王 娜，鮑曉雪（綜述），薛 鵬，李玉坤 （審校）

（河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院內(nèi)分泌二科，河北省骨科生物力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊050051）

1993年，O′Dowd等［1］發(fā)現(xiàn)一種新的 G蛋白耦聯(lián)受體，因其氨基酸序列與血管緊張素Ⅱ同源性高達(dá)54%，又被稱為血管緊張素樣蛋白質(zhì)J（angiotensin receptor-like protein J receptor，APJ）受體。直到1998年，孤兒受體APJ的內(nèi)源性配體Apelin，才被日本學(xué)者 Tatemoto等［2］利用“反向藥理學(xué)”方法首次在牛胃的分泌物中提取。放射性配體結(jié)合實(shí)驗(yàn)表明，Apelin是APJ的特異性配體，是一種由脂肪細(xì)胞分泌的新型脂肪細(xì)胞因子，在人體內(nèi)分布廣泛，參與多種生理病理過程。由于Apelin／APJ系統(tǒng)與2型糖尿病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，將其作為藥物設(shè)計(jì)的新靶點(diǎn)引起國內(nèi)外科學(xué)家的關(guān)注?，F(xiàn)就Apelin／APJ系統(tǒng)與糖尿病關(guān)系的研究進(jìn)展綜述如下。

1 Apelin／APJ系統(tǒng)

1.1 Apelin的生物學(xué)特性 人Apelin基因位于染色體xq25-26.3，相對(duì)分子質(zhì)量為12 876，包含2個(gè)內(nèi)含子和3個(gè)外顯子。人、牛、大鼠和小鼠的Apelin前體肽均由77個(gè)氨基酸組成，其C-端的氨基酸在4個(gè)物種間完全保守，并富含肽酶酶解的堿性氨基酸殘基結(jié)合位點(diǎn)，是Apelin的主要功能區(qū)域?？杀环纸鉃?Apelin-12、Apelin-13、Apelin-16、Apelin-17、Apelin-19、Apelin-36、焦谷氨酸型Apelin-13等不同亞型。早在發(fā)現(xiàn)伊始，Apelin-13、Apelin-17及Apelin-36亞型的區(qū)別已被闡述：Apelin-13和Apelin-17作用比Apelin-36高8～60倍；Apelin-36與APJ結(jié)合比Apelin-13更牢固，作用更持久［2］。

1.2 APJ的生物學(xué)特性 APJ含377個(gè)氨基酸殘基，基因位于11號(hào)染色體q12，是7次跨膜G蛋白耦聯(lián)受體家族成員之一［1］。G蛋白耦聯(lián)受體是一類通過G蛋白介導(dǎo)跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的膜受體的總稱，在人體內(nèi)分布廣泛。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有超過750種不同的G蛋白受體；更重要的是，以G蛋白為靶點(diǎn)的藥物比例高達(dá)25%［3］。APJ沒有亞型，是目前惟一已知的Apelin受體。

1.3 Apelin／APJ的分布及功能 G蛋白包含4種主要的亞族，即 Gαs、Gαi／o、Gαq／11、Gα12／13。每一亞族耦聯(lián)特定信號(hào)通路：Gαs激活腺苷酸環(huán)化酶；Gαi／o抑 制 磷 脂 酶 C（phyospholipase C，PLC）；Gαq／11激活磷脂酶C，增加細(xì)胞內(nèi)Ca2＋的濃度；Gα12／13調(diào)節(jié)鳥苷酸環(huán)化酶，進(jìn)而調(diào)節(jié)激動(dòng)蛋白的功能。目前發(fā)現(xiàn)，Apelin／APJ系統(tǒng)耦聯(lián) Gαi／o、Gαq／11亞族，且不同亞型對(duì)激活下游通路的傾向性不同。Apelin／APJ系統(tǒng)在人體組織分布廣泛，具有抗炎、調(diào)節(jié)血管張力、抑制細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)體液平衡、促進(jìn)血管發(fā)生等多種重要生物學(xué)功能，參與循環(huán)、神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫、消化和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等組織器官的生理病理過程。Apelin可分泌至血循環(huán)系統(tǒng)中，其在血液的濃度因其檢測(cè)方法不同而結(jié)果不同。

