Apelin-13在脑血管病中的研究进展

王 潇 刘新静 胡睿瑶 许予明 宋 波

郑州大学第一附属医院神经内科 河南省脑血管病重点实验室，河南 郑州 450052

脑血管病是严重威胁人群健康的疾病，具有发病率、致残率、致死率、复发率高的特点，是我国第一位的致死、致残性疾病[1]。越来越多的证据表明，由Apelin和Apelin受体APJ组成的Apelin/APJ信号通路与脑血管病有关，其参与调节其发生发展的多种生理病理过程。Apelin是G蛋白偶联受体APJ的内源性配体，Apelin和APJ受体均广泛分布于心脏、脑、四肢、视网膜等各种组织中[2]，具有重要功能，如参与调节血压、心肌收缩、免疫系统、血管生成等各个方面[3-5]。Apelin有多个亚型，包括Apelin-12、Apelin-13、Apelin-17和Apelin-36[6]。其中Apelin-13 作为 Apelin 亚型之一，具有较强的生物活性。

1 Apelin-13及其APJ受体

1．1Apelin-13Apelin是一种最初从牛胃中分离的肽，是APJ受体的内源性配体，其基因位于染色体Xq25上，跨越9 698 bp，由3个外显子和2个内含子组成，编码成含有77个氨基酸长度的前体肽。多种转录因子参与Apelin的转录调控，如Sp1转录因子(SP1)、信号转导和转录激活因子3(STAT3)、缺氧诱导因子1α(HIF-1α)、上游转录因子1 /上游转录因子2(USF1 / USF2)和激活转录因子4(ATF4)[7-9]。富含精氨酸和赖氨酸残基的Apelin前体肽，可被血管紧张素转换酶2切割成含有13、17和36个氨基酸的活性片段，如Apelin-13、Apelin-17 和Apelin-36[10]。不同长度的氨基酸序列具有不同的生物学功能，Apelin-13是心脑血管功能的有效调节剂。

Apelin-13在神经系统分布广泛，在神经元和少突胶质细胞中表达水平较高，在星形胶质细胞中表达水平较低，在脊髓、脑干、大脑皮质、下丘脑、小脑、纹状体、海马中均检测到Apelin-13 mRNA的表达[11]。

1．2Apelin-13受体APJ及其信号通路Apelin受体基因位于染色体11q12上，跨越3 877 bp，没有内含子。人类Apelin受体由380个氨基酸组成，与鼠Apelin受体具有超过90%的氨基酸序列同源性，广泛分布于人神经元及胶质细胞中。Apelin受体mRNA在尾状核、胼胝体和海马中高度表达[12]，作为G蛋白偶联受体(GPCR)的成员，APJ是一种孤儿GPCR，没有亚型，是目前唯一已知的Apelin-13受体，其主要通过G蛋白的Ga亚基(Gαi或Gαq)介导信号转导，该受体类似于血管紧张素(AT1)受体，但不与血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)结合[13]。Apelin-13/APJ信号通路能对抗兴奋性毒性和氧化应激损伤、抑制神经细胞凋亡，是一种内源性神经保护通路。

2 Apelin-13与缺血性脑血管病

2．1Apelin/APJ在缺血性脑血管病不同时期中的表达研究表明，Apelin/APJ在缺血性脑血管病的不同时期表达不同。缺血期Apelin/APJ表达增加，再灌注期Apelin/APJ的表达降低。在缺血期，缺氧诱导因子1α(HIF-1α)和SP1转录因子(SP1)有助于Apelin/APJ的上调，而在再灌注期Apelin/APJ的减少涉及多种机制[10]。内质网应激是其中一种主要机制，内质网(ER)应激是导致大脑缺血/再灌注损伤的主要机制，然而其仅在再灌注阶段激活而不在缺血阶段激活[14-17]。ER应激产生激活转录因子4(ATF4)，继而通过p38丝裂原活化蛋白激酶(p38-MAPK)依赖途径降低Apelin表达[8]。此外，氧化应激、自噬和炎症反应之间的相互作用均可能与Apelin不同时期的表达不同有关。

2．2Apelin-13抑制神经细胞及神经元凋亡多项证据表明，Apelin-13/APJ可通过抑制脑缺血再灌注损伤后神经细胞及神经元凋亡来改善缺血性脑血管病的预后。Apelin-13的神经保护作用由多种机制介导，其可减少血清剥夺诱导的氧自由基(ROS)产生、线粒体去极化、细胞色素c释放和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)的活化，还可通过激活缺血性脑血管病中Gαi/Gαq-CK2信号通路减弱内质网应激介导的神经细胞凋亡[18]。ZENG等[19]研究了Apelin-13对皮质神经元的小鼠原代培养物中细胞凋亡的影响，发现将皮质培养物暴露于无血清培养基中24 h诱导核碎裂和凋亡性死亡时，给予Apelin-13可显著阻止神经细胞凋亡。Apelin-13还阻止血清剥夺诱导的Akt和ERK1/2磷酸化状态的变化，减弱了N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)诱导的细胞内Ca2+累积。KHAKSARI等[20]通过运用线栓法栓塞大鼠的大脑中动脉，在脑缺血前经侧脑室给予Apelin-13进行干预，发现Apelin-13可通过抗凋亡作用保护缺血脑组织，减少脑梗死、脑水肿体积。此外，最近AMINYAVARI等[21]研究也发现Apelin-13可通过mTOR信号通路抑制自噬和凋亡。

