王 瀟 劉新靜 胡?，?許予明 宋 波

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 河南省腦血管病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450052

腦血管病是嚴(yán)重威脅人群健康的疾病，具有發(fā)病率、致殘率、致死率、復(fù)發(fā)率高的特點(diǎn)，是我國第一位的致死、致殘性疾病[1]。越來越多的證據(jù)表明，由Apelin和Apelin受體APJ組成的Apelin/APJ信號(hào)通路與腦血管病有關(guān)，其參與調(diào)節(jié)其發(fā)生發(fā)展的多種生理病理過程。Apelin是G蛋白偶聯(lián)受體APJ的內(nèi)源性配體，Apelin和APJ受體均廣泛分布于心臟、腦、四肢、視網(wǎng)膜等各種組織中[2]，具有重要功能，如參與調(diào)節(jié)血壓、心肌收縮、免疫系統(tǒng)、血管生成等各個(gè)方面[3-5]。Apelin有多個(gè)亞型，包括Apelin-12、Apelin-13、Apelin-17和Apelin-36[6]。其中Apelin-13 作為 Apelin 亞型之一，具有較強(qiáng)的生物活性。

1 Apelin-13及其APJ受體

1．1Apelin-13Apelin是一種最初從牛胃中分離的肽，是APJ受體的內(nèi)源性配體，其基因位于染色體Xq25上，跨越9 698 bp，由3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子組成，編碼成含有77個(gè)氨基酸長(zhǎng)度的前體肽。多種轉(zhuǎn)錄因子參與Apelin的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，如Sp1轉(zhuǎn)錄因子(SP1)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF-1α)、上游轉(zhuǎn)錄因子1 /上游轉(zhuǎn)錄因子2(USF1 / USF2)和激活轉(zhuǎn)錄因子4(ATF4)[7-9]。富含精氨酸和賴氨酸殘基的Apelin前體肽，可被血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2切割成含有13、17和36個(gè)氨基酸的活性片段，如Apelin-13、Apelin-17 和Apelin-36[10]。不同長(zhǎng)度的氨基酸序列具有不同的生物學(xué)功能，Apelin-13是心腦血管功能的有效調(diào)節(jié)劑。

Apelin-13在神經(jīng)系統(tǒng)分布廣泛，在神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)水平較高，在星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)水平較低，在脊髓、腦干、大腦皮質(zhì)、下丘腦、小腦、紋狀體、海馬中均檢測(cè)到Apelin-13 mRNA的表達(dá)[11]。

1．2Apelin-13受體APJ及其信號(hào)通路Apelin受體基因位于染色體11q12上，跨越3 877 bp，沒有內(nèi)含子。人類Apelin受體由380個(gè)氨基酸組成，與鼠Apelin受體具有超過90%的氨基酸序列同源性，廣泛分布于人神經(jīng)元及膠質(zhì)細(xì)胞中。Apelin受體mRNA在尾狀核、胼胝體和海馬中高度表達(dá)[12]，作為G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)的成員，APJ是一種孤兒GPCR，沒有亞型，是目前唯一已知的Apelin-13受體，其主要通過G蛋白的Ga亞基(Gαi或Gαq)介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，該受體類似于血管緊張素(AT1)受體，但不與血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)結(jié)合[13]。Apelin-13/APJ信號(hào)通路能對(duì)抗興奮性毒性和氧化應(yīng)激損傷、抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡，是一種內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)通路。

2 Apelin-13與缺血性腦血管病

2．1Apelin/APJ在缺血性腦血管病不同時(shí)期中的表達(dá)研究表明，Apelin/APJ在缺血性腦血管病的不同時(shí)期表達(dá)不同。缺血期Apelin/APJ表達(dá)增加，再灌注期Apelin/APJ的表達(dá)降低。在缺血期，缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF-1α)和SP1轉(zhuǎn)錄因子(SP1)有助于Apelin/APJ的上調(diào)，而在再灌注期Apelin/APJ的減少涉及多種機(jī)制[10]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是其中一種主要機(jī)制，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)應(yīng)激是導(dǎo)致大腦缺血/再灌注損傷的主要機(jī)制，然而其僅在再灌注階段激活而不在缺血階段激活[14-17]。ER應(yīng)激產(chǎn)生激活轉(zhuǎn)錄因子4(ATF4)，繼而通過p38絲裂原活化蛋白激酶(p38-MAPK)依賴途徑降低Apelin表達(dá)[8]。此外，氧化應(yīng)激、自噬和炎癥反應(yīng)之間的相互作用均可能與Apelin不同時(shí)期的表達(dá)不同有關(guān)。

