Apelin在多囊卵巢综合征中的研究进展

颜琪，张慧霞，张慧英

多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是育龄妇女常见的一种复杂的内分泌及代谢异常所致的疾病，发病率为6%～20%[1]。该病以慢性无排卵和高雄激素血症为特征，主要临床表现为月经周期不规律、不孕、多毛和痤疮。PCOS患者常伴有2型糖尿病及肥胖。Apelin是一种G蛋白耦联受体，也是脂肪因子家族新成员，主要参与体液平衡、食物摄入、胰岛素分泌、能量代谢等生理过程，通过激活AMP依赖的蛋白激酶（adenosine 5′monophosphateactivated protein kinase，AMPK）通路参与葡萄糖转化和脂肪酸氧化调控体内能量代谢过程[2]。近年研究发现，PCOS患者体内Apelin水平升高，尤其在伴有肥胖或胰岛素抵抗（IR）的患者中升高更明显，提示Apelin可能参与PCOS的发病过程。为进一步探讨Apelin与PCOS患者发病及代谢紊乱的关系，现对Apelin与肥胖、IR、PCOS的相关研究进行综述。

1 Apelin及其受体概述

Apelin是一种新近发现的脂肪因子，于1998年由Tatemoto等[3]首次从牛胃分泌物中提取出并命名。2005年，Boucher等[4]证明从人类和小鼠脂肪细胞中分泌的Apelin实质上是一种脂肪因子，广泛分布于中枢和外周组织，如垂体、心脏、肺、肾脏、乳腺和脂肪组织，并通过与这些组织的血管紧张素受体AT1相关受体蛋白（putative receptor protein related to AT1，APJ）结合，调节一系列广泛的生理活动，如能量代谢、体液平衡、食物摄入调节、心血管系统和血管生成[5]。人体Apelin基因位于染色体Xq25～26.1，由2个内含子和3个外显子组成，其mRNA长度为3 125 bp。Apelin前体肽由77个氨基酸残基组成，通过蛋白水解酶的酶切作用，可被剪切成不同长度的肽片段，包括Apelin-36、Apelin-17、Apelin-13和Apelin-12等，其主要的生物活性形式是Apelin-36和Apelin-13[6]，其中Apelin-13是人血浆中最常见的亚型[7]。与大多数其他G蛋白耦联受体家族不同，Apelin似乎只通过结合一种受体亚型即APJ来发挥作用[3]。APJ是一种七跨膜G蛋白耦联受体，由O′Dowd等[8]首次发现，其基因定位于11q12.1，具有1个外显子，与血管紧张素Ⅱ的1型受体具有40%～50%的同源性，但不能与血管紧张素结合。Apelin通过与APJ受体结合，启动丝裂原活化蛋白激酶3/1（mitogen-activated protein kinase3/1，MAPK3/1）、蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）及AMPK等信号转导途径，通过这些分子信号通路实现对人体性腺的调控。

2 Apelin与代谢相关的信号转导机制

在代谢综合征相关性疾病的研究中发现，Apelin有多种不同的生物学活性，包括胰岛素活性、改善IR及诱导血管生成等作用。Apelin通过旁分泌[9]、自分泌等作用于APJ受体，进而通过Gi、Gq、AMPK等途径参与肥胖及相关疾病的发生与发展。Apelin与G蛋白耦联受体APJ结合后，可通过激活Gi蛋白促进组织对葡萄糖的摄取，其下游信号有待进一步研究。与Gi蛋白相似，Gq蛋白也与APJ受体耦联，Apelin通过这一通路增加三磷酸肌醇（IP3）积累。研究证实Apelin主要通过AMPK途径增加脂肪组织和骨骼肌对葡萄糖的摄取，这一作用还需要内皮型一氧化氮合酶（eNOS）的参与[10]。此外，Apelin与APJ受体结合后，还可通过下游磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/AKT途径发挥胰岛素样降糖作用[11]。

