呂雙瑜，秦耀軍，楊艷杰，姚文亮，陳 強(qiáng)

(蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究所，甘肅蘭州 730000)

1998年，Tatemoto等［1］從牛胃中提取到一種多肽，并證明該肽是APJ受體的內(nèi)源性配體，命名為apelin(APJ endogenous ligand)。APJ，即血管緊張素受體AT1相關(guān)的受體蛋白，是一種G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)。Apelin以77個(gè)氨基酸的前蛋白原(preproapelin)形式分泌，其N端有一個(gè)信號(hào)肽序列，C端區(qū)域是編碼區(qū)，并且富含堿性氨基酸，可能是翻譯后加工的酶切位點(diǎn);該前蛋白原在不同的組織中被加工生成分別含36、19、17、13、12 個(gè)氨基酸的多肽，即 apelin-36、apelin-19、apelin-17、apelin-13、apelin-12［1-2］。

Apelin及其受體廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織，在不同器官或組織發(fā)揮相應(yīng)的生理作用［3］。在嚙齒類動(dòng)物的大腦中，APJ下丘腦室上核和室旁核有很豐富的表達(dá)量［2-3］。另外，apelin在脂肪組織有較高表達(dá)水平，并且對(duì)攝食和飲水具有調(diào)節(jié)作用［4-6］，這些提示apelin在能量代謝中可能發(fā)揮著重要的作用。目前研究發(fā)現(xiàn)apelin對(duì)心血管活動(dòng)、免疫反應(yīng)、內(nèi)分泌等多項(xiàng)生理功能都發(fā)揮著調(diào)節(jié)作用［3］。近年來(lái)，apelin在能量平衡中的作用日益受到關(guān)注，因而本文對(duì)apelin在攝食、消化、體液平衡、肥胖和糖代謝方面的作用做一綜述，以期為代謝疾病的研究和治療提供新的思路。

1 Apelin對(duì)攝食和消化功能的調(diào)節(jié)

Apelin及其受體mRNA在下丘腦區(qū)域外側(cè)區(qū)的高豐度表達(dá)提示了apelin在食欲調(diào)節(jié)中可能發(fā)揮著重要的作用。關(guān)于apelin對(duì)攝食調(diào)節(jié)作用的報(bào)道也比較多，但是目前觀點(diǎn)并不一致。Sunter等［5］發(fā)現(xiàn)中樞注射1 nmol和3 nmol apelin-13減少了非禁食和禁食大鼠的攝食量，而外周注射10 nmol apelin-13不影響攝食。側(cè)腦室注射apelin-12(10 nmol)減少正常攝食大鼠夜間的攝食量，但刺激白天攝食［7］。Taheri等［6］報(bào)道第三腦室注射apelin-13(30 nmol)僅增加了大鼠給藥后2～4 h內(nèi)的攝食量，而不影響其它時(shí)間段的攝食及24 h累積攝食;并且對(duì)飽食大鼠的攝食也沒有影響 。Clarke等［8］發(fā)現(xiàn)急性中樞注射2 μg apelin-13抑制營(yíng)養(yǎng)性肥胖(DIO)大鼠夜間對(duì)正常食物的攝取，而不影響其對(duì)高脂肪食物的攝取。Valle等［9］連續(xù)10 d給C57BL/6小鼠第三腦室內(nèi)注射apelin-13(1 μg·d-1)，發(fā)現(xiàn)小鼠的攝食量在d 3～7明顯增加;同時(shí)體重、活動(dòng)能力及體溫均增加。而Higuchi等［10］卻發(fā)現(xiàn)給予小鼠長(zhǎng)期腹腔注射apelin-13并不影響小鼠的攝食。最近在金魚中研究發(fā)現(xiàn)，腹腔(100 ng)或側(cè)腦室(10 ng)注射apelin-13都導(dǎo)致其1 h內(nèi)攝食量的增加［11］。最近，Lü 等［12］發(fā)現(xiàn)側(cè)腦室注射 apelin-13(3 μg)抑制飽食小鼠和禁食小鼠夜間0～4 h的累積攝食，這種抑制作用是通過(guò)APJ受體和促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(corticotropin-releasing factor，CRF)受體介導(dǎo)的;而對(duì)飽食小鼠白天的攝食沒有影響。這些不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是由于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類、apelin片段、劑量、注射時(shí)間和注射方式的不同造成的。Apelin對(duì)攝食的作用及其調(diào)節(jié)機(jī)制，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證和探究。

