PPAR-γ功能的研究進展

徐世文，櫻 桃，李 術

（東北農業大學動物醫學學院，哈爾濱 150030）

過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（Peroxisome proliferator activated receptors-γ，PPAR-γ）是具有多種功能的細胞器，如參與脂肪酸的氧化等。過氧化物酶體功能缺陷可以引起多種疾病。過氧化物酶體能在許多結構不同的化學物質作用下增生，這些物質被稱為過氧化物酶體增殖劑（Peroxisome proliferators,PPs）[1]。過氧化物酶體增殖因子活化受體是由Isseman和Green于1990年首先在老鼠身上發現的[2]。PPAR-γ屬Ⅱ型核受體超家族成員，主要表達在棕色和白色脂肪組織及小腸組織中，是參與調節糖、脂質代謝的重要因子，具有調控細胞分化、脂肪的儲存和調節胰島素的作用[3]，參與炎癥、細胞凋亡等病理過程[5]。還有試驗顯示T、B淋巴細胞中表達PPAR-γ mRNA、PPAR-γ及其相關配體在免疫中起重要作用[6]。此外，研究表明PPAR-γ還跟腫瘤的治療有關[4]。

1 PPAR-γ的分子結構及其配基

人PPAR-γ基因位于第3號染色體3p25位，鼠PPAR-γ位于第6號染色體E3F1位。人與小鼠PPAR-γ基因全長均大于100 kb，由于啟動子和外顯子A1、A2及B1拼接方式不同，PPAR-γ mRNA存在4種亞型，即PPAR-γ、PPAR-γ2、PPAR-γ3和PPAR-γ4。其中PPAR-γ1、3、4 mRNA生成相同的產物PPAR-γ；PPAR-γ2 mRNA生成一個NH2端有個28個氨基酸的蛋白質。人PPAR-γ1由477個氨基酸組成，鼠則只有475個，人PPAR-γ1 mRNA的外顯子A2與共同外顯子1之間拼接，會在相當于其他種屬上游6個核苷酸位置，即共同外顯子1的起始處產生一個AUG翻譯起始密碼子，從而導致PPAR-γ1蛋白質的N末端比鼠多兩個氨基酸。人PPAR-γ2氨基末端比PPAR-γ1多28個氨基酸，由505個氨基酸組成。鼠PPAR-γ2氨基末端比PPAR-γ1多30個氨基酸。人PPAR-γ3與PPAR-γ1一樣由477個氨基酸組成[7]。

PPAR-γ存在多種配體，分為天然配體和合成配體兩大類。天然配體主要以多不飽和脂肪酸及其衍生物為代表，如15-脫氧前列腺素J2（15d-PGJ2）及白三烯，來源于飲食及機體的代謝產物。15d-PGJ2是PGJ2的代謝產物，是最先報道的PPAR-γ的配體。研究表明，它是PPAR-γ親和力最強的內源性配體，它具有抗炎癥和抗腫瘤活性的作用。在探尋天然的PPAR-γ配體過程中，發現了合成配體主要有治療糖尿病的噻唑烷酮類化合物（Thiazolidinediones,TZDs），又稱格列酮類，包括羅格列酮、曲格列酮、吡格列酮等。一些非甾體抗炎藥物如消炎痛、芬布芬、布洛芬等也能作為配體與PPAR-γ相結合[8]。

2 PPAR-γ的組織分布

在成年動物PPAR-γ在脂肪組織、大腸中表達量較高，肝、心、腎為中等量表達。PPAR-γ1是PPAR-γ的主要形式，PPAR-γ1表達范圍相對廣泛，PPAR-γ2表達范圍較窄，主要在脂肪組織中表達，有研究顯示爪蟾PPAR2γ呈限制性表達，與此相似嚙齒動物脂肪組織是PPAR-γ主要表達區，腸粘膜（盲腸和結腸）有較高表達，在淋巴組織如脾中含量也很多[9-10]。另外PPAR2γ也低量表達于視網膜和骨骼肌。人類hPPAR-γ1和hPPAR-γ2在脂肪組織表達較高，在骨骼肌表達較低，在肝臟和心臟中也有hPPAR-γ1的表達[11-12]。PPAR-γ3僅在巨噬細胞和大腸中表達[13]。

