Apelin-血管紧张素受体相关蛋白系统在心血管疾病中的研究进展

孙倩综述，张文娟审校

Apelin-血管紧张素受体相关蛋白系统在心血管疾病中的研究进展

孙倩综述，张文娟审校

作为血管紧张素受体相关蛋白（APJ）的一个内源性配体，Apelin是一种重要的生理调节肽。越来越多的证据表明作为心血管系统中一个重要的维持稳态的介质，Apelin-APJ参与了冠心病、心力衰竭、高血压及心房纤颤等多种疾病的病理生理过程。本文就Apelin的生物学特性及其在多种心血管疾病中的作用及其机制做一综述。

Apelin；血管紧张素受体相关蛋白；心血管系统

血管紧张素受体相关蛋白（APJ）是加拿大学者O'Dowd等于1993年发现的一种由380个氨基酸组成，并含有7个螺旋跨膜结构的G蛋白偶联受体，其结构类似于血管紧张素Ⅱ1型受体，但并不与血管紧张素Ⅱ结合。1998年Tatemoto等[1]首次通过反向药理学方法从牛胃的分泌物中提取并纯化出APJ的内源性配体，并命名为Apelin。它是一种具有心血管活性的多肽。人类的Apelin基因位于X染色体的q25-26段，相对分子量为12 876，包含3个外显子和2个内含子。Apelin的信使核糖核酸（mRNA）长度为3 125 bp，其编码的Apelin前体肽含有77个氨基酸，可分解产生多种不同的Apelin片段，从而形成不同的亚型。Apelin/APJ系统在体内分布广泛，Apelin的 mRNA在人和大鼠的乳腺、心脏、肾脏、骨骼肌、卵巢、脑和肝脏中均有一定程度的表达。近年来，Apelin在心血管疾病中的作用被日益重现，Apelin-APJ系统与高血压、心力衰竭、急性冠脉综合征及心律失常等多种心血管疾病的相关性成为了心血管研究的新方向和热点。

1 Apelin对血压的影响

国内外很多实验研究表明，Apelin作为一种心血管活性肽，对抗血管紧张素Ⅱ的升压作用，参与血压的调节。Ishida等[2]研究发现静脉注射Apelin引起自发性高血压大鼠收缩压和舒张压的下降，而在APJ受体缺乏的大鼠中，这种降压作用消失。此外，APJ受体和血管紧张素Ⅱ1a型受体均缺乏的大鼠基础血压明显高于仅有血管紧张素Ⅱ1a型受体缺乏的大鼠，这表明Apelin-APJ系统参与血压的调节。

Tatemoto等[1]研究发现Apelin舒张血管和降低血压是通过一氧化氮（NO）发挥作用的。给予麻醉大鼠静脉推注Apelin后，大鼠平均动脉压下降，应用一氧化氮合酶（NOS）抑制剂后，Apelin的降压作用消失。此外，在给予Apelin的大鼠中血浆亚硝酸盐/硝酸盐的浓度暂时升高，提示Apelin可能通过NO依赖机制降低血压。NO具有广泛的生物学效应，并可作为气体信号分子通过激活可溶性鸟苷酸环化酶，升高细胞内环磷酸鸟苷（cGMP）水平，参与细胞内的信号传递，从而起到舒张血管的作用。Jia等在离体孵育的大鼠主动脉组织上发现，Apelin可浓度依赖性地增加L-精氨酸转运及NOS活性，

增加NO的生成，从而引起血管扩张。

Apelin的血管舒张机制是内皮依赖性的，在各种心血管疾病，包括高血压、血栓、卒中、肾功能衰竭和心脏衰竭等，最常见的诱发因素是血管内皮功能障碍。Nagano等[3]研究表明给予大鼠非对称性二甲基精氨酸分子类似物，造成血管内皮细胞的慢性损伤后，静脉注射Apelin可以导致血压升高，提示在病理状态下，Apelin起到升压作用。Han等[4]研究发现给予大鼠非对称二甲基精氨酸（ADMA）造成其内皮细胞损伤后，注射Apelin可以发现其收缩压升高，而在对照组中收缩压下降，离体情况下将尾动脉环暴露于Apelin中， 发现ADMA处理组尾动脉环收缩，而对照组舒张，提示在血管内皮损伤的情况下，Apelin可以使血管收缩。在内皮损伤的情况下，Apelin可能作用于血管平滑肌细胞增加肌球蛋白轻链的磷酸化，从而促进血管收缩，加重高血压。

