轉(zhuǎn)錄因子碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白研究進(jìn)展

張明捷 陳寒蓓

Yamashita等[1]于2001年發(fā)現(xiàn)了一種與碳水化合物反應(yīng)元件(carbohydrate response element，ChoRE)結(jié)合的蛋白質(zhì)，將其命名為碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(carbohydrate response element binding protein，ChREBP)。ChREBP在哺乳動物的各種組織中廣泛表達(dá)，在肝臟、脂肪組織、小腸、肌肉和腎等組織中有較高的表達(dá)[2]。ChREBP是葡萄糖信號途徑中的轉(zhuǎn)錄因子，它直接激活多個(gè)參與糖酵解和脂肪合成基因的表達(dá)，對于調(diào)控體內(nèi)糖、脂肪代謝具有十分重要的作用。

1 ChREBP的分子生物學(xué)特性

參與肝臟糖酵解及脂質(zhì)合成的多種酶受碳水化合物的調(diào)控。葡萄糖能夠刺激肝臟丙酮酸激酶(liver pyruvate kinase，LPK)和脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，F(xiàn)AS)等糖脂代謝相關(guān)酶的基因轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)化為脂肪。最初的研究發(fā)現(xiàn)，LPK等葡萄糖反應(yīng)性基因的啟動子區(qū)存在著由間隔5bp的2個(gè)E盒(CAC GGG和CCC GTG)組成的ChoRE，其介導(dǎo)了葡萄糖對靶基因的轉(zhuǎn)錄激活作用[3]。2001年，Yamashita等首先分離純化到與LPK啟動子區(qū)ChoRE特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)，將其命名為ChREBP。

ChREBP屬于堿性螺旋-環(huán)-螺旋-亮氨酸拉鏈(basic helix-loop-helic/leucine zipper，bHLH-ZIP)轉(zhuǎn)錄因子家族，能夠識別靶基因中的Ebox序列。大鼠來源的ChREBP蛋白由864個(gè)氨基酸殘基組成，相對分子質(zhì)量為946 000。ChREBP蛋白序列在不同類哺乳動物組織中具有高度同源性，人、大鼠和小鼠來源的ChREBP有82%的同源性[4]。ChREBP蛋白包含有多個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域，主要包含以下結(jié)構(gòu)域[5]：N末端的核定位信號(nuclear localization signal，NLS)、C末端的b/HLH/Zip結(jié)構(gòu)域、富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域(proline-rich domain，Pro-rich)和亮氨酸鋅指樣結(jié)構(gòu)域(leucine-zipper-like domain，Zip-like)。此外，還含有4個(gè)與其活性密切相關(guān)的磷酸化位點(diǎn)：cAMP依賴蛋白激酶(cAMP-dependent protein kinase，PKA)和AMP激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)的磷酸化位點(diǎn)(圖1)。

圖1 ChREBP結(jié)構(gòu)圖[6]

2012年，Herman及其同事發(fā)現(xiàn)了一種ChREBP的新型異構(gòu)體，稱為ChREBP-β[7]，作者從1a起始位點(diǎn)翻譯產(chǎn)生了全長864個(gè)氨基酸的蛋白(ChREBP，更名為ChREBP-α)，而在位于外顯子4的下一個(gè)起始位點(diǎn)開始，翻譯產(chǎn)生包含687個(gè)氨基酸的蛋白(ChREBP-β)。葡萄糖刺激ChREBP表達(dá)存在前饋機(jī)制，葡萄糖首先誘導(dǎo)ChREBP-α的轉(zhuǎn)錄，其反式激活ChREBP-β的轉(zhuǎn)錄，而后者則是更有效的轉(zhuǎn)錄激活因子。這種機(jī)制表明ChREBP-α不調(diào)節(jié)其自身的表達(dá)，而是有效地誘導(dǎo)另一種ChREBP同種型的表達(dá)。目前尚不清楚ChREBP-α的作用是否限于ChREBP-β，或兩種同工型是否與其靶基因的ChoRE相互作用并協(xié)同結(jié)合。