Apelin對(duì)食欲的調(diào)節(jié)作用及其在胃腸道的分布提示apelin可在消化系統(tǒng)中發(fā)揮作用。Wang等［13］研究發(fā)現(xiàn)，apelin-13和apelin-36均可以刺激體外培養(yǎng)的胃內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，且apelin-13的效能明顯高于 apelin-36。除 apelin-36外，apelin-12、apelin-13和apelin-19均可以劑量依賴的刺激小鼠腸內(nèi)分泌細(xì)胞系(secretin tumor cell line，STC-1)細(xì)胞分泌膽囊收縮素(cholecystokinin，CCK)，并且它們的效能相同，這種效應(yīng)是通過(guò)細(xì)胞分裂素活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)介導(dǎo)的。這些研究表明［14］，apelin 是一種新的胃腸肽。免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示，apelin陽(yáng)性細(xì)胞主要集中在大鼠胃壁細(xì)胞、主細(xì)胞、頸粘液細(xì)胞和胃黏膜上皮細(xì)胞 。最近Ohno等［15］研究發(fā)現(xiàn)apelin-12通過(guò)胃粘膜釋放組胺刺激胃酸的分泌，該機(jī)制不是通過(guò)迷走神經(jīng)起作用的。Flemstr?m等［16］通過(guò)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在大鼠十二指腸黏膜apelin-13作用于APJ受體從而刺激HCO-3的分泌，但是這種刺激作用僅發(fā)生在正常攝食的動(dòng)物;經(jīng)過(guò)短時(shí)間禁食后，APJ受體的表達(dá)量明顯減少，HCO-3的分泌反應(yīng)也受到阻礙。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CCKA受體拮抗劑devazepide阻斷了apelin-13引起HCO-3分泌反應(yīng)。故認(rèn)為apelin引起的刺激是由于腸釋放CCK引起的。

攝食和消化都與胃腸運(yùn)動(dòng)有密切的關(guān)系，這提示apelin可能在胃腸運(yùn)動(dòng)方面發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。Yang等［17］發(fā)現(xiàn)側(cè)腦室注射apelin-13抑制小鼠遠(yuǎn)端結(jié)腸通過(guò)時(shí)間和排便，該作用是通過(guò)APJ受體和阿片受體介導(dǎo)的，而在體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)apelin-13對(duì)小鼠離體遠(yuǎn)端結(jié)腸的收縮沒有影響。此外，Lü等［18］發(fā)現(xiàn)側(cè)腦室注射apelin-13通過(guò)阿片受體抑制小鼠胃排空和小腸通過(guò)率，而腹腔注射apelin-13對(duì)胃排空沒有影響。中樞apelin-13能夠增強(qiáng)清醒大鼠消化間期胃竇移行性復(fù)合運(yùn)動(dòng)(migrating motility complex，MMC)［19］。這表明 apelin 具有調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)的作用，該作用主要是通過(guò)中樞來(lái)完成的。

2 Apelin與體液平衡

腦室注射apelin-17抑制大鼠精氨酸加壓素(arginine vasopressin，AVP)神經(jīng)元的電活動(dòng)，使小鼠血漿AVP的水平下降，排尿量增加，而且明顯地降低了脫水小鼠30 min的飲水量［20］。最近的研究發(fā)現(xiàn)apelin-13抑制小鼠夜間攝食的同時(shí)也抑制了小鼠4 h的累積飲水量［12］。然而，Lee等［2］發(fā)現(xiàn)腹腔注射apelin-13引起大鼠60 min的飲水量增加。Taheri等［6］也觀察到腦室注射apelin-13增加了大鼠60 min的飲水量。

腦室內(nèi)注入apelin-13增加了30 min血漿中的促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)和皮質(zhì)酮的水平，而降低促黃體素(luteinizing hormone，LH)和卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH);將下丘腦在 100 nmol·L-1apelin-13溶液中體外培養(yǎng)45 min，并用放射免疫分析法測(cè)定CRF和AVP的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)apelin促進(jìn)了下丘腦CRF和AVP的釋放［6］。脫水直接導(dǎo)致大鼠apelin及其受體表達(dá)的增加，下丘腦大神經(jīng)元細(xì)胞AVP表達(dá)水平降低［3］。除了中樞作用之外，apelin可以直接作用于腎微脈管系統(tǒng)。滲透壓刺激對(duì)人血漿中的apelin和AVP的作用相反，增加血漿滲透壓引起血漿AVP水平升高，血漿apelin下降，降低血漿滲透壓引起血漿 AVP水平下降，血漿 apelin升高［3］。APLNR(-/-)基因敲除小鼠的體液平衡失調(diào)，飲水量明顯減少，尿液的收集量達(dá)不到正常野生型小鼠的水平，滲透壓也隨之改變［3］，這表明apelin受體在體液平衡中發(fā)揮著重要的作用。