此外，Apelin和受体APJ显著分布于下丘脑和脑干的神经元细胞，包括心血管调控区域，如室旁核、视上核、孤束核和头端延髓腹外侧区，提示Apelin可能在中枢系统对血压的调节起一定作用。在脑干中存在Apelin及其受体APJ，静脉注射Apelin后可以发现其有平衡血液动力的作用。Seyedabadi等[5]研究发现，显微注射Apelin-13进入孤束核和头端延髓腹外侧后，动脉压力升高10～20 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。

流行病学调查也显示，患有高血压的父母的健康子女中，血浆Apelin及松弛素的水平明显高于对照组—即健康父母的健康子女组。在高血压及高血压早期肾损害人群中，Apelin水平下降[6]。此外还有研究显示，在中国沿海地区人口中血浆Apelin水平与血压成负相关关系[7]，进一步提示Apelin可能成为抗高血压治疗的一个潜在的治疗靶点。

2 Apelin与心力衰竭

APJ受体及其内源性配体Apelin在心肌中有较高表达，意味着它在心功能方面发挥一定的作用。实际上，Apelin是增加心肌收缩力的分子中最强的一个。Szokodi等[8]发现，给大鼠持续静脉输注Apelin（0.01～10 nmol/L），引起剂量依赖性的正性变力作用。Berry等[9]发现，给大鼠持续静脉输注

Apelin可显著增加心室最大压力、室内压最大变化速及每搏输出量，而左心室舒张末容积及心率无改变，表明Apelin可以增加大鼠心肌收缩功能。

Jia等[10]对异丙肾上腺素诱导产生心肌损伤的大鼠皮下注射Apelin-36，5天后发现心肌损伤减轻，心肌收缩力增强，心脏功能改善，这是第一个通过疾病模型证实Apelin能够改善心功能的研究。Pitkin等[11]发现，扩张型心肌病、缺血性心肌病引起的心力衰竭晚期患者，虽然血浆Apelin水平较前无明显改变，但是心房及心室组织中的Apelin受体表达均显著下降，提示心力衰竭的发展可能是由于心肌中Apelin受体的表达下降，导致心肌收缩力减弱。Ashley等[12]研究认为，现有的正性肌力药物在强心的同时会不同程度的损伤心肌，而Apelin通过增加单位容积的心肌收缩压来增加心肌收缩储备，不会过度驱使心肌。

Apelin的正性肌力作用机制主要有以下几个方面：Apelin可诱导NO生成增多，通过NO-cGMP途径使心肌线粒体数目增加以及功能增强，心肌可利用能量增多，收缩力增强[13]。此外有研究发现，Apelin-13可浓度依赖性的增强心室肌细胞的INa/Ca和ICa-L电流，表明Apelin-13对心脏正性肌力作用的离子通道电流机制可能是通过增大心肌细胞INa/Ca和ICa-L电流，从而增加心肌细胞的Ca2+内流。Perjes等[14]发现，在离体小鼠心脏灌流系统中，Apelin通过诱导细胞液中蛋白激酶Cε的迁移，并增加左心室细胞外调节蛋白激酶 （ERK1/2）的磷酸化而发挥正性肌力作用。抑制ERK1/2的磷酸化可降低Apelin介导的心肌收缩作用。此外，蛋白轻链激酶的抑制剂可通过降低肌丝Ca2+的敏感性而降低Apelin诱导的正性肌力作用。另有报道，Apelin可能通过促进心肌血管再生而改善心脏功能，通过腺病毒转导使大鼠过度表达Apelin后发现其去乙酰化酶3（Sirt3）、血管内皮生长因子（VEGF）/ VEGF受体2及血管紧张素Ⅰ（AngⅠ）/酪氨酸激酶受体-2的表达增加。在体外实验中，用Apelin处理内皮细胞明显增加VEGF及 AngⅠ的产生。而在Sirt3基因敲除的大鼠中，Apelin的这种作用明显减低，这说明Apelin可能通过上调Sirt3的表达而促进血管再生，改善心脏功能。