2 ChREBP表達(dá)調(diào)控和活性調(diào)節(jié)

2.1 ChREBP基因轉(zhuǎn)錄的表達(dá)調(diào)節(jié) ChREBP的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用有賴于Max樣蛋白X(Max like protein X，Mlx)的存在。ChREBP必須與Mlx形成異二聚體后，才能與靶基因的ChoRE結(jié)合，發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用[8]。因此，Mlx是ChREBP重要的功能伴侶。Iizuka等[9]研究發(fā)現(xiàn)，給予Mlx的顯性負(fù)突變體，體內(nèi)能抑制脂肪合成過程酶的表達(dá)，從而改善糖尿病小鼠的糖脂代謝。

2.1.1 轉(zhuǎn)錄因子肝X受體(liver X receptors，LXR)核受體LXR對ChREBP的基因轉(zhuǎn)錄具有激活作用。LXR是脂質(zhì)合成過程中的重要調(diào)節(jié)因子，能被固醇所激活，可與維甲酸X受體形成異二聚體，作用于靶基因啟動子的RXR/LXR DNA位點(diǎn)，從而調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。Cha等[10]研究發(fā)現(xiàn)LXR激動劑能夠上調(diào)肝臟ChREBP及其靶基因LPK的表達(dá)，提示LXR可通過調(diào)節(jié)ChREBP來促進(jìn)肝臟脂質(zhì)合成，在轉(zhuǎn)錄水平直接調(diào)控ChREBP的表達(dá)。Mitro等[11]研究認(rèn)為，葡萄糖可以激活LXR的表達(dá)，經(jīng)過高糖處理的HepG細(xì)胞內(nèi)ChREBP mRNA的表達(dá)水平可升高1倍，故葡萄糖是LXR的配體。但是Denechaud等[12]發(fā)現(xiàn)在LXRα/β聯(lián)合基因敲除小鼠肝臟，葡萄糖誘導(dǎo)的ChREBP、ACC、FAS基因表達(dá)與野生小鼠相比無差異，據(jù)此推斷，LXR并不是葡萄糖誘導(dǎo)肝臟脂質(zhì)合成基因表達(dá)所必需。

2.1.2 多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFA)PUFA對CHREBP的轉(zhuǎn)錄具有負(fù)調(diào)節(jié)作用。PUFA是肝內(nèi)糖酵解和脂肪從頭合成過程中的抑制劑，抑制糖酵解及脂肪合成相關(guān)基因的表達(dá)如肝臟丙酮酸激酶(liver pyruvate kinase，LPK)和脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，F(xiàn)AS)和乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase，ACC)，從而PFUA促進(jìn)合成及儲存的脂肪酸氧化降解，是脂肪酸合成及降解的轉(zhuǎn)化調(diào)節(jié)劑。Dentin等[13]通過體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)PFUA抑制CHREBP的活性，PFUA可加速CHREBP mRNA的降解，并且可改變CHREBP從胞質(zhì)到核內(nèi)的轉(zhuǎn)移。

2.1.3 甲狀腺激素、內(nèi)毒素及細(xì)胞因子Hashimoto等[14]通過飲食改變和注射甲狀腺激素構(gòu)建甲狀腺中毒小鼠模型，發(fā)現(xiàn)甲狀腺激素可通過TR-β1上調(diào)肝臟CHREBP mRNA及蛋白水平的表達(dá)。對ChREBP啟動子上可能存在的LXR結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，LXRE2的作用更為強(qiáng)大。在人類Hepal-6細(xì)胞和HepG2細(xì)胞中也證實(shí)了甲狀腺激素可以上調(diào)ChREBP mRNA和蛋白的表達(dá)水平，此過程由LXR調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)方式與小鼠有很大差異。

Feingold等[15]發(fā)現(xiàn)在普通及高糖飲食情況下，內(nèi)毒素、脂多糖(LPS)均可使肝臟ChREBP的表達(dá)下調(diào)；此外，酵母多糖和松節(jié)油也可下調(diào)肝臟ChREBP及其靶基因的表達(dá)；TNF-α和IL-1β能降低肝臟中ChREBP的表達(dá)。

