《Cells》:Aquaporins as Regulators of Cutaneous Malignancies: A Comprehensive Review
Lara Camillo,
Elisa Zavattaro and
Paola Savoia
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本综述聚焦于APJ(Apelin Receptor)在肺动脉高压(PAH)中的作用。研究发现,APJ激活可通过恢复内皮功能、调控eNOS/NO通路、抑制PASMC自噬与迁移、并与BMPR2/SMAD4轴形成双向调控等方式,改善内皮功能障碍、减轻血管重塑和右心室肥厚(RVH)。这些证据表明,靶向APJ是治疗PAH的一个极具前景的新策略。然而,其激动剂的临床应用仍面临药代动力学限制。
引言:APJ——一个血管稳态的关键调节因子
肺动脉高压(Pulmonary Arterial Hypertension, PAH)是一种以肺血管重塑、持续肺动脉高压和肺血管阻力(Pulmonary Vascular Resistance, PVR)增加为特征的进行性疾病,最终导致右心衰竭。尽管对其发病机制的理解已取得进展,但有效的治疗策略仍有限。在这样的背景下,一种名为apelin受体(Apelin Receptor, APJ)的G蛋白偶联受体(G Protein-Coupled Receptor, GPCR)因其在血管稳态中的关键作用而备受关注。临床前研究表明,激活APJ可对PAH的进展产生有益影响,包括恢复内皮功能、重新激活关键的BMPR2/SMAD信号轴,并具有抑制细胞自噬、迁移等多种作用。本文旨在梳理当前关于APJ在PAH病理生理学中的作用信息,并聚焦于其作为治疗靶点的潜力。
APJ的特性和生理相关性
APJ首次于1993年被发现,因其与血管紧张素II 1型受体(Angiotensin II Type 1 Receptor, AT1R)结构相似,但功能上不对其配体产生应答,故最初被归为孤儿受体。APJ是一个七次跨膜蛋白,属于A类GPCR家族,在肺、心脏、血管内皮等多种组织中均有表达,提示其在心血管、代谢等多方面具有广泛的调节作用。其激活可触发调节细胞生存、代谢、迁移、收缩性和血管张力等多种细胞内信号通路。这种多功能性源于其能与不同的G蛋白(如Gi/o或Gq)偶联,并能激活独立于G蛋白的β-抑制蛋白(β-arrestin)介导的通路,这定义了“偏向性激动”现象,即不同配体能诱导特异的信号传导谱。
APJ与内皮功能障碍:在PAH中的病理生理学关联
在PAH中,内皮功能障碍是其发生发展的关键病理事件,以NO介导的血管舒张功能下降、氧化应激增加为特征。APJ的激活在调节NO代谢、抑制血管平滑肌细胞(Pulmonary Artery Smooth Muscle Cells, PASMC)自噬与迁移、调控内皮细胞表型以及平衡BMPR2信号轴中扮演核心角色。
一氧化氮代谢的调节
研究表明,在缺氧或野百合碱(Monocrotaline, MCT)诱导的PAH模型中,APJ的激活能够恢复AMPK和eNOS的磷酸化,增加NO的产生,从而恢复eNOS/NO轴的功能。例如,通过基因治疗给予APJ的内源性配体Apela(ELA32)能够恢复KLF2/eNOS轴,改善NO代谢。
抑制自噬与PASMC迁移
在缺氧模型中,apelin通过APJ受体显著抑制了PASMC的增殖、迁移,并减少了自噬小体的形成。这种效应与PI3K/Akt/mTOR信号通路的激活相关。用siRNA敲低APJ后,apelin的这些抗增殖、抗迁移和抗自噬作用消失,证实了其效应严格依赖于功能完整的APJ受体。
调控内皮表型
APJ信号可调控多种内皮细胞功能。例如,APJ激动剂MM07可促进肺动脉内皮细胞(Pulmonary Arterial Endothelial Cells, PAECs)增殖,并减少肿瘤坏死因子-α(TNF-α)诱导的细胞凋亡。此外,恢复APJ配体信号还能逆转内皮-间质转化(EndMT),从而保护内皮屏障的完整性,限制肺小动脉的肌化。
APJ/BMPR2双向调控轴
骨形态发生蛋白受体II型(BMPR2)功能丧失是PAH最重要的分子机制之一。有趣的是,APJ与BMPR2之间存在功能性的双向调控关系。一方面,APJ的激活能刺激BMPR2/SMAD4信号。另一方面,BMP-2通过BMPR2激活,可促进一个由PPAR-γ和β-连环蛋白组成的转录复合体形成,该复合体直接调节APLN基因(编码apelin)的转录,为APJ的激活提供了配体基础。这形成了一个保护性的正反馈循环:APJ激活支持BMPR2功能,而完整的BMPR2轴又为APJ的信号传导提供配体。
表观转录组机制:miRNA与APJ受体信号
MicroRNA(miRNA)是重要的转录后调控分子,其失调在PAH的发病机制中起重要作用。研究发现,APJ信号也受到miRNA的精细调控。在生理条件下,APLN信号可诱导miR-424和miR-503的表达,从而抑制成纤维细胞生长因子2(FGF2)及其受体FGFR1,防止内皮过度增殖。在PAH中,APLN信号减弱导致这两种miRNA水平下降,进而解除对FGF2/FGFR1的抑制,促进血管重塑。另一项研究发现,在慢性常压缺氧条件下,NF-κB信号可激活miR-335-3p的转录,后者直接靶向抑制APJ的表达。抑制miR-335-3p可以恢复APJ的表达,改善血流动力学和血管结构,而给予apelin-13也能恢复APJ功能,逆转PAH相关的病理变化。
APJ靶向治疗的临床潜力与当前局限
临床试验显示,在PAH患者中静脉输注apelin-13可显著降低肺血管阻力(平均降低14.9%),并提高心输出量和心脏指数,且与磷酸二酯酶5抑制剂(PDE5i)联用效果更佳。然而,从实验室到临床的转化仍面临挑战。目前使用的APJ激动剂(如apelin-13)普遍存在血浆半衰期短、易被肽酶降解、需静脉给药、生物利用度低等问题。尽管MM07等偏向性激动剂在动物模型中显示出更强的稳定性和长效性,但开发口服制剂、控释制剂或靶向递送系统仍是未来研究的重点。此外,有研究表明,从日常饮食中存在的生物活性化合物(如(-)-表儿茶素)或许能调节APJ受体功能,这可能为治疗提供一种潜在的低成本、高耐受性策略。
结论与展望
现有证据表明,激活APJ受体能够调控PAH发病中的关键分子和细胞通路,特别是与内皮功能保护相关的部分。通过调控eNOS/NO通路、抑制PASMC自噬与迁移、与BMPR2形成保护性双向调控,并受到miRNA网络的精细调节,APJ的激活与PAH的病理特征改善(如降低右心室收缩压RVSP、减轻右心室肥厚RVH、防止血管壁增厚等)密切相关。这些发现共同支持APJ是预防PAH发生和延缓其进展的一个极具前景的治疗靶点。未来PAH的治疗策略可能需要一种综合方法,不仅要抑制促重塑通路,也要修复和加强血管稳态所必需的血管保护机制,而靶向APJ正是这一新范式的关键组成部分。