此外Apelin还可能通过激活体内交感神经系统及缩短肌小节的长度发挥正性肌力作用。Maguire等研究发现，Apelin通过缩短肌小节的长度而发挥其正性肌力作用。

以上研究均表明，Apelin对早期心力衰竭的心肌有一定的代偿保护作用，并可以改善心肌的能量代谢，故有望成为心力衰竭治疗的新靶点。

3 Apelin与动脉粥样硬化

Apelin在动脉粥样硬化方面的研究尚存有一定的分歧。Chun等[15]利用脂蛋白E基因敲除的小鼠，喂食高胆固醇饮食建立动脉粥样硬化模型，发现Apelin干预的实验组与AngⅡ干预的实验组相比，动脉粥样硬化的面积明显减少，而Apelin+AngⅡ干预的实验组，动脉粥样硬化的面积较之单独使用AngⅡ组显著减少，说明Apelin通过抑制AngⅡ介导的细胞信号传导而减缓AngⅡ介导的动脉粥样硬化。Fukushima等[16]研究发现，APJ具有抗动脉粥样硬化的作用，APJ可能通过增加蛋白激酶B （Akt） 磷酸化和内皮型NOS（eNOS）来抑制动脉粥样硬化的形成。另外，Apelin可能通过抑制脂肪形成及脂解作用降低游离脂酸的释放，从而起到抗动脉粥样硬化作用，其中Apelin抑制脂肪形成是通过激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）/ ERK依赖途径，而Apelin抑制脂肪分解作用是通过腺苷一磷酸激活依赖蛋白激酶的脂滴包被蛋白的表达及降低脂滴包被蛋白磷酸化实现的。

但有报道表明动脉粥样硬化斑块部位Apelin水平升高，尤其是在巨噬细胞和平滑肌细胞处明显，Apelin呈时间和剂量依赖性的促进平滑肌细胞的增生和迁移[17]。Li等[18]发现，Apelin通过促进内皮细胞中粘附分子及趋化分子的表达开启了内皮炎症相关性动脉粥样硬化的发生。Apelin以浓度依赖的方式促进平滑肌细胞由G0/G1期向S期分裂。Hashimoto等[19]发现，在血管平滑肌细胞中，Apelin可以诱导烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶亚单位的表达，也可以诱导血管平滑肌细胞的增值，而这些作用被超氧化物歧化酶所抑制，表明Apelin-APJ系统介导血管的氧化应激反应，促进氧化应激相关的动脉粥样硬化的发生。

总之，Apelin在动脉粥样硬化中的作用比较复杂，但可以肯定的是Apelin是动脉粥样硬化发病过程中的一个重要的因子，但其作用机制还有待于进一步研究。

4 Apelin与心肌缺血再灌注

在异丙肾上腺素诱导的慢性心肌缺血损伤中，Apelin表达减少，给予Apelin减轻心肌损伤，提示Apelin参与了心肌缺血损伤的病理生理过程。

Simpkin等[20]研究表明，在大鼠心肌缺血及再灌注损伤模型中，给予Apelin通过激活ERK1/2 MARK激酶途径，使Akt及p44/42磷酸化增加，同时心肌细胞线粒体通透性转运孔的开放延迟，从而降低心肌梗死面积，提高心脏功能，抑制心肌缺血再灌注损伤。Kleinz等[21]报道，用Apelin灌流离体大鼠心脏，可以缩小约25%的梗死面积，但他同时也认为，输入外源性Apelin对心肌缺血-再灌注损伤的保护作用可能与磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B和核糖体p70 S6蛋白激酶系统无关。

最新研究显示，与缺血再灌注损伤对照组相比，Apelin-13后处理组心脏左心室收缩压、心率和冠状动脉流量得到明显改善，释放到冠状动脉循环中的肌酸磷酸激酶、乳酸脱氢酶量减少，降低缺血再灌注损伤时升高的亚硝酸盐水平，并使细胞内缺血再灌注损伤时降低的抗氧化剂谷胱甘肽（GSH）的水平恢复正常，在分别应用磷脂酰肌醇（-3）激酶，磷脂肌醇信号途经，磷脂肌醇信号途经1和ATP敏感的钾通道通道阻滞剂后，Apelin-13对于缺血/再灌注 （I/R）期间离体心脏氧化还原态作用消失。Apelin-13还可以通过调节Ca-ATP酶和ryanodine受体 的活性而逆转再灌注后出现的胞浆内Ca2+超载。

