综述：Apelin–APLNR信号通路贯穿发育、炎症与血管重塑：内皮视角

《EXPERIMENTAL AND MOLECULAR MEDICINE》：Apelin–APLNR pathway across development, inflammation, and vascular remodeling: an endothelial perspective

　　

apelinergic系统由配体Apelin与Elabela及其共享受体APLNR组成，在血管发育与内皮稳态中发挥关键作用。APLNR最初被鉴定为孤儿G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR），现被认为是跨器官内皮细胞（EC）中高度富集的受体，能够整合发育信号、机械力、低氧与炎症信号。Apelin和Elabela在心脏、肺和视网膜发育过程中引导血管生成模式形成（angiogenic patterning），并在成年期支持内皮一氧化氮（NO）生成、血管稳定性及组织应激适应。病理状态揭示了内皮完整性对该通路的依赖：Apelin可用性降低或APLNR表达改变可促进高血压、心脏重塑、肺血管损伤及免疫驱动炎症。相反，恢复apelinergic信号可改善内皮屏障功能、限制白细胞募集并减轻纤维化和缺血性损伤，包括在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）和急性肺损伤（ALI）模型中。随着稳定化Apelin类似物及半衰期长于天然肽的小分子APLNR激动剂的开发，该通路的治疗意义日益凸显。综上，新兴证据将Apelin–APLNR轴定位为内皮功能的情境依赖性调节因子及心血管、肺部和炎症性疾病的潜在治疗靶点。

Apelin、Elabela及APLNR的表达与加工
单细胞转录组学提示，Apelin（Apln）转录本主要富集于内皮细胞（EC）和星形胶质细胞，而非成熟脂肪细胞。醛固酮（Ald）可通过盐皮质激素受体（MR）降低Apln mRNA及循环Apelin水平，原发性高血压患者血浆Apelin显著下降。Apln转录受低氧诱导因子1α（HIF-1α）驱动，血管内皮生长因子（VEGF）可诱导Apln，而Notch/Delta-like ligand 4（DLL4）信号则抑制其表达。机械力方面，低切应力促进Apln转录，高切应力则抑制之，这与视网膜新生血管尖端细胞（tip cell）中Apln富集、相邻柄细胞或静脉侧EC中Aplnr富集的空间分布相呼应。Apelin以前体形式经Furin切割产生Apelin-36、-17、-13和-12等活性片段；血管紧张素转换酶2（ACE2）、激肽释放酶及脑啡肽酶（NEP）可降解或灭活Apelin，其中NEP在Arg-Leu位点切割而完全阻断活性，提示循环Apelin水平未必反映功能活性。[Pyr¹]Apelin-13因N端焦谷氨酸化而最稳定、受体亲和力最高，是实验研究常用形式。Elabela由Apela编码，在胚胎早期及胎盘表达突出，其转录受p53抑制、低氧和维甲酸诱导；蛋白加工可产生ELA-32、ELA-21、ELA-11等片段，其中ELA-32和ELA-21对APLNR亲和力与[Pyr¹]Apelin-13相当，但更偏向β-arrestin介导的信号，[Pyr¹]ELA-32则具有更高代谢稳定性。APLNR启动子区含有多种转录因子结合位点；在内皮细胞中，KLF2介导切应力诱导的Aplnr表达，HIF-1α介导低氧诱导，Apelin本身亦可通过正反馈上调Aplnr，形成 sustained apelinergic signaling 的调控环。

