APJ/apelin对心血管系统作用的研究进展

刘 林，任 爽，张 杰

·综述与进展·

APJ/apelin对心血管系统作用的研究进展

刘 林1，任 爽2，张 杰3

APJ/apelin主要分布在心血管系统，认识其对心血管系统的生理病理作用，对心血管疾病的发生及防治有重大作用。APJ/apelin具有正性肌力、扩血管、降血压、促血管内皮生成及抑制心肌肥厚等作用，抑制动脉粥样硬化形成，参与冠心病、高血压、心力衰竭等疾病的发生，保护心血管，为治疗心血管疾病提供方向。

心血管系统；动脉粥样硬化；APJ/apelin

心血管疾病是严重威胁人类健康的一类疾病，研究其发生、发展过程中涉及的分子机制对疾病诊治有指导意义。近年来，脂肪因子apelin及其受体APJ对心血管的作用越来越受到关注。APJ/apelin均在心脏和血管内皮表达，apelin是由内分泌器官脂肪组织以自分泌和旁分泌方式产生，与APJ结合参与代谢、炎症、免疫等过程，对心血管起保护作用。

1 APJ/apelin系统的发现和分布

1993年0’Dowd等[1]首次发现并命名APJ，为典型的G蛋白偶联受体，含七个疏水性跨膜区域，氨基酸序列与血管紧张素Ⅱ受体AT1a相似度极高，人类APJ基因命名为APLNR，无内含子，位于11号染色体q12.1段。

1998年Tatemoto等[2]在牛胃分泌物中提取出apelin，发现其为APJ的内源性配体。Apelin基因位于X染色体q25-26.1段，其编码的前原蛋白由77个氨基酸残基组成，C-端片段被血管紧张素转化酶-2(ACE-2)裂解为长度不等的活性肽[3]，其中apelin-12在血液中可检测到，是apelin的强效亚型。apelin的血清浓度虽然低，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在心脏、血管内皮中分布尤为广泛[3，6]，apelin与心脏和血管内皮上的APJ结合，发挥正性肌力、抑制心肌肥厚、扩血管降血压、促血管内皮生成、抑制动脉粥样硬化的作用。

2 APJ/apelin系统对心血管系统的作用

2.1 正性肌力作用 多项研究证实apelin对心脏产生正性肌力作用。Szokodi等[7]通过对鼠离体心脏的试验，证实apelin发挥剂量依赖性正性肌力作用。Farkasfalvi等[8]研究发现，apelin浓度为1 nmol/L～10 nmol/L时，对离体大鼠心脏可产生最大正性肌力作用。当浓度为1 nmol/L时，apelin可明显缩短肌小节，激活细胞膜Na+/H+交换体(NHE)；当浓度为10 nmol/L时，apelin增加大鼠心肌细胞膜传导速度，影响心肌细胞动作电位传导，进而引起心脏收缩，其可能与增加肌丝Ca2+敏感性和增强NHE活性及细胞内碱化有关。Szokodi[7]通过对鼠离体心脏的试验观察到：apelin是通过激活磷脂酶C(PLC)、蛋白激酶C(PKC)通路发挥正性肌力效应，其采用PLC抑制剂U-73122、PKC抑制剂staurosporine和GF-109203X作用于离体心脏后，apelin正性肌力作用明显减弱，表明apelin对心肌发挥作用时，激活PLC、PKC。亦有研究[9]表明，离体大鼠灌注后心脏收缩性增加与细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)信号激活有关，发现大鼠心脏收缩时有持续性的ERK1/2激活，予ERK1/2的上游信号—丝裂原激活蛋白激酶1/2(MEK1/2)的抑制剂U0126后，apelin的正性肌力作用显著减弱，因而MEK1/2-ERK1/2信号通路的激活参与apelin对心脏的正性肌力作用。此外还发现肌球蛋白轻链激酶(MLCK)激活增加肌丝Ca2+敏感性，认为apelin促心肌收缩的下游机制与MLCK的激活有关。Apelin不仅对正常鼠心脏而且对心脏衰竭后鼠的心脏起正性肌力作用，预测其可能成为缺血性心脏病病人的心脏收缩剂[10]。