Chau GC等[16]的最新研究則發(fā)現(xiàn)，缺乏哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)的小鼠，表現(xiàn)出胰島β細(xì)胞團(tuán)塊減少和胰島體積縮小。其機(jī)制是由于mTOR與ChREBP-Max樣蛋白復(fù)合物相關(guān)聯(lián)，并抑制了其轉(zhuǎn)錄活性。Chau等[16]也證明了mTOR可以通過與ChREBP-Mlx復(fù)合物相結(jié)合來調(diào)節(jié)凋亡機(jī)制以抑制TXNIP，減少β細(xì)胞凋亡及氧化應(yīng)激，從而保護(hù)糖尿病環(huán)境中的胰腺β細(xì)胞。

2.2 ChREBP的活性調(diào)節(jié)

2.2.1 ChREBP的磷酸化對其活性的調(diào)節(jié)ChREBP活性的調(diào)節(jié)主要發(fā)生在DNA結(jié)合或轉(zhuǎn)錄活性的激活及從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)移兩個(gè)方面。ChREBP含有的磷酸化位點(diǎn)為Ser196、Ser626、Thr666和Ser568。Ser196位點(diǎn)主要調(diào)控ChREBP核質(zhì)間轉(zhuǎn)移，而Ser626、Thr666和Ser568位點(diǎn)主要參與ChREBP結(jié)合DNA活性的調(diào)節(jié)[2]。蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)對Ser196位點(diǎn)磷酸化作用可使ChREBP停留在細(xì)胞質(zhì)中，而Ser196位點(diǎn)磷酸化的ChREBP經(jīng)蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)去磷酸化后，進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)。Thr666位點(diǎn)被PKA磷酸化后，ChREBP結(jié)合DNA的活性消失，而無活性的ChREBP經(jīng)過PP2A去磷酸化后，結(jié)合DNA的活性又被激活。Ser568是AMP激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)的特異性磷酸化位點(diǎn)，Ser568的磷酸化導(dǎo)致ChREBP結(jié)合DNA活性的喪失。而Ser626位點(diǎn)對調(diào)節(jié)ChREBP結(jié)合DNA的活性中僅起輔助作用。葡萄糖通過旁路代謝產(chǎn)物5-磷酸木酮糖促使細(xì)胞質(zhì)中ChREBP的Ser196位點(diǎn)去磷酸化并進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)。ChREBP進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)后，葡萄糖通過核PP2A催化Thr666位點(diǎn)去磷酸化，激活無活性的ChREBP，在Ser196和Thr666去磷酸化后，活性的ChREBP與LPK基因ChoRE序列結(jié)合，激活LPK基因轉(zhuǎn)錄[17]。

2.2.2 葡萄糖傳感組件(glucose-sensing module，GSM)對其活性的調(diào)節(jié) Tsatsos等[18]認(rèn)為葡萄糖對ChREBP的調(diào)節(jié)并不依賴于PKA的磷酸化作用，而是通過另外的機(jī)制促進(jìn)ChREBP表達(dá)。他們發(fā)現(xiàn)，低糖和高糖作用并不改變ChREBP的磷酸化水平，ChREBP磷酸化位點(diǎn)突變后，仍能對葡萄糖做出應(yīng)答。Li等[19]認(rèn)為葡萄糖對ChREBP的調(diào)控受GSM調(diào)節(jié)。GSM由低糖抑制區(qū)(LID)和葡萄糖反應(yīng)活化保守元件(GRACE)2部分組成；低糖時(shí)，LID抑制GRACE的活性，高糖時(shí)，GRACE抑制LID的活性，認(rèn)為GSM以這種方式調(diào)節(jié)ChREBP對葡萄糖的敏感性。ChREBP-α是全長ChREBP蛋白，而較短的同種型ChREBP-β則缺乏大部分LID，僅作為組成型活性蛋白，其表達(dá)與葡萄糖濃度無關(guān)[20]。

Dentin等[21]認(rèn)為葡萄糖的代謝產(chǎn)物導(dǎo)致了ChREBP的活化，利用葡萄糖激酶(GK)敲除小鼠模型證實(shí)，GK的催化產(chǎn)物6-磷酸葡萄糖在ChREBP的活化及核內(nèi)轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。

