肝臟X受體與炎癥反應(yīng)

徐 靜，胡 報(bào)綜述，王建春審校

(1.第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院呼吸內(nèi)科研究所，重慶 400037;2.重慶市北部新區(qū)高新園人民醫(yī)院 401121)

人類(lèi)基因組分析發(fā)現(xiàn)在人體細(xì)胞核內(nèi)存在一類(lèi)具有基因調(diào)控作用的核受體(nuclear receptor)。核受體家族包括48個(gè)成員，分為甾體類(lèi)和非甾體類(lèi)。前者有12種，包括雌激素和雄激素受體，以同源二聚體的形式與靶基因結(jié)合發(fā)揮作用。后者有36種，包括肝X受體(liver X receptors，LXRs)、過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferatoractivated receptors，PPARs)等，主要通過(guò)與類(lèi)固醇X受體(retinoid X receptors，RXRs)形成異源二聚體調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄。近年來(lái)隨著LXRs內(nèi)源性配體的發(fā)現(xiàn)和分子結(jié)構(gòu)與功能的研究進(jìn)展，人們對(duì)LXRs生物學(xué)功能的了解有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。LXRs作為一種氧化固醇激活的核受體，具有多種生物學(xué)功能。本文重點(diǎn)就LXRs的結(jié)構(gòu)、配體、活性調(diào)節(jié)以及抗炎作用作一綜述。

1 LXRs分布與結(jié)構(gòu)

LXRs最初是由Willy等于1995年從人類(lèi)肝臟cDNA文庫(kù)分離得到，因在肝臟表達(dá)豐富而命名，當(dāng)時(shí)由于其天然配體尚未被認(rèn)知而一度被認(rèn)為是孤兒受體[1]。它是一類(lèi)依賴(lài)配體活化的轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)與位于某些基因上游的特異性LXR反應(yīng)元件(LXRE)結(jié)合而調(diào)控基因表達(dá)。在哺乳動(dòng)物中存在LXR-α(Nr1h3)和 LXR-β(Nr1h2)2種亞型。近年來(lái)研究表明LXR-α主要分布于肝臟、脾臟、腎臟、腸道、脂肪組織、肺組織及氣道平滑肌細(xì)胞中。LXR-β分布廣泛，存在于全身各處，但表達(dá)較低。LXR-α存在3種變異體:LXR-α1、LXR-α2和 LXR-α3[1]。LXR-α1分布于除睪丸以外的絕大多數(shù)組織中，LXR-α2主要分布于睪丸中，LXR-α3在肺臟、甲狀腺和脾中有一定的表達(dá)。這3種變異體均可與DNA結(jié)合，LXR-α2引起的轉(zhuǎn)錄活性明顯低于 LXR-α1，LXR-α3不能與配體結(jié)合引起轉(zhuǎn)錄，LXR-α3有可能拮抗其他亞型的功能。LXRs具有典型的核受體結(jié)構(gòu)，即氨基端配體非依賴(lài)的轉(zhuǎn)錄活化域(activation function domain，AF1)，與視黃醛X受體(RXR)形成 LXR/RXR異源二聚體，通過(guò)募集輔助抑制子抑制轉(zhuǎn)錄活性;DNA結(jié)合域(DNA bound domain，DBD)包含 2個(gè)鋅指結(jié)構(gòu);鉸鏈區(qū)(hinge region);配體結(jié)合域(ligand bound domain，LBD)，與特異性配體結(jié)合，并與相應(yīng)受體形成異源二聚體;羧基端配體依賴(lài)的轉(zhuǎn)錄活化域(AF2)，與配體結(jié)合后激活轉(zhuǎn)錄(圖 1)。

