Apelin与肺动脉高压

徐小红(综述)，朱智明(审校)

(海军总医院 1心脏中心， 2医务部，北京 100048)

肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension，PAH)是以肺小动脉的血管痉挛、内膜增生和重构为主要特征的一种疾病，2009年欧洲心脏病学会PAH诊治和治疗指南[1]中，其诊断标准为静息状态下经右心导管测量的平均肺动脉压≥25 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kpa)且肺动脉楔压≤15 mm Hg，已不再将运动状态下平均肺动脉压≥30 mm Hg作为诊断标准。PAH患者肺血管内皮细胞和平滑肌细胞异常增殖与凋亡以及肺血管重构，最终导致右心功能衰竭和死亡。Apelin是新发现的血管活性调节物质，有关apelin与PAH的关系报道较少，该文就apelin与PAH的关系研究进行综述。

1 Apelin分子组织分布和生物学特性

Apelin由Tatemoto等[2]从牛胃组织提取物中提取并纯化出的一种肽，是APJ(孤儿G蛋白偶联受体)，1993年O′Dowd等[3]发现，因其结构类似于血管紧张素受体AT1而被命名为血管紧张素受体AT1相关的受体蛋白(putative receptor prote in related to the angiotensin receptor AT1,APJ)的内源性配体。apelin和APJ mRNA在大鼠的脑、脂肪组织、心脏、肺和乳腺等全身多个组织中表达，其中乳腺和肺上表达最多，在肺组织仅有小的肺血管内皮细胞上表达apelin mRNA和分泌apelin。而APJ在肺血管内皮细胞和平滑肌细胞、心内膜和心肌均存在[4-7]。在人类apelin的分布与鼠有所不同:主要分布于心脏、肾脏和肺的血管内皮细胞上；在脾和中枢神经系统的分布要多于肺组织；apelin mRNA在肺组织不仅存在于肺微小血管内皮细胞中，且在肺大血管内皮细胞上也有表达[8]。

Apelin前体肽(preproApelin)含有77个氨基酸，其C末端为特异结合APJ受体的部位，富含碱性氨基酸残基；也是翻译后加工酶修饰剪切的部位，可被肽酶分解成多种相对分子质量不同的成熟apelin活性肽:apelin-36、apelin-17、apelin-13、apelin-12等[9]，不同相对分子质量的成熟apelin有不同的生物学功能。在与APJ受体结合方面apelin-13、apelin-17与APJ结合能力最强，发挥较强的生物学效应，但易被其他配体或酶水解；而apelin-36与APJ结合最牢固，作用更持久[6]；在诱导APJ受体内化作用中，APJ受体与apelin-13结合内化后，需要60 min才能回到细胞表面，而与apelin-36结合后这一过程需要更长时间[10]。Apelin原前体肽的N末端含有一个信号肽序列，在抑制人类免疫缺陷病毒侵袭方面N末端具有重要意义，研究表明apelin-36抑制人类免疫缺陷病毒侵袭能力强于apelin-17和apelin-13[10]。

2 Apelin与PAH的关系

Apelin与PAH关联性证据主要有两方面：①PAH患者或者动物模型apelin、APJ在心肺组织的表达以及血浆apelin水平改变；②研究表明外源性给予apelin可以改善PAH和肺血管重构。Apelin受缺氧、骨形成蛋白Ⅱ型受体和血管紧张素Ⅱ的调节，后三者与PAH发生的病理生理学机制密切相关。并且右心室压力增高产生的机械压力刺激不仅影响apelin的表达，也促进PAH的发展，并进入恶性循环。研究表明，PAH患者血浆apelin水平低于对照组，并且肺动脉内皮细胞上的apelin水平也低于对照组[11-12]。上述研究提示apelin与PAH的发生与发展有关。