内皮Apelin–APLNR信号及其下游程序
配体结合后，APLNR激活Gαi/o与Gαq/11，触发PI3K-Akt、ERK1/2及AMPK通路。Apelin-13较Apelin-36更有效地诱导Akt磷酸化和受体脱敏，但二者均可激活ERK1/2。Akt介导的内皮型一氧化氮合酶（eNOS）Ser¹¹⁷⁷磷酸化增强NO生成并引起血管舒张；Apelin-17减少TNFα诱导的单核细胞黏附，该抗炎效应可被eNOS抑制剂L-NAME阻断。APLNR还可与缓激肽B2受体形成功能异二聚体，协同增强eNOS活化和NO释放。冷冻电镜结构研究揭示不同配体可稳定特定受体构象，通过“双热点”与Apelin C末端相互作用，经变构网络调节G蛋白激活与β-arrestin招募之间的平衡，从而产生配体偏向性信号输出。机械牵拉可在不依赖配体与G蛋白的情况下招募β-arrestin并激活ERK，提示APLNR可能具有机械感受器样功能。Apelin-13还可恢复低氧或炎症破坏的VE-cadherin与ZO-1定位，降低免疫细胞跨内皮迁移，增强内皮屏障功能。在表观遗传层面，Apelin通过Gα13促进组蛋白去乙酰化酶HDAC4和HDAC5胞质转位，并上调KLF2，进而增强eNOS转录和NO产生，形成正反馈。microRNA调控方面，低氧下调的miR-503可增加APLN表达；而APLNR敲低通过miR-424-503抑制FGF2及FGFR1表达，并通过miR-139-5p调控CXCR4表达。

心脏、肺和视网膜血管发育中的作用
斑马鱼和小鼠研究表明，Elabela–Aplnr信号在早期心脏形态发生及心祖细胞/血管母细胞迁移中必不可少，而Apelin在较晚阶段发挥作用。Aplnr全基因敲除常致死或伴心血管与胎盘缺陷；Apln敲除可存活，但成年后在压力负荷或衰老条件下出现心功能紊乱。在冠状动脉发育中，Elabela–Aplnr对静脉窦来源的冠脉血管丛扩张至关重要，心内膜来源祖细胞可部分代偿。肺发育方面，大鼠胚胎第13.5天即可检测到Apelin与Aplnr，成年期单体/寡聚体形式下降而二聚体形式增加；体外抑制Aplnr二聚化可改变Apelin诱导的G蛋白结合谱，提示受体寡聚化状态可能调节信号强度。胚胎肺外植体中，[Pyr¹]Apelin-13抑制整体生长并改变p38、JNK1/2与ERK1/2磷酸化，鉴于单细胞数据确认Aplnr主要位于EC，这些效应主要源自内皮MAPK活化。肺泡毛细血管中，Apln主要表达于Car4⁺气细胞（aerocyte），而Aplnr表达于普通毛细血管（gCap）EC，构成潜在的旁分泌回路。出生后内皮特异性Aplnr缺失不损害胚胎血管形成，但导致成年期肺血管稀疏和右室收缩压升高。视网膜血管新生中，Apln富集于尖端细胞，Aplnr富集于相邻柄细胞或静脉侧EC，VEGF诱导Apln而Notch限制其表达。Apelin处理增加早期血管面积和尖端细胞数量；Apln敲除小鼠出现短暂而可代偿的血管化延迟，而内皮特异性Aplnr缺失导致持续性血管密度和分支缺陷及CXCR4信号紊乱。Apelin通过增强c-Myc和糖酵解支持出芽延伸；Elabela在氧诱导视网膜病变中显示减少血管闭塞和渗漏的保护作用。

心血管疾病中的Apelin–APJ信号
Apelin通过APLNR–PI3K-Akt–eNOS–NO轴调节血管张力和血压。人体血管研究显示，Apelin主要作用于EC而非平滑肌细胞，诱导内皮依赖性舒张，该反应在去内皮后消失。Aplnr敲除小鼠静息血压正常，但对Apelin的NO依赖性舒张反应消失；糖尿病小鼠中Apelin的降压作用同样依赖eNOS。G蛋白偏向性激动剂CMF-019较少招募β-arrestin，扩血管效力优于天然肽。Apelin与肾素–血管紧张素–醛固酮系统（RAAS）存在交叉对话：Apelin上调ACE2，促进血管紧张素II（Ang II）向Ang-(1–7)转化，后者具有舒血管和抗炎效应；但ACE2同时切割Apelin使其失活，形成相互调控的反馈环路。心力衰竭患者心肌APLNR密度和循环Apelin水平下降，限制内源性反应。Elabela则下调ACE、抑制肾内RAAS，在高盐负荷自发性高血压大鼠中较Apelin-13更有效降压并保护心肾功能。压力负荷模型显示，内皮特异性Aplnr缺失导致严重左室衰竭和不良重构；心肌细胞特异性缺失表型相对保留，但成年心脏中APLNR主要分布于内皮和血管周细胞，心肌细胞自主作用的证据有限，需谨慎解读。全基因Apln缺失损害适应性重塑，而全基因Aplnr缺失同时丧失配体依赖信号和配体非依赖的机械传导，提示细胞类型与信号模式共同决定功能结局。Apelin也被报道可抑制TGFβ诱导的心脏成纤维细胞活化，但其直接/间接机制仍需验证。