圖1 LXRs結(jié)構(gòu)示意圖

2 LXRs配體

根據(jù)LXRs配體來(lái)源的不同將其分為天然配體和人工配體。天然配體包括天然的氧化固醇(oxysterol)，如:20(S)-羥基膽固醇、22(R)-羥基膽固醇、24(S)-羥基膽固醇、27-羥基膽固醇和24(S)、25-環(huán)氧膽固醇。作為 LXRs的體內(nèi)配體，氧化固醇激活LXRs，活化的LXRs能在肝臟抑制膽固醇合成的限速酶羥甲戊二酰輔酶A還原酶(HMG-CoA還原酶)的表達(dá)，減少膽固醇的產(chǎn)生，同時(shí)它還能上調(diào)膽汁酸經(jīng)典合成途徑限速酶——膽固 醇 7a 羥 化 酶 (cholesterol 7a hydroxylase，CYP7A 1)的表達(dá)，加速膽固醇向膽汁酸轉(zhuǎn)化。LXRs可誘導(dǎo)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ABCA 1、ABCG1)表達(dá)，促進(jìn)外周組織膽固醇向肝臟逆向轉(zhuǎn)運(yùn)。T 0901317、GW3965是LXRs的高親和力非甾體類(lèi)人工合成配體，通常用于實(shí)驗(yàn)研究。T0901317在半數(shù)有效濃度(EC50)約為 20 nmol/L時(shí)激活 LXR-α和 LXR-β。GW3965與LXR-β的親和力(EC50=30 nmol/L)比 LXR-α(EC50=190 nmol/L)要高。T 0901317不是LXR特異性激活劑，它還可以激活孕烷受體(the pregna-ne X receptor，PXR)、法尼酯X受體[2]，但是T 0901317對(duì)于這二者的親和力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 LXR(EC50=4～7μmol/L)。其他人工合成的LXR激活劑還有:羅漢松酸衍生物 APD(Acetyl-podocarpic dimer，APD)，可以低濃度激活 LXR-α和 LXR-β;吲哚生物堿蕈青霉素(paxilline)，由真菌產(chǎn)生，是第1個(gè)被發(fā)現(xiàn)的 LXR激活劑，與22(R)-羥基膽固醇相似，但由于蕈青霉素的毒性作用，故不適于體內(nèi)研究，另外，它還是鈣離子激活鉀通道的拮抗劑。Riccardin C是一種天然的非類(lèi)固醇類(lèi)復(fù)合物，從獐耳細(xì)辛屬分離得到，它既是 LXR-α激活劑，又是 LXR-β拮抗劑[3]。大量LXRs天然配體的發(fā)現(xiàn)和人工配體的合成為人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)LXRs的生物學(xué)功能提供了更加有效的手段。

3 LXRs的活性調(diào)節(jié)

3.1 類(lèi)維甲酸X受體(retinoid X receptor，RXR)調(diào)節(jié) RXR具有α、β和γ3種亞型，每種亞型在各種組織和細(xì)胞中的表達(dá)有所不同，通過(guò)自身形成的同源二聚體，或與其他核受體組成的異源二聚體，參與細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。通常情況下，LXR與RXR形成異源二聚體，并與輔助抑制因子結(jié)合成復(fù)合物，抑制轉(zhuǎn)錄活性，此途徑由組蛋白脫乙酰基酶和染色體修復(fù)相關(guān)基因介導(dǎo)。當(dāng)LXR或RXR激活劑與LXR結(jié)合后，使LXR/RXR異源二聚體空間構(gòu)象發(fā)生改變，與輔助抑制子脫離、去抑制，并募集輔助激活因子，再通過(guò)與相應(yīng)靶基因啟動(dòng)子上的LXR反應(yīng)元件上結(jié)合，激活靶基因的轉(zhuǎn)錄(圖2)。LXR∶RXR異源二聚體中，RXR的配體 9-順式維甲酸(9-cis-RA)或LXR的配體(天然或人工配體)均可激活二聚體復(fù)合物，而兩者的共同參與則對(duì)異源二聚體的激活起到協(xié)同增效作用[4]。