2.1PAH时apelin/APJ在肺组织表达、血浆水平的改变 Goetze等[8]发现正常组血浆apelin-36水平是PAH组的4倍；Chandra等[13]也发现PAH的患者血浆apelin-12水平显著低于对照组患者。但是，相关实验也表明暴露于缺氧环境中的大鼠在不同的暴露时间(5 h、1周、2周)其肺动脉内皮上apelin mRNA表达水平不同(与对照组相比，有2倍的升高、升高、无变化)[14-16]。体外缺氧环境培养人肺动脉内皮细胞24 h，发现apelin表达较对照组增高1.9倍。将携带有低氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)基因的质粒导入细胞，并在缺氧环境培养，结果显示带有HIF-1α基因的细胞apelin基因表达增多，由此推测HIF-1α是调节缺氧促进apelin mRNA表达的中间介质[14]。

2.2外源性apelin改善PAH和肺血管重构 Mao等[17]制备慢性低氧性肺动脉大鼠模型，并将预先给予外源性apelin作为实验组，离体培养大鼠肺动脉。结果发现，平均肺动脉压、右心室与左心室加室间隔重量比、肺细小肌型动脉相对中膜厚度和相对面积，apelin组显著低于对照组，提示外源性apelin对PAH和肺血管重构有干预作用。并通过检测肺动脉对[3H]-L-精氨酸(L-Arg)的摄取率、肺组织一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)活性、血浆和肺组织中NO代谢产物亚硝酸盐/硝酸盐(NO2-/NO3-)的水平。结果发现实验组L-Arg摄取率、cNOS活性、(NO2-/NO3-)的水平均高于对照组，且诱导型NOS活性低于对照组，提示上述干预作用可能与促进L-Arg/NOS/NO途径有一定的关系。随后Fan等[18]运用常压缺氧舱制备缺氧不同时间的缺氧大鼠模型并体外给予apelin，再次表明外源性给予apelin可以改善PAH和肺血管重构，并认为这种作用可能是通过apelin直接舒张肺血管和改善氧化应激实现的。Falcão-Pires等[19]用野百合碱诱导大鼠形成PAH，并体外静脉给予apelin-13，检测右心室功能(收缩压、舒张压、心室压力最大上升/下降速率)、右心室形态(大小、质量、心肌大小和心肌纤维化)和神经体液介质(脑钠肽、血管紧张素Ⅱ、内皮素1)，结果表明apelin组较未用药组和sham组右心室功能和形态有所改善，血浆脑钠肽、血管紧张素Ⅱ、内皮素1水平较对照组和sham组降低，认为apelin对PAH的改善不仅仅是其直接血管扩张作用，apelin通过神经体液介质抑制或减轻心肌肥大、纤维化，并增加心脏组织apelin/APJ mRNA的表达，改善右心功能，从而减轻和延缓PAH的发展。

在细胞水平方面，Alastalo等[12]研究表明由肺动脉内皮细胞分泌的apelin可以抑制肺动脉平滑肌细胞增殖，并认为apelin是骨形成蛋白Ⅱ受体的下游蛋白，通过过氧化物酶体增殖物激活受体γ/β联蛋白信号通路参与肺循环平衡。吴德华等[20]在探索apelin对肺微血管内皮细胞增殖和凋亡实验中发现，低水平和高水平的apelin可以促进肺微血管内皮细胞增殖；apelin可以抑制由血管紧张素Ⅱ诱导的细胞凋亡，apelin可能通过促进内皮细胞的增殖和抑制其凋亡维护肺血管内皮细胞形态和功能稳定。

3 问题与展望

Apelin在肺组织高表达，且PAH患者肺组织及血浆apelin表达改变使apelin有望成为PAH的一个血浆标志物。但是也有研究表明[16]，PAH时肺组织的apelin水平与血浆apelin水平并不直接相关；且apelin在多组织的表达，也降低了其作为PAH血浆标志物的特异性。给予PAH动物外源性apelin可以改善PAH和肺血管重构、增强心肌收缩力，延缓PAH发生、发展，提示apelin和(或)调节apelin表达的信号系统可以作为治疗PAH的新手段、新靶点。同时由于apelin在体内的半衰期只有8 min[21]，且调节apelin的因素和信号系统机制尚没有完全阐释清楚，这限制了apelin作为治疗PAH的新手段。但是，相信通过后续对apelin与PAH关系的研究深入，上述问题会逐渐解决。

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