Apelin表達(dá)于成熟脂肪組織及未分化的前脂肪細(xì)胞，并且隨著脂肪細(xì)胞分化Apelin表達(dá)水平增加，其中白色脂肪組織Apelin表達(dá)水平高，而褐色脂肪組織表達(dá)水平較低。脂肪組織具有廣泛的分泌譜，可分泌大量脂肪細(xì)胞因子和大量生物活性物質(zhì)。脂肪因子中有的僅來自脂肪細(xì)胞，而有的還來自體內(nèi)其他組織，多種因素可調(diào)控它們的表達(dá)與分泌，而它們自身之間也相互影響，在維持人體正常的生理功能方面發(fā)揮著巨大的作用，并參與許多疾病的生理病理進(jìn)程。

2 Apelin／APJ系統(tǒng)與糖尿病

Apelin是一種胰島細(xì)胞分泌肽，可表達(dá)于胰島細(xì)胞，增加胰島細(xì)胞數(shù)量，調(diào)節(jié)β細(xì)胞合成胰島素的功能。Habchi等［4］研究發(fā)現(xiàn)，1型和2型糖尿病患者血清Apelin水平明顯升高，且1型糖尿病患者血清Apelin水平高于2型。Erdem等［5］研究未治療的2型糖尿病肥胖患者，發(fā)現(xiàn)其血漿Apelin水平顯著低于健康對(duì)照組。Kadoglou等［6］發(fā)現(xiàn)治療后2型糖尿病患者Apelin水平明顯升高。Apelin的生理作用是促進(jìn)胰島素分泌，但在病理狀態(tài)下，血清Apelin水平降低，應(yīng)用降糖藥物影響Apelin水平。

許多研究都證實(shí)Apelin與胰島素之間關(guān)系密切。Guo等［7］認(rèn)為Apelin-13通過激活磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）通路，降低胰島β細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷三腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）濃度，從而抑制高糖誘導(dǎo)的胰島素分泌。Attané等［8］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，高劑量Apelin（1μmol／L）促進(jìn)胰島素的分泌，低劑量Apelin（10～100nmol／L）抑制胰島素的分泌。胰島素結(jié)合脂肪細(xì)胞表面的胰島素受體后，激活PI3K、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）和有絲分裂原活化蛋白激酶通路，誘導(dǎo)Apelin表達(dá)，升高的Apelin水平可以反饋抑制胰島素的分泌，形成反饋抑制環(huán)路［7］。

糖尿病發(fā)病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是胰島素抵抗，胰島素抵抗是指胰島素作用的靶器官對(duì)胰島素的敏感性降低，表現(xiàn)為葡萄糖攝取障礙、糖原合成減少、脂肪氧化不充分導(dǎo)致脂肪積累和細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷；為了維持體內(nèi)血糖平衡，常表現(xiàn)高胰島素血癥。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均表明，Apelin增強(qiáng)胰島素通路AMP依賴的蛋白激酶（activated protein kinase，AMPK）／人胰島細(xì)胞受體底物1（insulin receptor substrate 1，IRS1），促進(jìn)心肌葡萄攝取和利用［9］；而家鼠腹膜內(nèi)注射Apelin-13通過增強(qiáng)胰島素通路Jin氨基末端激酶［jun N-terminal kinase（JNK）-IRS1-絲氨酸／蘇氨酸 蛋 白 激 酶 （serine／threonine protein kinase，Akt）-糖原合成酶激酶（glycogen synthase kinase，GSK）］，可逆轉(zhuǎn)腫瘤壞死因子引發(fā)的肝糖原合成減少，降低血糖［10］。Apelin還能增強(qiáng)AMPK通路，促進(jìn)骨骼?。?］和脂肪組織［11］葡萄糖攝取，從而改善胰島素抵抗。