3.2 PPARs調(diào)節(jié) PPARs是核受體超家族成員，有3種亞型[5]:PPAR-α、PPAR-β和 PPAR-γ。 PPAR-α在肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞、腸上皮細(xì)胞、肺泡細(xì)胞和腎近曲小管上皮細(xì)胞表達(dá)較高，主要與脂代謝有關(guān);PPAR-γ在肺部的單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肺泡及氣道上皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞有著廣泛表達(dá)[6]。有研究發(fā)現(xiàn)，LXR表達(dá)受PPARs核受體表達(dá)的影響，激活PPAR-α和PPAR-γ后可以增加LXR的表達(dá)，PPAR-α激活劑Wy14643、PPAR-γ激活劑羅格列酮可以增加大鼠肝臟LXR-αm RNA和蛋白質(zhì)水平的表達(dá)。體外研究表明，PPAR-α激活劑可以作用于LXR-α靶基因中5′端的過(guò)氧化物酶反應(yīng)元件(PPRE)增加大鼠離體肝細(xì)胞LXR-α表達(dá)。

3.3 其他類(lèi)物質(zhì)的調(diào)節(jié) 脂肪酸類(lèi)是LXR-α內(nèi)源性激活劑，它們也可以增加LXR-α表達(dá)。高脂肪餐與血漿脂肪酸水平有關(guān)，可以上調(diào)大鼠肝臟 LXR-α的表達(dá)。在體外研究中，多種飽和、不飽和脂肪酸均能增加大鼠肝細(xì)胞瘤中 LXR-α的表達(dá)。胰島素也可以增加體內(nèi)、體外肝細(xì)胞LXR-α的表達(dá)水平，它表明胰島素在肝脂肪形成中的刺激作用有可能部分通過(guò)LXRs介導(dǎo)。17β雌二醇作用于體外培養(yǎng)的人類(lèi)T HP-1巨噬細(xì)胞中可以降低 LXR-α(非 LXR-β)表達(dá)。幾項(xiàng)研究已經(jīng)證實(shí)，在體內(nèi)、外由脂多糖誘導(dǎo)的肝、腎、脂肪組織的炎癥反應(yīng)降低了LXR-α和異源二聚體配偶體 RXRα的表達(dá)[7-9];白細(xì)胞介素-10在體外培養(yǎng)的T HP-1巨噬細(xì)胞中可以激活 LXR-α表達(dá)[10]。