近幾年來，一些學者開始開展了對畜禽PPARs基因在組織中表達情況的研究。在禽類研究表明，PPAR-γ基因幾乎在雞的所有組織中都有表達，如脂肪、腦、腎臟、脾臟、心臟、肺臟、食道、胃（肌胃與腺胃）、腸道（小腸與大腸）、肝臟、骨骼肌及卵巢[14-16]，但研究結果并不一致。Sato等研究表明[14]，在雞肝臟與骨骼肌中存在PPAR-γ基因的表達，但Meng等的研究卻證實PPAR-γ基因在肝臟與骨骼肌內并不表達[15]。Wang等證實PPAR-γ在雞脾臟、法氏囊和胸腺均表達[18]。Sundvold等對豬10種組織PPARs的Northern blot檢測發現PPAR-γ限制性表達于脂肪組織和脾[17]。

3 不同物種之間PPAR-γ基因編碼區核苷酸序列比對分析

利用DNAMAN和DNASTAR軟件分析GenBank上人（NM_001172698.1）、熊貓（XM_002921267.1）、牛（NM_181024.2）、兔（U84893.1）、爪蟾（XM_002936698.1）、小鼠 （NM_001127330.1）、野豬（NM_214379.1）、綿羊 （NM_001100921.1）、雁（AF481798.1）和原雞（AF163811.1）PPAR-γ基因編碼區核苷酸序列（見表1）。結果表明，不同物種間PPAR-γ基因編碼區相似性百分數有所差異，尤其是爪蟾和其他物種間的差異性很大，在和9個物種比對結果中，與牛的同源性最大，但同源性只有49.3%。其他9個物種差異范圍為81.0%～98.4%。其中牛和綿羊的相似性百分數最高為98.4%，其次是雁和原雞的相似性百分數達97.4%，同源性較高；人與其他8個物種（除爪蟾）間相似性百分數均較高，為85.4%～93.6%。六個哺乳動物物種小鼠、人、豬、綿羊、牛、兔、熊貓之間的CDS區比較結果表明，同源性都在89%以上，而與雁、雞對比，同源性分別為82.9%和81%。

4 不同物種PPAR-γ氨基酸序列

用DNAMAN對除爪蟾外的9個物種氨基酸序列進行比較，結果（見圖1）顯示同源性為89.68%。在第162～314位氨基酸同源性最高。在此區域內兔子的第174位為絲氨酸，其他物種的第174位氨基酸都是甘氨酸；雁的第235位氨基酸為脯氨酸而其他物種的均為絲氨酸，除了這兩個氨基酸以外其他氨基酸同源性為100%。從結果可推測出這一區域親水性比較高，有可能存在抗原表位。由圖2可知，牛和綿羊PPAR-γ氨基酸同源性高達99.8%；雁和雞的同源性為98.5%；人和鼠的同源性大98.3%。這表明PPAR-γ基因CDS區是高度保守的序列。

表1 10個物種核苷酸序列的同源性Table 1 Homology of nucleotide sequence among ten species（%）

圖1 9種動物PPAR-γ基因氨基酸序列比對結果Fig.1 Homology of amino acid sequence among nine species

圖2 10種動物的PPAR-γ基因氨基酸序列相似性百分數Fig.2 Homology of amino acid sequence among ten species

5 PPAR-γ的功能

5.1 PPAR-γ在炎癥反應中的作用

PPAR-γ在許多動物炎癥模型中能緩解炎癥反應，因而研究提出了PPAR-γ及其配體可能對緩解對炎癥反應有一定作用的推論。賴長華等試驗結果表明[19]，LPS刺激在導致斷奶仔豬IL-1、IL-6和TNF-α mRNA表達水平升高的同時，也使PPAR-γmRNA表達量升高。Leininger等以豬為動物模型的試驗顯示[20]，PPAR-γ在外周血白細胞中有表達，且PPAR-γ1異構體比PPAR-γ2多。PPAR-γ激動劑亦可誘導B細胞凋亡，抑制B細胞活性和增殖反應，抑制巨噬細胞活化并下調TNF-α、IL-1、IL-6等多種炎癥細胞因子的表達。Gilroy等在大鼠胸膜炎模型上證實[21]，PGD2與15d-PGJ2作為COX-2的抑制劑，具有抗炎作用。進一步研究發現，用15d-PGJ2或噻唑烷二酮藥物治療可抑制許多炎癥介質（包括明膠酶B、IL-6、TNF-α與IL-1β）。從這些研究結果能推測出，PPAR-γ在炎癥反應中可能起到重要的調控作用。