3 Apelin与卵泡发育

肥胖患者脂肪组织的芳香化酶过表达，循环雄激素水平升高[12]，而胰岛素也能通过与卵巢局部自身受体的结合介导雄激素的合成，导致优势卵泡的闭锁与无排卵[13]。Apelin与肥胖及IR密切相关，但其是否参与肥胖和胰岛素介导的循环雄激素水平升高仍不明确。目前的研究表明Apelin可能通过调控激素的分泌及颗粒细胞的异常增殖参与卵泡的发育。在人卵巢中，Apelin及其受体主要在颗粒细胞、卵丘细胞和卵泡膜细胞表达，而卵母细胞中的表达较少。此外，卵泡液中的Apelin浓度高于血浆。故而推测卵泡Apelin部分来源于颗粒细胞，并以旁分泌和（或）自分泌的方式调节颗粒细胞的功能[14]。Roche等[15]研究发现重组人型Apelin-13及Apelin-17增加基础及胰岛素样生长因子1（IGF-1）介导的卵巢雌孕激素的分泌。因此推测Apelin/APJ系统可能在人卵泡发育中起作用。Bongrani等[16]研究表明PCOS患者卵巢卵泡液中Apelin浓度及颗粒细胞中Apelin及其受体APJ的mRNA表达均较正常对照组升高，且Apelin及其受体APJ浓度均与窦卵泡的数量呈正相关。欧蕾等[17]在研究Apelin与颗粒细胞增殖的关系时发现，Apelin通过PI3K/AKT通路促进卵巢颗粒细胞的增殖，但当Apelin基因被沉默或PI3K/AKT通路被阻断后，Apelin对颗粒细胞的增殖作用被消除，从而证明Apelin促进颗粒细胞的增殖效应可能是通过PI3K/AKT通路实现的。以上研究提示Apelin可能参与卵泡发育过程，但其具体的作用机制以及是否参与肥胖和胰岛素介导的循环雄激素水平升高尚待进一步研究。

4 Apelin在2型糖尿病患者血清中的表达

IR是PCOS及多种代谢综合征的重要内分泌特征，是指机体对胰岛素的反应敏感性降低，进而导致葡萄糖摄取和利用效率下降。IR在PCOS患者的发病率高达70%[13]，大量的胰岛素直接刺激卵泡膜细胞合成雄激素，引起高雄激素血症，从而抑制优势卵泡的形成及排卵。Apelin作为脂肪细胞产生的一种活性肽激素[18]，近年来研究发现，Apelin水平与稳态模型胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）呈正相关，且在调节糖平衡方面发挥重要的生理作用，可改善IR，具有增强胰岛素敏感性的作用[19-20]。Zheng等[21]研究分析了Apelin基因单核苷酸多态性（SNP）与2型糖尿病的关系，发现Apelin基因表达与中国人群糖尿病发生相关。Noori-Zadeh等[22]的荟萃分析显示，2型糖尿病患者血清中Apelin水平明显升高，但是高血清Apelin水平是否能逆转IR尚待进一步研究。童国相等[23]在研究肥胖患者血清Apelin水平与血糖、血脂和IR的相关性时发现，肥胖患者血清Apelin水平与餐后2 h血糖（r=0.842，P＜0.001）、三酰甘油（r=0.938，P＜0.001）、HOMA-IR（r=0.916，P＜0.001）呈正相关。Soriguer等[24]研究发现病态肥胖患者治疗前血清Apelin水平较健康对照组明显升高，血清Apelin水平与血糖及胆固醇浓度呈正相关，减肥手术治疗后，仅在伴有空腹糖耐量受损和2型糖尿病的患者中观察到Apelin水平明显下降，治疗过程中血清Apelin水平与血糖水平呈正相关，与胰岛素敏感性呈负相关。Krist等[25]也证实了这一结论，提示Apelin可能在糖尿病的发病机制中发挥作用。此后，Gourdy等[26]首次证实了Apelin在超重人群中有胰岛素增敏作用。该研究采用随机对照双盲试验，并利用葡萄糖钳夹实验评估β细胞对胰岛素反应的敏感性，发现与安慰剂灌注组相比，持续的Apelin灌注增加了健康超重女性[体质量指数 （BMI）：25～30 kg/m2] 的葡萄糖灌注率（glucose infusion rate，GIR），进而证明了Apelin具有促进葡萄糖吸收、改善IR的作用。Fournel等[27]通过遥测探头与等压传感技术探测到Apelin具有抑制十二指肠收缩的作用，十二指肠的活动通过肠脑轴反馈到下丘脑，下丘脑释放一氧化氮（NO）增加，进而促进肌肉组织对葡萄的利用。Wysocka等[28]的荟萃分析表明Apelin依赖PI3K/AKT途径促进葡萄糖转运蛋白4（glucose transporter-4，GLUT-4）向细胞膜转移，进而刺激葡萄糖的吸收。以上研究表明，Apelin在改善糖代谢，增敏胰岛素方面发挥了重要作用。相反，Erdem等[29]的研究共纳入了40例新诊断的2型糖尿病患者和40例糖耐量正常者，发现2型糖尿病患者的血清Apelin水平显著低于糖耐量正常者，且血清Apelin水平与空腹血糖呈负相关。Zhang等[30]也发现新诊断的2型糖尿病患者血清Apelin水平较糖耐量正常者显著降低，并与HOMA-IR和空腹血糖负相关。因此Apelin与糖尿病的关系尚需大规模试验来进一步证实。