3 Apelin與肥胖

肥胖通常是由于能量代謝不平衡造成的，而能量調(diào)節(jié)的高級(jí)中樞在下丘腦，它受到體內(nèi)如胰島素，瘦素(leptin)等因子的調(diào)節(jié)。Apelin在培養(yǎng)的脂肪組織中表達(dá)和釋放，被認(rèn)為是一種脂肪因子。Apelin在白色脂肪組織的表達(dá)量明顯高于褐色脂肪組織，并隨著脂肪細(xì)胞的分化和成熟而不斷增加。研究發(fā)現(xiàn)，apelin在脂肪組織中的表達(dá)受到營(yíng)養(yǎng)狀況的影響，與正常攝食小鼠比較，禁食狀態(tài)下脂肪細(xì)胞 apelin mRNA的表達(dá)水平明顯減少，恢復(fù)攝食24 h后apelin mRNA的表達(dá)又恢復(fù)到正常攝食小鼠的水平［4］。TNF-α、生長(zhǎng)激素、胰島素和葡萄糖都能夠上調(diào)apelin在脂肪組織中的表達(dá)。在肥胖和胰島素抵抗的病人中，apelin的表達(dá)比正常體重的受試者高。Masaki等［21］研究發(fā)現(xiàn)，大鼠第三腦室注射apelin-13引起下丘腦室旁核(PVN)c-fos樣免疫反應(yīng);在PVN區(qū)微注射apelin-13不僅使白色脂肪組織的溫度明顯升高，而且增加了白色脂肪組織交感神經(jīng)的活動(dòng)。

臨床研究表明，肥胖患者的血漿apelin水平明顯高于體重正常對(duì)照組，并與體質(zhì)量指數(shù)(BMI)明顯正相關(guān);此外，還發(fā)現(xiàn)血漿apelin和 leptin水平均與 BMI正相關(guān)［22］。Apelin在肥胖癥婦女的血漿中含量升高，而通過(guò)低熱量飲食減輕體重后，脂肪組織和血漿中apelin的含量下降，這可能是由于apelin在脂肪組織中表達(dá)量的減少導(dǎo)致了其在循環(huán)系統(tǒng)中的下降［23］?？梢姡琣pelin與肥胖有密切的關(guān)系。Higuchi等［10］在研究apelin與肥胖治療時(shí)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)給小鼠腹腔注射 apelin-13(0.1 nmol·g-1)14 d，小鼠白色脂肪組織、血清胰島素和甘油三酯的水平下降;apelin-13也同樣能夠降低高脂肪攝食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的體內(nèi)脂肪、血清胰島素水平和甘油三酯的水平，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)apelin-13增加血清脂聯(lián)素、降低leptin水平。腹腔注射apelin-13后增加了棕色脂肪組織解偶聯(lián)蛋白1(uncoupling protein 1，UCP1，外周能量消耗的標(biāo)志分子)mRNA的表達(dá)和骨骼肌解偶聯(lián)蛋白3(uncoupling protein 3，UCP3，脂肪酸輸出的調(diào)節(jié)因子)mRNA的表達(dá)。由此可見，apelin對(duì)瘦鼠和肥胖小鼠的脂肪和脂代謝都具有調(diào)節(jié)功能。還發(fā)現(xiàn)apelin-13能夠增加體溫，增加耗氧量，降低呼吸熵。

4 Apelin與糖代謝

機(jī)體維持血糖穩(wěn)態(tài)的最重要的調(diào)節(jié)因子是胰島素，apelin與胰島素相互影響，共同調(diào)節(jié)血糖代謝［24-26］。Boucher等［24］在研究由于肥胖導(dǎo)致的血液高胰島素患者時(shí)，發(fā)現(xiàn)他們的脂肪細(xì)胞apelin的表達(dá)水平和血漿中不同片段的apelin的數(shù)量比正常人高。對(duì)肥胖合并有高胰島素癥的小鼠的研究結(jié)果也證實(shí)了同樣的結(jié)論。一方面，胰島素可以直接上調(diào)人和小鼠脂肪細(xì)胞apelin的表達(dá)水平［24］。在用高糖飼養(yǎng)誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型中發(fā)現(xiàn)血漿apelin的含量會(huì)在饑餓時(shí)升高，并且變化幅度受到血糖、胰島素水平以及胰島素抵抗指數(shù)等多種因素的影響［25］。另一方面，apelin也影響胰島素的分泌。S?rhede等［26］發(fā)現(xiàn)給予小鼠靜脈注射 apelin-36能夠抑制高血糖刺激引起的胰島素的水平的升高，胰島分離體外實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)apelin-36抑制由于高劑量血糖刺激引起的胰島素的分泌，而對(duì)低劑量血糖刺激引起的胰島素的分泌沒有影響。Apelin與胰島素的這種相互作用，說(shuō)明其參與了胰島素抵抗反應(yīng)。胰島素抵抗貫穿于Ⅱ型糖尿病的整個(gè)發(fā)病過(guò)程，所以認(rèn)為apelin對(duì)Ⅱ型糖尿病具有調(diào)控作用。