5.2 PPAR-γ在免疫調節中的作用

在免疫調節方面，Vast等研究證實PPAR-γ在巨噬細胞的分化上具有重要的作用[22]。Szatmari在人與鼠上的研究還表明，PPAR-γ可以調節樹突狀細胞的成熟與功能，該細胞是一種與巨噬細胞有著密切關聯的抗原呈遞細胞[23]。Gosset，Faveeuw等對于PPAR-γ功能的研究也表明，PPAR-γ信號影響著吞噬作用、細胞因子的生成及抗原呈遞[24-25]。對于PPAR配體活化的人樹突狀細胞表達的分析表明，PPAR-γ對樹突狀細胞發育與功能的影響是直接通過脂類代謝完成的，而不是通過反式阻抑作用[26]。Bensinger and Tontonoz等證實了，哺乳動物PPAR-γ同時參與脂質代謝與免疫調節[27]。Wang等研究了冷應激對雛雞脾臟、胸腺、法氏囊及血液淋巴細胞內PPAR-γ基因表達的影響[18]，結果證實了PPAR-γ基因可能在雛雞免疫系統的能量代謝與免疫調節上發揮著重要作用。這些研究結果表明，PPAR-γ信號是重要的免疫調節途徑。

5.3 PPAR-γ在脂類代謝中的作用

PPAR-γ是脂肪組織發育的中心調控劑，其信號通路影響細胞和組織脂肪代謝。Tontonoz等首次證明PPAR-γ在脂肪生成中的作用[28]。目前對PPAR的靶基因的研究和鑒定主要集中在肝細胞和脂肪細胞，肝臟能夠調控與脂類代謝緊密相關的脂肪酸、甘油三脂和酮體，通過調控脂肪酸的吸收、酯化滿足機體需要[29]。脂肪組織是機體能量儲存以及利用的重要場所，主要維持機體的能量代謝平衡和糖類、脂類代謝的穩定。PPAR-γ調控多種在脂類代謝不同途徑的基因表達[30]，包括脂肪酸轉運、細胞吸收、細胞內脂肪酸結合以及分解（β氧化和ω氧化）和貯存；參與脂肪細胞的生成和轉化在調節肝臟脂肪生成和肝外脂肪沉積中起重要作用。Beatrice等報道[31]，PPAR可增加脂肪酸轉運蛋白和脂肪酸轉運酶的表達，刺激細胞對脂肪酸的攝入和向脂酰CoA的轉化。PPAR是調控肝臟脂肪酸氧化酶基因表達的轉錄因子。

此外，有研究發現PPAR-γ是動物表皮形成、胎盤正常分化的必要因素。PPAR-γ能參與眾多疾病的發展過程。在腫瘤、胰腺炎、肺炎風濕性關節炎、肝臟損傷、腎臟疾病中PPAR-γ起著舉足輕重的作用。也有報道證實PPAR-γ有神經保護作用。

6 結果與展望

自PPAR-γ被發現到現在，人們對其進行了大量的研究，而且合成了多種該受體的激動劑，有一些已經應用于臨床治療。許多研究者進行體內和體外試驗，均觀察到PPAR-γ受體激動劑對很多疾病有良好的治療作用。另外，PPAR-γ在免疫調節、炎癥反應中的作用也是最近研究的熱點。目前對PPAR-γ的研究大部分都集中在人類醫學領域。在畜禽方面的研究較少，若能全面地揭示PPAR-γ功能，將其應用到畜禽病的研究當中是以后探索的目標和重點。還有PPAR-γ基因在不同物種組織中的分布情況還有待于完善。

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