的作用。在各种导致肾脏纤维化的疾病中，Apelin及其受体的表达会发生改变，此时其对肾脏纤维化会产生怎么样的影响尚无明确的答案。当疾病进展至ESRD阶段时，机体会经历一系列复杂的病理生理过程，此时Apelin/APJ系统在整体水平和肾脏局部又将如何变化，其对疾病的进展有何影响，涉及哪些作用机制，仍是需要进一步探索的问题。

4　总结和展望

综上，Apelin/APJ系统分布广泛、作用多样，参与炎症反应、氧化应激、血管形成、调节激素分泌、维持血管张力和心肌收缩力等多种病理生理过程；在器官纤维化的发生和发展中，Apelin/APJ系统也扮演了重要的角色，发挥着促进和抑制的双向调节作用。在不同器官或疾病的不同时期，其所产生的效应及相应机制也存在很大的差异。由于人体是一个复杂的有机体，如何克服Apelin/APJ系统的缺陷，发挥其积极有益的作用，使其今后能更好地应用于临床，是目前需要医务工作者不断关注和探索的问题。

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