2.2.3 ChREBP的乙酰化對其活性的調(diào)節(jié)Bricambert等[22]研究認(rèn)為組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(histone acetyltransferase，HAT)的共激活物p300和鹽誘導(dǎo)基因 (Salt induced kinase2，SIK2)兩者共同作為ChREBP上游調(diào)節(jié)物以調(diào)節(jié)ChREBP的活性。ChREBP主要的乙?；稽c(diǎn)為Lys672，其位于ChREBP的DNA結(jié)合區(qū)域中，將Lys672位點(diǎn)突變后，ChREBP的DNA結(jié)合和轉(zhuǎn)錄激活活性都會有明顯的降低?？梢酝茢郈hREBP的乙?；瘜ζ渥饔糜诎谢虻膯幼邮切枰?。

2.2.4 肝受體同源物1(LRH-1)對其活性的調(diào)節(jié)近年來，Oosterveer MH的研究也提出，作為膽固醇代謝和膽汁酸穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)劑的LRH-1已經(jīng)被認(rèn)為是GK-ChREBP軸的上游調(diào)節(jié)因子，并作為響應(yīng)于葡萄糖的肝代謝的新型調(diào)節(jié)劑[23]。這些發(fā)現(xiàn)表明ChREBP活性也可以通過LHR-1激活劑和/或抑制劑進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3 ChREBP的功能

3.1 ChREBP在肝臟中的功能 在肝臟中，存在許多參與碳水化合物和脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵酶，其轉(zhuǎn)錄水平會被高碳水化合物飲食等因素誘導(dǎo)。這些酶包括用于糖酵解的葡萄糖激酶(GK)和丙酮酸激酶(L-PK)，ATP檸檬酸裂解酶，乙酰輔酶A羧化酶(ACC)，脂肪酸合成酶(FAS)和用于脂肪生成的硬脂酰CoA去飽和酶(SCD1)以及用于戊糖磷酸途徑的葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PDH)(圖2)[20]。當(dāng)體內(nèi)攝入過多的碳水化合物時(shí)，在葡萄糖和胰島素的作用下，肝臟能通過從頭脂肪生成途徑將多余的碳水化合物轉(zhuǎn)化為三酰甘油，后者被運(yùn)送至肝外的脂肪組織中貯存。在葡萄糖調(diào)節(jié)肝臟糖酵解與脂肪生成的過程中，ChREBP發(fā)揮了主要作用。

ChREBP是直接激活LPK的主要轉(zhuǎn)錄因子，通過激活LPK的表達(dá)，促進(jìn)肝臟糖酵解。體外利用原代培養(yǎng)的小鼠肝細(xì)胞研究表明，過表達(dá)ChREBP能夠上調(diào)其LPK的表達(dá)水平；而利用RNA干擾的方法，下調(diào)ChREBP的表達(dá)則可阻斷高濃度葡萄糖誘導(dǎo)的LPK基因的表達(dá)上調(diào)[1]。染色質(zhì)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)證實(shí)，ChREBP能與LPK等靶基因的啟動子序列結(jié)合[24]。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)[2]，在正常飲食條件下，ChREBP基因敲除小鼠的LPK表達(dá)水平下調(diào)、丙酮酸/磷酸烯醇式丙酮酸比率下降、丙酮酸的生成減少、糖酵解明顯受抑，同時(shí)肝臟的6-磷酸葡萄糖和糖原的含量增多；給予高糖飲食時(shí)，ChREBP基因敲除小鼠的肝臟質(zhì)量約比對照小鼠重40%，推測可能與肝臟糖原的累積增多有關(guān)。這些研究結(jié)果證實(shí)，ChREBP是促使葡萄糖酵解并向脂質(zhì)及糖原轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[25-26]。