3 Apelin／APJ系統(tǒng)與糖尿病大血管病變

研究證實(shí)，高血糖增加心血管事件的危險(xiǎn)性，HbA1c每增加1%，心絞痛和心肌梗死的發(fā)生率增加11%［12］。糖尿病大血管病變的發(fā)生不僅與非糖尿病性高血壓、脂質(zhì)代謝紊亂有關(guān)，還與長期慢性的高血糖致內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂、氧化應(yīng)激、炎癥等多種因素有關(guān)。Apelin可以減少脂肪細(xì)胞分泌的炎癥因子如腫瘤壞死因子α和白細(xì)胞介素的表達(dá)［13］，降低動(dòng)脈巨噬細(xì)胞的數(shù)量，減弱血管炎性反應(yīng)。

另一方面，Apelin通過激活心肌細(xì)胞內(nèi)PLC、PKC、Na-H-ATP酶及Na-Ca-ATP酶發(fā)揮正性肌力作用［14］。Zeng等［15］應(yīng)用 Apelin基因治療糖尿病小鼠模型后，通過上調(diào)SIRT3，增加血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子（vascular endothellal growth factor（VEGF）／血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子受體2（vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR）、促血管生成素1及其受體Tie2（Angiopoietin-1）Ang-1／Tie-2的表達(dá)，減少高糖誘導(dǎo)的活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）形成和內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，從而增加心肌血管密度，有利于受損心肌修復(fù)，降低了糖尿病心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

4 Apelin／APJ系統(tǒng)與糖尿病腎病

糖尿病腎病早期病理改變?yōu)槟I實(shí)質(zhì)肥大和腎小球系膜變薄。Day等［16］研究1型糖尿病雄性大鼠發(fā)現(xiàn)，長期Apelin-13干預(yù)后，其通過抗過氧化氫酶氧化作用延緩腎實(shí)質(zhì)及腎小球肥大，拮抗腎炎，減少尿蛋白。與此不同，Zhang等［17］研究2型糖尿病大鼠發(fā)現(xiàn)，Apelin-13干預(yù)后，腎小球內(nèi)皮細(xì)胞上的VEGF2受體表達(dá)增多，病理性血管新生，腎小球通透性增加，尿蛋白增多。Day等［16］分析認(rèn)為，Apelin促進(jìn)血管新生的作用會(huì)降低減少尿蛋白的腎臟保護(hù)作用。我們推測(cè)，病理狀態(tài)下，Apelin對(duì)1型糖尿病和2型糖尿病的作用之所以不同，可能受體內(nèi)胰島素分泌水平的影響。另外，Apelin作用廣泛，當(dāng)其促進(jìn)血管新生作用超過抗氧化作用后，則主要表現(xiàn)為促進(jìn)糖尿病腎病的進(jìn)展。而且，近來有關(guān)糖尿病腎病的研究多集中在Apelin-13亞型，其他亞型在腎臟局部的表達(dá)及作用有待研究。