内皮炎症与免疫调节
在脂多糖（LPS）诱导的ALI中，Apelin-13减轻肺结构损伤、肺湿/干重比和支气管肺泡灌洗液蛋白渗出，降低TNFα、IL-6和IL-1β水平，机制涉及抑制NF-κB活化和NLRP3炎症小体组装，并抑制NOX4依赖性活性氧产生及PFKFB3驱动的巨噬细胞糖酵解重编程，从而减少细胞因子释放并改善生存。脓毒症或脓毒性急性呼吸窘迫综合征患者血清Apelin-13升高，其是代偿性保护还是不足反应尚待明确。在LPS诱导的肺纤维化中，Apelin-13抑制内皮–间充质转化（EndMT），而该效应依赖ACE2蛋白稳定；拮抗剂[Ala¹³]-Apelin-13则加速EndMT。在EAE模型中，早期给予[Pyr¹]Apelin-13可减少肺内免疫细胞聚积和ICAM1表达，延缓发病并减轻临床严重程度；Aplnr阳性毛细血管在炎症过程中成为白细胞“停靠”位点。APLNR可定位于内皮细胞连接处，Apelin-13处理可恢复VE-cadherin定位并诱导受体内化，从而降低T细胞跨内皮迁移。受体内部F²⁵⁵/W²⁵⁹与Apelin C末端苯丙氨酸相互作用介导内化；Apelin-13与Apelin-36在β-arrestin招募和 trafficking 上的差异进一步调节炎症反应。

转化研究与治疗开发
心力衰竭患者心脏Apln mRNA升高但循环Apelin肽水平降低，原因包括ACE2切割和受体下调；单细胞数据则提示特定EC状态下APLNR可上调。健康志愿者和慢性心衰患者输注[Pyr¹]Apelin-13可提高心指数、降低外周阻力，但效应在疾病中减弱。为克服天然肽半衰期短，开发了N端氟代烷基链修饰的稳定化类似物LIT01-196，可长效降压并改善心肌梗死后左室功能、增加心肌血管密度，且不显著降低系统血压。口服小分子AMG 986在1b期试验中安全性与药代动力学可接受，但对射血分数降低患者短期心功能改善不显著，提示需优化剂量、患者选择和联合策略。肺静脉闭塞病中APLNR和ERG表达显著降低，小鼠联合缺失可模拟人类病变。多发性硬化患者中血清Apelin-13存在性别差异，女性复发期升高，提示其潜在生物标志物价值，同时提示治疗开发需考虑性别因素。

结论与展望
综上，Apelin–APLNR轴主要是一个以内皮为中心、整合血管与免疫反应的情境依赖性信号系统。其功能输出受配体偏向性、G蛋白/β-arrestin平衡、细胞类型、疾病阶段及器官微环境共同决定。天然肽的短半衰期、ACE2介导降解、APLNR表达的细胞与疾病特异性变化以及性别差异，均限制其直接临床应用。未来策略应侧重于开发G蛋白偏向性激动剂、代谢稳定肽类似物和口服小分子药物，并结合疾病特异性受体表达谱、循环Apelin水平及RAAS/ACE2交互作用进行患者分层与联合治疗。