2．2Apelin-13抑制神經(jīng)細(xì)胞及神經(jīng)元凋亡多項(xiàng)證據(jù)表明，Apelin-13/APJ可通過抑制腦缺血再灌注損傷后神經(jīng)細(xì)胞及神經(jīng)元凋亡來改善缺血性腦血管病的預(yù)后。Apelin-13的神經(jīng)保護(hù)作用由多種機(jī)制介導(dǎo)，其可減少血清剝奪誘導(dǎo)的氧自由基(ROS)產(chǎn)生、線粒體去極化、細(xì)胞色素c釋放和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)的活化，還可通過激活缺血性腦血管病中Gαi/Gαq-CK2信號(hào)通路減弱內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞凋亡[18]。ZENG等[19]研究了Apelin-13對(duì)皮質(zhì)神經(jīng)元的小鼠原代培養(yǎng)物中細(xì)胞凋亡的影響，發(fā)現(xiàn)將皮質(zhì)培養(yǎng)物暴露于無血清培養(yǎng)基中24 h誘導(dǎo)核碎裂和凋亡性死亡時(shí)，給予Apelin-13可顯著阻止神經(jīng)細(xì)胞凋亡。Apelin-13還阻止血清剝奪誘導(dǎo)的Akt和ERK1/2磷酸化狀態(tài)的變化，減弱了N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)Ca2+累積。KHAKSARI等[20]通過運(yùn)用線栓法栓塞大鼠的大腦中動(dòng)脈，在腦缺血前經(jīng)側(cè)腦室給予Apelin-13進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)Apelin-13可通過抗凋亡作用保護(hù)缺血腦組織，減少腦梗死、腦水腫體積。此外，最近AMINYAVARI等[21]研究也發(fā)現(xiàn)Apelin-13可通過mTOR信號(hào)通路抑制自噬和凋亡。

2．3Apelin-13促進(jìn)新生血管生成Apelin-13對(duì)缺血性腦血管病側(cè)支循環(huán)的生成具有重要作用。在大腦中動(dòng)脈閉塞大鼠模型中，CHEN等[22]將5-溴脫氧尿嘧啶核苷(BrdU)與膠原蛋白IV共定位的BrdU(+)膠原蛋白IV(+)細(xì)胞的數(shù)量作為新生血管的標(biāo)志，發(fā)現(xiàn)Apelin-13治療增加了梗死周圍區(qū)域BrdU(+)膠原蛋白IV(+)細(xì)胞的數(shù)量，同時(shí)Apelin-13 能夠通過上調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)的表達(dá)促進(jìn)局灶性腦缺血區(qū)域的血管新生。HUANG等[23]發(fā)現(xiàn)，Apelin-13可通過血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的作用保護(hù)神經(jīng)血管單元免受缺血性損傷，Apelin-13能顯著增加VEGF和VEGFR-2的表達(dá)，其對(duì)缺血性神經(jīng)血管單元損傷的保護(hù)作用與VEGF和 VEGFR-2的結(jié)合增加高度相關(guān)，進(jìn)一步探索發(fā)現(xiàn)其保護(hù)作用可能是通過激活ERK和PI3K/Akt通路發(fā)揮作用。

此外，ZHANG等[24]也證明缺氧上調(diào)Apelin/APJ信號(hào)系統(tǒng)，其通過PI3K/Akt和MAPK信號(hào)傳導(dǎo)途徑促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖。