以上实验均表明，Apelin参与了心肌缺血再灌注损伤的病理生理过程，减轻了心肌缺血损伤，为心肌缺血损伤的研究提供了新的方向。

5 Apelin与心房颤动（房颤）

Apelin激活细胞膜上的Na+/H+交换，碱化细胞内液，使肌原纤维对Ca2+的敏感性增加。Apelin还可以增加心肌细胞膜的电传导速度，从而影响心肌动作电位，这些都表明Apelin对心肌电生理活动具有一定的影响。

Ellinor等[22]研究了73例孤立房颤组和73例正常对照组，用酶联免疫测定法检测血浆Apelin水平，发现孤立房颤组

Apelin水平显著低于对照组。Apelin在孤立房颤中水平降低，表明Apelin可能为预测房颤发生的一项潜在因素。Falcone等[23]对持续性房颤患者射频消融术前血浆中Apelin、B型利钠肽（BNP）、超敏C反应蛋白等进行检测，术后随访半年，发现术前Apelin水平较低的患者持续房颤的再发率明显高于术前Apelin较高的患者，这表明，Apelin可以作为持续性房颤患者在选择射频消融治疗前的一个独立预后因子。

Apelin可能通过抑制心房的结构重构而降低房颤的发生。Frustaci等[24]在阵发性孤立性房颤患者中观察到细胞肥大、肌原纤维丧失、糖原累积等超微结构变化。Apelin可能通过eNOS途径抑制心肌肥厚及心房纤维化。此外，Apelin的减少影响机体抗炎症、抗氧化作用，从而促进房颤的发生发展。Apelin调节免疫炎性因子的生成，Horiuchi等研究发现，Apelin在活化的T淋巴细胞和B淋巴细胞的水平起作用。Apelin-16和Apelin-13通过脾脏T细胞受体及CD3受体抑制多种细胞因子，如干扰素C、白细胞介素2、白细胞介素4等的产生，从而调节机体免疫反应。Apelin还可以通过APJ胆碱能的反应抑制淋巴细胞的胆碱能活性，也通过改变骨髓中淋巴细胞和巨噬细胞的数目影响免疫系统的调节。已有较多资料也表明，炎症与房颤密切相关，甚至是房颤的致病因素。房颤患者的C反应蛋白、白细胞介素6、肿瘤坏死因子A水平均高于正常值。组织学研究也表明，炎症与房颤有着密切的关系。

6 结语

APJ受体及其内源性配体Apelin在体内分布广泛，越来越多的研究显示其在心血管系统中发挥重要作用。虽然Apelin/APJ系统的许多确切生理功能及病理生理作用目前尚不完全清楚，但其在慢性心衰、急性冠脉综合征以及在电生理活动中的潜在作用可能成为今后治疗或诊断的一个新的靶点。

[1] Tatemoto K, Hosoya M, Habata Y, et al. Isolation and characterization of a novel endogenous peptide ligand for the human APJ receptor. Biochem Biophys Res Commun, 1998, 251: 471-476.

[2] Ishida J, Hashimoto T, Hashimoto Y, et al. Regulatory roles for APJ, a seven-transmembrane receptor related to angiotensin-type 1 receptor in blood pressure in vivo. J Biol Chem, 2004, 279: 26274-26279.

[3] Nagano K, Ishida J, Unno M, et al. Apelin elevates blood pressure in ICR mice with LNAMEinduced endothelial dysfunction. Mol Med Rep, 2013, 7: 1371-1375.

[4] Han X, Zhang DL, Yin DX, et al. Apelin-13 deteriorates hypertension in rats after damage of the vascular endothelium by ADMA. Can J Physiol Pharmacol, 2013, 91: 708-714.

[5] Seyedabadi M, Goodchild AK, Pilowsky PM. Site-specific effects of Apelin-13 in the rat medulla oblongata on arterial pressure and respiration. Auton Neurosci, 2002, 101: 32-38.

[6] 周丽丽, 朱鹏立, 林帆, 等. 血浆Apelin、血管紧张素Ⅱ与高血压及早期肾损害的相关性研究. 中国循环杂志, 2014, 29: 800-804.