圖2 LXR/RXR異源二聚體調(diào)控基因表達(dá)的2種模式

4 LXRs及其配體的抗炎作用

有研究表明LXR-α具有抗炎活性[11]。通過(guò)對(duì)炎癥介質(zhì)、炎癥因子和基質(zhì)金屬蛋白酶 9(matrix metalloproteinase，MMP-9)表達(dá)的調(diào)控，參與機(jī)體炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)[12-13]。在由LPS和細(xì)菌所誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中，LXRs抑制巨噬細(xì)胞凋亡，負(fù)向調(diào)節(jié)促炎因子基因表達(dá)[14];在吸入 LPS所致的雌性C57BL/6肺炎鼠模型中，活化LXR-α后觀察到中性粒細(xì)胞在肺內(nèi)的滲出減少，肺泡灌洗液中TNF-α表達(dá)下降，表明活化的LXR-α降低了機(jī)體的過(guò)度炎癥反應(yīng)，從而證實(shí)LXR-α在調(diào)節(jié)肺的天然免疫方面有著重要作用[15];LXR激動(dòng)劑可抑制多種炎性介質(zhì)，如環(huán)氧化酶-2(cycloxygenase-2，COX-2)、IL-1、IL-6、MMP-9、髓過(guò)氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)、細(xì)胞因子如單核細(xì)胞趨化蛋白 1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)和MCP-3、巨噬細(xì)胞炎性蛋白1β(macrophage inflammatory protein-1β ，MIP-1β)、干擾素誘生蛋白 10(interferon inducible protein-10，IP-10)、前列 腺 素 E2(prostaglandin E2，PGE2)等[16];在由巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞所介導(dǎo)的慢性炎癥性肺部疾病(哮喘、慢性阻塞性肺疾病)中，LXR-α激活劑 T 0901317作用于人類(lèi)氣道平滑肌(h ASM)細(xì)胞后，可下調(diào) COX-2、誘生型一氧化氮合酶、單核細(xì)胞趨化蛋白、巨噬細(xì)胞中MMP-9和IL-6的表達(dá)，阻斷粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)和粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)的釋放，同時(shí)也能抑制h ASM細(xì)胞的增生，從而影響炎癥引起的氣道重塑進(jìn)程[17]。另有體外研究表明，在脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄研究中，激活LXR可以下調(diào)COX-2、誘生型一氧化氮合酶、IL-6等炎癥介質(zhì)的表達(dá)。LXR激活劑作用于人單核巨噬細(xì)胞，可以抑制TNF-α和IL-1β在核酸和蛋白質(zhì)水平上的表達(dá)[18];連續(xù)5 d給小鼠鼻飼LXR激活劑 T 0901317(50 mg/kg)后吸入 LPS(300μg/m L，20 min)，在2、8、24 h從小鼠骨髓中提取白細(xì)胞檢測(cè)白細(xì)胞對(duì)細(xì)胞因子IL-8的趨化作用，發(fā)現(xiàn)治療組較正常對(duì)照組有顯著下降，表明激活LXR可能在肺部炎癥與宿主防御方面發(fā)揮著調(diào)節(jié)作用[19]。激活LXRs能減少吸入LPS誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞在肺內(nèi)的趨化聚集，減少中性粒細(xì)胞分泌各種炎性細(xì)胞因子對(duì)肺臟的損傷。LXRs有可能作為治療肺炎性疾病的靶點(diǎn)[20-21]。LXRs激動(dòng)劑在膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型中，可以減輕關(guān)節(jié)炎癥狀，抑制關(guān)節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展[22]。

5 LXRs及其配體抗炎作用的可能機(jī)制

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)活化后的LXRs具有抗炎活性，但是其作用機(jī)制尚不明確，可能通過(guò)以下途徑:(1)核受體的活化可能與ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ABCA-1)和炎癥因子的表達(dá)調(diào)節(jié)具有關(guān)聯(lián)性[23];(2)LXR激活劑可能影響NF-κB的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑[12-13];(3)LXR激活劑可能通過(guò)抑制AP-1轉(zhuǎn)錄通路而發(fā)揮抗炎作用[24];(4)LXR激動(dòng)劑可能招募輔抑制因子引起抗炎作用，或者通過(guò)影響其他炎癥信號(hào)通路、轉(zhuǎn)錄因子或誘導(dǎo)抗炎介質(zhì)產(chǎn)生而發(fā)揮抗炎活性[25]。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，LXRs是一種配體激活的核受體轉(zhuǎn)錄因子，具有多種生物學(xué)功能。近期許多研究表明 LXRs及其激活劑作用于炎性信號(hào)轉(zhuǎn)錄途徑的多個(gè)環(huán)節(jié)，調(diào)控炎癥介質(zhì)、炎癥因子和MMP-9表達(dá)，減輕毒血癥癥狀，具有抗炎作用。目前，在以巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞所介導(dǎo)的慢性炎癥性肺部疾病(哮喘、慢性阻塞性肺疾病)已有一定的研究。由于LXRs結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)雜性，現(xiàn)仍有許多未知領(lǐng)域，如LXRs配體抗炎的分子機(jī)制、臨床應(yīng)用LXRs配體治療炎癥性疾病的可行性，尤其對(duì)于本質(zhì)為炎癥和免疫調(diào)節(jié)功能異常的ALI/A RDS的研究，有待于進(jìn)一步闡明。相信隨著以上問(wèn)題的逐步解決，LXRs配體將會(huì)為急性肺損傷提供一種新的治療手段。

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