2.2 抑制心肌肥厚 心肌肥厚是继发于压力负荷增加后的适应性反应，APJ/apelin具有抑制心肌肥厚的作用。有研究显示APJ对心肌具有双重作用，其为机械传感器，通过机械牵拉可引起心肌细胞肥大，此过程增加β-arrestin信号通路而减弱G-蛋白信号通路，但apelin通过Gai激活APJ发挥正性肌力和扩张血管作用同时，对抗心肌肥厚[11]。心肌肥厚发展伴随着活性氧簇(ROS)的产生。Apelin通过抑制5-羟色胺(5-HT)及过氧化氢(H2O2)产生，减弱氧化应激，还通过促进过氧化物酶mRNA表达、上调酶活性，增强心肌过氧化物酶反应和降低过氧化氢脂质来抑制心肌肥厚[12]。有学者[13]发现压力负荷所致心肌肥厚的模型大鼠ACE2、caveolin-1表达下调，APJ、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、p丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(pAkt)、p-p70s6k、胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)及pERK1/2表达增加，结合既往对PI3K/Akt通路及Caveolae 区域的研究，推断APJ/apelin 参与大鼠心肌厚发生可能与caveolin-1/ERK1/2、caveolin-1/PI3K/Akt/p70S6k信号通路有关。

2.3 扩血管、降血压 Apelin具有扩血管、降血压作用，在降动脉血压方面，apelin-12效力最强，其次为apelin-13、apelin-36，而apelin-9、10、11对动脉血压不起作用[14]。然而apelin对动、静脉血管的影响众说纷纭。Cheng等[15]研究不同组清醒大鼠平均动脉压(MAP)、心率(HR)及体循环平均充盈压(MCFP)变化，与生理盐水组相比，apelin-12可明显降低MAP和升高HR，且呈剂量依赖性，降低MCFP作用不明显。但神经节抑制组的大鼠减低HR，且降低MAP、MCFP较静脉注射apelin组明显，表明apelin引起的心动过速作用被神经节抑制剂抵消后，表现为明显的扩张动脉及静脉作用。李兰芳等[16]在SD大鼠的尾静脉注射apelin-13后，颈动脉插管记录血压降低、心率无明显变化，且降血压呈时间、剂量依赖性，即血压在2 min时下降最明显，浓度愈高血压下降愈明显，5 min时血压基本恢复正常水平，论证生理情况下，静脉注射apelin-13引起的血压下降是一过性的。Japp等[17]评估24名健康受试者的血管反应，apelin-36、(Pyr1)apelin-13引起前臂血流量(FBF)增加，apelin-36表现为较慢但持久的扩血管作用，且呈剂量依赖性，(Pyr1)apelin-13快速达到平衡，而两者均不影响背手静脉直径，表明apelin-36、(Pyr1)apelin-13扩张动脉，对静脉无扩张作用。实验还证实apelin扩血管作用2/3被内皮细胞一氧化氮合酶(NOS)抑制剂减弱，表明主要由内皮细胞产生的一氧化氮(NO)来介导apelin的扩血管作用。Apelin降血压作用为内皮细胞依赖型，非对称性二甲基精氨酸(ADMA)致大鼠血管内皮损伤，静脉注射apelin-13后，注射ADMA(ADMA组)及未注射ADMA(对照组)大鼠血压变化差异较大，ADMA组血压升高，对照组血压降低，这与ADMA组大鼠的血管内皮功能受损，影响apelin-13与内皮细胞上APJ受体结合，apelin-13可能更多地与平滑肌细胞表面APJ受体结合使收缩血管作用占主导有关[18]。Apelin降压作用还反映在收缩压和舒张压均下降[19]。