5 Apelin／APJ系統(tǒng)與糖尿病視網(wǎng)膜病變

糖尿病視網(wǎng)膜病變是導(dǎo)致失明的重要原因，尤其是在增殖期，糖尿病增殖期視網(wǎng)膜病變的主要表現(xiàn)為視網(wǎng)膜新生血管的形成、神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白和VEGF表達(dá)增多。Qin等［18］體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高糖狀態(tài)下，Apelin-13在視網(wǎng)膜局部的表達(dá)增多，通過PI3K／Akt和MEK／ERK通路增強(qiáng)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的增殖、遷移。而在活體狀態(tài)下，尤其是情況更為復(fù)雜的人體內(nèi)，Apelin對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變的影響鮮有研究。Du等［19］將糖尿病患者分為無視網(wǎng)膜病變組、視網(wǎng)膜病變組、增殖期視網(wǎng)膜病變組，在增殖期視網(wǎng)膜病變組血清Apelin-13水平顯著高于其他2組?？梢?，Apelin促進(jìn)病理性血管新生，加速已經(jīng)發(fā)生的糖尿病視網(wǎng)膜病變向增殖期進(jìn)展［20］。Apelin在病理狀態(tài)下的分布可能已經(jīng)改變，對(duì)于糖尿病微血管病變，其促進(jìn)病理血管新生的作用明顯超過其他保護(hù)性生理作用；另一方面，也表明Apelin參與多種信號(hào)通路的生物學(xué)作用過程，這些信號(hào)通路間可能存在交叉影響。

6 Apelin／APJ系統(tǒng)與糖尿病神經(jīng)病變

Apelin在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)廣泛表達(dá)，通過抑制大腦皮質(zhì)細(xì)胞中活性氧的產(chǎn)生、線粒體膜電位去極化、細(xì)胞色素C的釋放以及半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（Caspase-3）的激活，促進(jìn)Akt和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1／2（extracellular signal-regulated kinase 1／2，ERK1／2）的 磷 酸 化，減 少 神 經(jīng) 細(xì) 胞 凋 亡［21］。Apelin可以通過拮抗過氧化氫酶的氧化作用，清除ROS來防止糖尿病神經(jīng)病變的發(fā)生［21］。另一方面，Lv等［22］在動(dòng)物研究中發(fā)現(xiàn)，在小鼠蛛網(wǎng)膜下腔注射醋酸誘導(dǎo)內(nèi)臟痛模型中，Apelin-13可發(fā)揮鎮(zhèn)痛樣作用，這成為糖尿病周圍神經(jīng)病變治療的新方向。

7 Apelin／APJ系統(tǒng)與糖尿病骨代謝

Apelin／APJR系統(tǒng)在人成骨細(xì)胞表達(dá)［23］，能誘導(dǎo)人成骨細(xì)胞PI3K下游底物Akt的活化，促進(jìn)人成骨細(xì)胞增殖；還可誘導(dǎo)人成骨細(xì)胞Bc1-2蛋白質(zhì)表達(dá)，抑制Bax蛋白質(zhì)表達(dá)和細(xì)胞色素C的分泌及Caspase-3的裂解活化，從而抑制成骨細(xì)胞凋亡［24］。Apelin／APJR系統(tǒng)對(duì)骨代謝方面的影響少見報(bào)道。Wattanachanya等［25］發(fā)現(xiàn)Apelin基因敲除的小鼠皮質(zhì)松質(zhì)骨密度均增加，應(yīng)用骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)方法證實(shí)骨形成及骨礦化程度加深。Apelin對(duì)骨代謝的影響多集中成骨細(xì)胞水平，Apelin對(duì)破骨細(xì)胞的作用仍不清楚。

8 小結(jié)

Apelin與糖尿病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。Apelin與胰島素互相調(diào)節(jié)，存在反饋抑制環(huán)路。Apelin延緩糖尿病大血管病變和糖尿病神經(jīng)病變，而對(duì)糖尿病微血管病變的作用具有雙向性，這可能與Apelin的組織分布及各信號(hào)通路交叉影響有關(guān)，如體質(zhì)量指數(shù)、血脂、炎癥因子等其他代謝因子綜合調(diào)控。在糖尿病骨代謝方面，Apelin與成骨細(xì)胞的關(guān)系更密切，但與破骨細(xì)胞及骨細(xì)胞的關(guān)系有待挖掘?？傊珹pelin參與糖尿病發(fā)生發(fā)展過程，但應(yīng)進(jìn)一步探索Apelin與體內(nèi)其他代謝因子間的關(guān)系，從而明確Apelin在人體生理病理狀態(tài)下的具體影響，為防治糖尿病及其并發(fā)癥提供新的藥物靶點(diǎn)。

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