2．3Apelin-13促进新生血管生成Apelin-13对缺血性脑血管病侧支循环的生成具有重要作用。在大脑中动脉闭塞大鼠模型中，CHEN等[22]将5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)与胶原蛋白IV共定位的BrdU(+)胶原蛋白IV(+)细胞的数量作为新生血管的标志，发现Apelin-13治疗增加了梗死周围区域BrdU(+)胶原蛋白IV(+)细胞的数量，同时Apelin-13 能够通过上调血管内皮细胞生长因子(VEGF)和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的表达促进局灶性脑缺血区域的血管新生。HUANG等[23]发现，Apelin-13可通过血管内皮生长因子的作用保护神经血管单元免受缺血性损伤，Apelin-13能显著增加VEGF和VEGFR-2的表达，其对缺血性神经血管单元损伤的保护作用与VEGF和 VEGFR-2的结合增加高度相关，进一步探索发现其保护作用可能是通过激活ERK和PI3K/Akt通路发挥作用。

此外，ZHANG等[24]也证明缺氧上调Apelin/APJ信号系统，其通过PI3K/Akt和MAPK信号传导途径促进内皮细胞的增殖。

2．4Apelin-13的神经保护作用Apelin-13参与炎症反应，是炎症反应的新兴介质[25]。XIN等[26]发现，Apelin-13可抑制脑缺血/再灌注后炎性细胞因子的表达，在大鼠大脑中动脉闭塞模型中，脑缺血/再灌注诱导的髓过氧化物酶(MPO)活性的增加在受到Apelin-13处理后受到抑制。同时，Apelin-13降低了脑缺血/再灌注后大鼠体内炎性细胞因子的表达，如IL-1、TNF-α和ICAM-1，并通过Apelin-13处理后大鼠体内Iba1、GFAP和HMGB1的表达降低，表明小胶质细胞、星形胶质细胞和其他炎性细胞受到抑制。此外，DUAN[27]等也发现Apelin-13处理显著降低TNF-α，ICAM-1和IL-1α的水平与给予的Apelin-13剂量呈显著负相关。因此，Apelin-13可抑制缺血性脑血管病后的炎症反应，对减轻脑缺血后神经功能的缺损有一定的保护作用。

2．5Apelin-13增加动脉粥样硬化斑块的稳定性多项研究显示，Apelin-13与动脉粥样硬化息息相关。FRAGA-SILVA等[28]发现，Apelin-13通过增加斑块内胶原含量和降低基质金属蛋白酶-9(MMP-9)表达，显著改善了斑块稳定性。此外，Apelin-13还降低了炎性细胞(中性粒细胞和巨噬细胞)浸润和细胞内活性氧的含量。ZHOU等[29]发现血液中Apelin水平与动脉狭窄的严重程度呈负相关，与动脉粥样硬化斑块的稳定性呈正相关。最近研究也发现，Apelin/APJ系统通过影响血管平滑肌细胞参与动脉粥样硬化的发展[30]。ZHANG等[24]发现，Apelin-13也可通过激活THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞中的APJ/PKCα/miR-361-5p信号通路下调LPL表达，从而抑制脂质积聚和促炎细胞因子的分泌。

3 Apelin-13与出血性脑血管病

最近研究表明，Apelin-13对出血性脑血管病也具有神经保护作用。BAO等[31]研究发现，Apelin-13可以在大鼠脑出血后48 h内显著下调大鼠脑组织caspse-3和B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)的表达，减少ICH诱导的TUNEL阳性(TUNEL+)细胞数量，还发现Apelin-13通过下调水通道蛋白4(AQP4)、MMP-9的表达，减轻脑水肿，最终模型大鼠运动功能明显改善。

XU等[32]发现Apelin-13通过抑制活化转录因子6(ATF6)可以减少内质网(ER)应激介导的细胞凋亡和蛛网膜下腔出血后血脑屏障(BBB)的破坏，减轻蛛网膜下腔出血后早期脑损伤，其机制可能涉及ATF6/CCAAT/增强子结合蛋白(C/EBP)同源蛋白(CHOP)通路。此外，有研究显示，小鼠脑出血后出血区自噬标记物LC3和Beclin-1蛋白表达下调，而自噬通路被降解的特殊底物P62蛋白表达上调，证明Apelin-13可以显著抑制小鼠脑出血后的自噬，这种抑制机制可能是Apelin-13对于小鼠脑出血后神经保护作用机制之一[33-40]。目前，关于Apelin-13与出血性脑血管病的研究仍较少，需要进一步探索。

4 总结与展望

Apelin-13作为内源性神经保护分子，参与多种生理病理过程的调节，其可以激活多种神经保护机制，不仅能够阻止脑血管病后神经元损伤，还能够促进新生血管生成和调节脑血管病后炎症反应及增加动脉粥样硬化斑块的稳定性等[41-45]。但仍有很多机制尚不清楚，因此，加强Apelin-13在脑血管病中的研究有助于更深了解其作用机制，目前关于Apelin-13在脑血管病临床方面的研究较少，需要进一步研究探讨，将基础实验理论与临床相结合，有望为脑血管病提供新的潜在治疗靶点。