2.4 促血管内皮细胞生成 Apelin在血管内皮有分布，参与心脏的起源并促进血管生成，是正常血管发育必须的。Apelin是血管生成因子，通过腺苷酸激活的蛋白激酶(AMPK)、Akt和内皮型一氧化氮合酶(eNOS)的磷酸化，促进心肌微血管内皮细胞的增殖、迁移和体外管腔形成，呈现剂量依赖性，认为apelin促进心肌微血管生成的其中两个通路为AMPK和Akt信号通路[20]。缺氧组织对心血管生成起驱动作用，低氧条件下，apelin表达增加，调节血管内皮细胞增殖和再生，可能是血管细胞适应低氧环境的一个生理病理机制[21]。心肌梗死后Wistar模型大鼠皮下注射apelin，血管内皮生长因子(VEGF)、VEGF receptor-2 (Kdr)、血管生成素-1(Ang-1)、内皮细胞受体酪氨酸激酶(Tie2)和eNOS显著升高，认为apelin通过激活APJ信号通路，致使Ang-1、Tie2表达提升，可能增强VEGF、eNOS激活的内皮细胞生成，从而增加梗死后心肌的血供，降低心肌纤维化，提升心脏功能，使梗死后心肌得以修复[22]。亦有体外实验证实，apelin通过耦合到APJ受体的Gi蛋白、蛋白激酶C信号通路介导，可诱导内皮细胞增殖、迁移、形成索状结构[23]，进而促进血管新生和冠脉侧支循环的建立，稳定内皮细胞间的联系，同时对心肌梗死来说，良好侧支循环可减少心肌梗死面积[24]。研究表明，冠状动脉狭窄≥90%的稳定型心绞痛病人，发现血浆apelin水平与更好的侧支循环发展有关[25]。

2.5 APJ/apelin系统抑制动脉粥样硬化形成的作用 APJ/apelin系统具有抗动脉粥样硬化的作用。外源性血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)可导致ApoE敲除(ApoE-KO)的小鼠的动脉粥样硬化形成，输注apelin后这种反应消失，并出现NO活性增加，而且输注NOS抑制剂后，阻断apelin对抗AngⅡ引起的动脉粥样硬化，推测apelin可通过增加NO产生而阻断AngⅡ诱导的血管疾病[26]。apelin/APJ介导氧化应激，或可成为高脂饮食下动脉粥样硬化形成的关键因素，当APJ和ApoE同时敲除后，超氧化物自由基和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH)表达下降，认为APJ缺乏可预防氧化应激相关的动脉粥样硬化形成[27]。apelin作用于增殖的巨噬细胞，可显著降低单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)mRNA的表达，推测apelin具有抗动脉粥样硬化作用，可能通过降低促炎因子和趋化因子的活化以减轻巨噬细胞负荷[28]。巨噬细胞反向胆固醇运输(RCT)可将胆固醇从外周组织(如血管)转运至肝脏最终排泄，从而防止动脉粥样硬化，如RCT，三磷酸腺苷结合盒转运体1(ABCA1)在胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)代谢中起关键作用，研究发现apelin-13激活PKC磷酸化，使ABCA1磷酸化和抑制钙调蛋白介导的降解，导致ABCA1蛋白水平增加，从而使胆固醇流出增加和泡沫细胞形成降低，阻止动脉粥样硬化形成，可认为apelin是治疗动脉粥样硬化的潜在靶点[29]。近来有研究者认为巨噬泡沫细胞的自我吞噬参与胆固醇外流，可能通过ClassⅢPI3K/Beclin-1介导的自体吞噬通路，延缓动脉粥样硬化病变的进展[30]。

3 小 结

APJ/apelin系统不仅参与抑制动脉粥样硬化的形成，从病理基础上防止心血管疾病发生，同时也具有正性肌力、扩血管、降血压、促血管内皮细胞生成及抑制心肌肥厚等作用，从而对冠心病、高血压、心脏衰竭等疾病产生一定的作用，可见APJ/apelin系统对心血管的作用广泛、多方位、多通道，起保护心血管的作用，具有重要的研究意义，进而为治疗心血管疾病提供依据。目前对APJ/apelin系统研究日益深化，其作用也愈加明朗，但仍存在一些未明确的研究方向，需要进一步研究确认，以补充和完善APJ/apelin系统。

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(本文编辑薛妮)

国家重点基础研究发展(973)计划(No.2013CB531704)

中国医科大学附属第一医院(沈阳 110000)

张杰，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：刘林，任爽，张杰.APJ/apelin对心血管系统作用的研究进展[J].中西医结合心脑血管病杂志，2016，14(23)：2770-2773.