[7] 袁音, 黄峰, 朱鹏立, 等. 福建沿海地区人群心血管活性肽Apelin水平与血压的相关性研究. 中国循环杂志, 2015, 30: 42-46.

[8] Szokodi I, Tavi P, Foldes G, et al. Apelin, the novel endogenous ligand of the orphan receptor APJ, regulates cardiac contractility. Circ Res, 2002, 91: 434-440.

[9] Berry MF, Pirolli TJ, Jayasankar V, et al. Apelin has in vivo inotropic effects on normal and failing hearts. Circulation, 2004, 110: I187-I193.

[10] Jia YX, Pan CS, Zhang J, et al. Apelin protects myocardial injury induced by isoproterenol in rats. Regul Pept, 2006, 133: 147-154.

[11] Pitkin SL, Maguire JJ, Kuc RE, et al. Modulation of the Apelin/APJ system in heart failure and atherosclerosis in man. Br J Pharmacol, 2010, 160: 1785-1795.

[12] Ashley EA, Powers J, Chen M, et al. The endogenous peptide Apelin potently improves cardiac contractility and reduces cardiac loading in vivo. Cardiovasc Res, 2005, 65: 73-82.

[13] Nisoli E, Clementi E, Paolucci C, et al. Mitochondrial biogenesis in mammals: the role of endogenous nitric oxide. Science, 2003, 299: 896-899.

[14] Perjes A, Skoumal R, Tenhunen O, et al. Apelin Increases Cardiac Contractility via Protein Kinase Cepsilon- and Extracellular Signal-Regulated Kinase-Dependent Mechanisms. PLoS One, 2014, 9: e93473.

[15] Chun HJ, Ali ZA, Kojima Y, et al. Apelin signaling antagonizes Ang II effects in mouse models of atherosclerosis. J Clin Invest, 2008, 118: 3343-3354.

[16] Fukushima H, Kobayashi N, Takeshima H, et al. Effects of olmesartan on Apelin/APJ and Akt/endothelial nitric oxide synthase pathway in Dahl rats with end-stage heart failure. J Cardiovasc Pharmacol, 2010, 55: 83-88.

[17] Kostopoulos CG, Spiroglou SG, Varakis JN, et al. Adiponectin/ T-cadherin and Apelin/APJ expression in human arteries and periadventitial fat: implication of local adipokine signaling in atherosclerosis?. Cardiovasc Pathol, 2014, 23: 131-138.

[18] Li X, Zhang X, Li F, et al. 14-3-3 mediates Apelin-13-induced enhancement of adhesion of monocytes to human umbilical vein endothelial cells. Acta Biochim Biophys Sin , 2010, 42: 403-409.

[19] Hashimoto T, Kihara M, Imai N, et al. Requirement of Apelin-Apelin receptor system for oxidative stress-linked atherosclerosis. Am J Pathol, 2007, 171: 1705-1712.

[20] Simpkin JC, Yellon DM, Davidson SM, et al. Apelin-13 and Apelin-36 exhibit direct cardioprotective activity against ischemia-reperfusion injury. Basic Res Cardiol, 2007, 102: 518-528.

[21] Kleinz MJ, Baxter GF. Apelin reduces myocardial reperfusion injury independently of PI3K/Akt and P70S6 kinase. Regul Pept, 2008, 146: 271-277.

[22] Ellinor PT, Low AF, Macrae CA. Reduced Apelin levels in lone atrial fibrillation. Eur Heart J, 2006, 27: 222-226.

[23] Falcone C, Buzzi MP, D'Angelo A, et al. Apelin plasma levels predict arrhythmia recurrence in patients with persistent atrial fibrillation. Int J Immunopathol Pharmacol, 2010, 23: 917-925.

[24] Frustaci A, Chimenti C, Bellocci F, et al. Histological substrate of atrial biopsies in patients with lone atrial fibrillation. Circulation, 1997, 96: 1180-1184.

2015-05-12）

（编辑: 王宝茹）

300052 天津市，天津医科大学总医院 心血管内科

孙倩 硕士研究生 主要从事心律失常的临床与基础研究 Email: zyysunqian@163.com 通讯作者：张文娟 Email:zwjzyy2013@163.com

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1000-3614（2015）11-1134-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.11.025