研究還發(fā)現(xiàn)apelin能夠不依賴胰島素而降低血糖濃度。Dray等［27］研究發(fā)現(xiàn)急性注射apelin-13到健康小鼠的靜脈中，會(huì)促進(jìn)脂肪組織和骨骼肌吸收利用葡萄糖從而達(dá)到降糖的目的;在肥胖和胰島素抵抗小鼠中，apelin能夠使機(jī)體對(duì)葡萄糖耐受能力恢復(fù)，增加葡萄糖的利用。通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)及藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)、AMP激活的蛋白激酶(AMP-ac-tivated protein kinase，AMPK)以及絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(serine/threonine protein kinase，Akt)信號(hào)分子參與了小鼠比目魚肌組織中apelin對(duì)葡萄糖的吸收過(guò)程。因此，apelin可作為治療胰島素抵抗的很有前景的藥物靶位點(diǎn)。

5 其他生理功能

近年還發(fā)現(xiàn)，apelin在心血管的生理和病理中也發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用［3］。Apelin是一種很強(qiáng)的血管生長(zhǎng)因子，不僅調(diào)節(jié)血壓，而且也調(diào)節(jié)心臟功能，具有正性變力作用。Najafipour等［28］研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期兩腎一夾(2K1C)大鼠呈現(xiàn)出明顯的高血壓和心力衰竭，中劑量apelin-13能夠使血壓降低，發(fā)揮正性心肌收縮力的作用。Aydin等［29］通過(guò)檢測(cè)冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)病人的主動(dòng)脈、隱靜脈和動(dòng)脈組織apelin的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)apelin-36的表達(dá)水平在心肺分流術(shù)的過(guò)程中發(fā)生了明顯變化，先降低然后升高到初始水平;apelin-36在動(dòng)脈和靜脈的局部合成，因此認(rèn)為apelin-13可能是心肺分流術(shù)過(guò)程中的標(biāo)志性分子。Apelin抑制HIV病毒的入侵，參與免疫調(diào)節(jié)和炎癥反應(yīng)。Apelin對(duì)呼吸、體溫都有調(diào)節(jié)作用，對(duì)缺血/缺氧引起的腦組織損傷能起到保護(hù)作用。潘偉男等［30］發(fā)現(xiàn)apelin-13促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖，其機(jī)制可能與apelin-APJ-PKC-ERK1/2-Cyclins信號(hào)通路有關(guān)。陳彥凡等［31］還發(fā)現(xiàn)葛根素防治低O2高CO2引起大鼠肺動(dòng)脈高壓的機(jī)制可能部分與調(diào)節(jié)肺組織apelin-APJ相關(guān)。Apelin參與痛覺調(diào)節(jié)，在熱甩尾小鼠痛覺模型中，中樞注射apelin-13明顯的增加了甩尾潛伏期，其鎮(zhèn)痛作用機(jī)制與APJ受體和阿片受體(尤其是mu型受體)有關(guān)［32］。在乙酸引起的小鼠內(nèi)臟痛模型中，側(cè)腦室和蛛網(wǎng)膜下腔注射apelin-13均引起鎮(zhèn)痛效應(yīng)［33］。然而，最近研究發(fā)現(xiàn)腦室注射apelin-13導(dǎo)致小鼠抑郁樣行為，該作用機(jī)制是通過(guò)kappa阿片受體介導(dǎo)的［34］。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，apelin是一種在體內(nèi)分布廣泛的多肽，它在攝食、消化、體液平衡、肥胖和糖代謝等方面都發(fā)揮著重要的生理調(diào)節(jié)功能，但其很多作用機(jī)制尚不清楚。Apelin在攝食障礙(如神經(jīng)性貪食癥)和消化疾病(如腸易激綜合癥、功能性消化不良)中的作用，以及在代謝綜合癥和糖尿病中的作用路徑仍不清楚;另外，apelin/APJ系統(tǒng)引起的第二信使受體系統(tǒng)以及它與胰島素、leptin、下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸等的相互關(guān)系仍需要進(jìn)一步探究，這些都是我們今后的研究方向。Apelin/APJ系統(tǒng)已成為治療肥胖和代謝相關(guān)疾病的靶點(diǎn)，引起了很多學(xué)者的關(guān)注，目前對(duì)它的研究正呈上升趨勢(shì)。因此，進(jìn)一步弄清apelin在能量平衡中的作用機(jī)制，篩選活性更強(qiáng)的apelin片段，設(shè)計(jì)抗體內(nèi)降解、活性更強(qiáng)的apelin類似物以及其它們?cè)隗w內(nèi)安全性評(píng)價(jià)將成為今后的研究熱點(diǎn)。

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