2．4Apelin-13的神經(jīng)保護(hù)作用Apelin-13參與炎癥反應(yīng)，是炎癥反應(yīng)的新興介質(zhì)[25]。XIN等[26]發(fā)現(xiàn)，Apelin-13可抑制腦缺血/再灌注后炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，在大鼠大腦中動(dòng)脈閉塞模型中，腦缺血/再灌注誘導(dǎo)的髓過氧化物酶(MPO)活性的增加在受到Apelin-13處理后受到抑制。同時(shí)，Apelin-13降低了腦缺血/再灌注后大鼠體內(nèi)炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，如IL-1、TNF-α和ICAM-1，并通過Apelin-13處理后大鼠體內(nèi)Iba1、GFAP和HMGB1的表達(dá)降低，表明小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和其他炎性細(xì)胞受到抑制。此外，DUAN[27]等也發(fā)現(xiàn)Apelin-13處理顯著降低TNF-α，ICAM-1和IL-1α的水平與給予的Apelin-13劑量呈顯著負(fù)相關(guān)。因此，Apelin-13可抑制缺血性腦血管病后的炎癥反應(yīng)，對(duì)減輕腦缺血后神經(jīng)功能的缺損有一定的保護(hù)作用。

2．5Apelin-13增加動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性多項(xiàng)研究顯示，Apelin-13與動(dòng)脈粥樣硬化息息相關(guān)。FRAGA-SILVA等[28]發(fā)現(xiàn)，Apelin-13通過增加斑塊內(nèi)膠原含量和降低基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)表達(dá)，顯著改善了斑塊穩(wěn)定性。此外，Apelin-13還降低了炎性細(xì)胞(中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)浸潤(rùn)和細(xì)胞內(nèi)活性氧的含量。ZHOU等[29]發(fā)現(xiàn)血液中Apelin水平與動(dòng)脈狹窄的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)，與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性呈正相關(guān)。最近研究也發(fā)現(xiàn)，Apelin/APJ系統(tǒng)通過影響血管平滑肌細(xì)胞參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展[30]。ZHANG等[24]發(fā)現(xiàn)，Apelin-13也可通過激活THP-1巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞中的APJ/PKCα/miR-361-5p信號(hào)通路下調(diào)LPL表達(dá)，從而抑制脂質(zhì)積聚和促炎細(xì)胞因子的分泌。

3 Apelin-13與出血性腦血管病

最近研究表明，Apelin-13對(duì)出血性腦血管病也具有神經(jīng)保護(hù)作用。BAO等[31]研究發(fā)現(xiàn)，Apelin-13可以在大鼠腦出血后48 h內(nèi)顯著下調(diào)大鼠腦組織caspse-3和B淋巴細(xì)胞瘤-2(Bcl-2)的表達(dá)，減少ICH誘導(dǎo)的TUNEL陽性(TUNEL+)細(xì)胞數(shù)量，還發(fā)現(xiàn)Apelin-13通過下調(diào)水通道蛋白4(AQP4)、MMP-9的表達(dá)，減輕腦水腫，最終模型大鼠運(yùn)動(dòng)功能明顯改善。

XU等[32]發(fā)現(xiàn)Apelin-13通過抑制活化轉(zhuǎn)錄因子6(ATF6)可以減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和蛛網(wǎng)膜下腔出血后血腦屏障(BBB)的破壞，減輕蛛網(wǎng)膜下腔出血后早期腦損傷，其機(jī)制可能涉及ATF6/CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(C/EBP)同源蛋白(CHOP)通路。此外，有研究顯示，小鼠腦出血后出血區(qū)自噬標(biāo)記物L(fēng)C3和Beclin-1蛋白表達(dá)下調(diào)，而自噬通路被降解的特殊底物P62蛋白表達(dá)上調(diào)，證明Apelin-13可以顯著抑制小鼠腦出血后的自噬，這種抑制機(jī)制可能是Apelin-13對(duì)于小鼠腦出血后神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制之一[33-40]。目前，關(guān)于Apelin-13與出血性腦血管病的研究仍較少，需要進(jìn)一步探索。

4 總結(jié)與展望

Apelin-13作為內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)分子，參與多種生理病理過程的調(diào)節(jié)，其可以激活多種神經(jīng)保護(hù)機(jī)制，不僅能夠阻止腦血管病后神經(jīng)元損傷，還能夠促進(jìn)新生血管生成和調(diào)節(jié)腦血管病后炎癥反應(yīng)及增加動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性等[41-45]。但仍有很多機(jī)制尚不清楚，因此，加強(qiáng)Apelin-13在腦血管病中的研究有助于更深了解其作用機(jī)制，目前關(guān)于Apelin-13在腦血管病臨床方面的研究較少，需要進(jìn)一步研究探討，將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)理論與臨床相結(jié)合，有望為腦血管病提供新的潛在治療靶點(diǎn)。