5 Apelin在肥胖PCOS患者中的表达

PCOS患者常伴有超重和肥胖。肥胖使上皮细胞对黄体生成激素（LH）刺激敏感，并通过上调卵巢雄激素的产生而放大功能性卵巢高雄激素血症。此外，肥胖会增加IR和代偿性高胰岛素血症，反过来进一步增加脂肪生成、降低脂肪分解[31]。增多的脂肪组织内分泌功能紊乱，导致脂肪因子的分泌失衡。多项研究显示PCOS患者血清Apelin水平升高，且在肥胖和IR的群体升高更明显。Gören等[32]通过对32例PCOS患者和31例健康对照者研究发现，PCOS患者血清Apelin水平明显升高，且体质量正常的PCOS患者中血清Apelin水平也升高，表明Apelin水平升高可能是PCOS的一种内在特性。杜静等[33]在进行Apelin水平与BMI及HOMA-IR相关性的研究中发现，PCOS患者血清Apelin水平升高，且BMI和HOMA-IR是影响Apelin水平的独立危险因素。张全[34]研究发现PCOS患者BMI、C反应蛋白（CRP）、低密度脂蛋白（LDL）及HOMA-IR水平均高于不孕对照组，且血清Apelin水平与BMI、CRP、LDL及HOMA-IR表达水平呈正相关。当血清Apelin水平＞2.89 μg/L时，诊断PCOS的敏感度、特异度、约登指数、受试者工作特征曲线下面积（AUC）分别为78.3%、85.0%、0.633和0.831。Hasan等[35]研究发现肥胖的PCOS患者血清Apelin水平较体质量正常的PCOS患者水平明显升高，给予6个月二甲双胍治疗后，2组患者的血清Apelin水平均下降，且体质量正常的PCOS患者血清Apelin水平下降更明显。提示血清Apelin水平的升高可能与其在降低IR方面具有代偿性作用有关，且体质量正常的PCOS患者对于二甲双胍的治疗反应更好。由此可见，Apelin作为一种脂肪因子，可能参与了PCOS的代谢紊乱过程。

但也有研究发现PCOS患者血清Apelin水平比正常对照组低，甚至2组间差异无统计学意义。Chang等[36]研究表明体质量正常的PCOS组血清Apelin水平低于非PCOS组，且Apelin水平与HOMA-IR及睾酮、卵泡刺激素（FSH）、LH、胰岛素、高密度脂蛋白（HDL）、LDL浓度均无明显关系。Altinkaya等[37]研究显示PCOS组血清Apelin水平较体质量匹配的对照组低，但PCOS患者组血清Apelin水平与BMI、HOMAIR、空腹胰岛素、三酰甘油呈正相关。Olszanecka-Glinianowicz等[38]研究则发现体质量正常的PCOS患者与对照组血清Apelin水平差异无统计学意义。本文笔者推测可能由于种族、人群遗传学特征、年龄、评估方法差异造成了研究结果的不同。

综上所述，Apelin是一种新的脂肪细胞因子，与PCOS、肥胖、糖尿病等疾病有关，但其作用机制尚不明确，明确Apelin在PCOS发生、发展过程中的作用机制，可以为PCOS的诊断、治疗提供新的途径。接下来可进一步开展Apelin在PCOS患者卵巢中表达的研究，明确Apelin是否与PCOS患者卵泡发育异常相关，并探索Apelin参与PCOS卵泡发育可能的信号通路，将有助于加深学者们对其生物学行为及作用机制的认识和了解，同时也为寻找预防和治疗新药物的分子生物学靶点提供方向。