ChREBP還可以激活A(yù)CC和FAS，從而促進(jìn)肝臟的脂肪酸合成。ACC和FAS基因的啟動子區(qū)均含有ChoRE元件，介導(dǎo)了ChREBP的結(jié)合與轉(zhuǎn)錄激活作用。在普通飲食或高糖飲食情況下，ChREBP基因敲除小鼠肝臟中的脂質(zhì)合成酶，包括ACC、FAS、ATP檸檬酸裂解酶(ATP citrate lyase，ACL)和脂酰CoA去飽和酶1(stearoyl-CoA desaturase-1，SCD1)等的mRNA表達(dá)水平均較對照小鼠明顯降低，導(dǎo)致其肝臟中由葡萄糖轉(zhuǎn)化而來的脂質(zhì)成分降低大約65%，體內(nèi)脂肪組織含量相對較低[2]。

圖2 ChREBP在控制肝細(xì)胞糖酵解及脂肪合成中的作用[21]

3.2 ChREBP在胰島組織中的功能 ChREBP廣泛表達(dá)于哺乳動物的各種組織中，但在脂肪合成器官，如肝臟、小腸和白色脂肪組織中有較高的表達(dá)。非常有趣，ChREBP在胰島中也有表達(dá)。在胰島中，葡萄糖不但刺激胰島素的分泌，而且還是許多細(xì)胞事件的重要信號。運(yùn)用DNA微陣列的方法，許多研究者已經(jīng)證實(shí)在胰島中葡萄糖應(yīng)答的基因與在肝臟中的相似。在生成胰島素的INS-1細(xì)胞中過表達(dá)ChREBP能夠上調(diào)其LPK、FAS和ACC1的mRNA水平，但是細(xì)胞對于葡萄糖刺激后的胰島素水平與對照組相比沒有明顯變化。

Poungvarin等[27]研究發(fā)現(xiàn)，ChREBP作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，在高血糖誘導(dǎo)的β細(xì)胞糖毒性中起了關(guān)鍵性的作用。無論在體內(nèi)或是體外，ChREBP均能激活其下游靶基因，包括FAS和硫氧還原蛋白結(jié)合蛋白(thioredoxin-interacting protein，TXNIP)，其能導(dǎo)致脂質(zhì)聚集，活性氧簇(ROS)在胰島細(xì)胞中過度產(chǎn)生，氧化應(yīng)激增加，胰島素基因的轉(zhuǎn)錄減少和胰島細(xì)胞的凋亡。與非糖尿病患者相比，在糖尿病患者胰島的β細(xì)胞核中，ChREBP的免疫反應(yīng)增加明顯。同時(shí)，由于糖尿病病程中長期存在的高血糖和高血脂，通常用作底物和代謝燃料的葡萄糖和游離脂肪酸(FAA)產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用，從而導(dǎo)致胰島β細(xì)胞凋亡和腎衰竭，這種細(xì)胞功能的惡化被稱為葡萄糖-脂毒性，其致病機(jī)制可能為氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)。胰腺外源性表達(dá)ChREBP的組成型活性形式時(shí)，在小鼠中觀察到葡萄糖不耐受和低效的胰島素分泌。

Chau等人[16]的最新研究也證明了哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)可以通過與ChREBP-Mlx復(fù)合物相結(jié)合以調(diào)節(jié)凋亡，繼而抑制TXNIP的表達(dá)，從而保護(hù)糖尿病環(huán)境中的胰腺β細(xì)胞。

3.3 ChREBP在脂肪組織中的功能 ChREBP在脂肪組織中也有較高的表達(dá)。He等[28]研究表明，分化的3T3-L1脂肪細(xì)胞和大鼠脂肪組織表達(dá)ChREBP，胰島素、葡萄糖和抗糖尿病藥物troglitazone上調(diào)ChREBP在3T3-L1脂肪細(xì)胞的表達(dá)，而脂肪酸抑制其表達(dá)；禁食后再飼喂高碳水化合物膳食使大鼠脂肪組織ChREBP mRNA水平提高10倍。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在大鼠和豬前體脂肪細(xì)胞不表達(dá)ChREBP mRNA，分化中期開始表達(dá)；低糖條件下，胰島素對培養(yǎng)的成熟脂肪細(xì)胞ChREBP轉(zhuǎn)錄表達(dá)沒有影響，但在高糖培養(yǎng)基，胰島素明顯提高ChREBP和FAS及ACC1 mRNA表達(dá)水平；高濃度葡萄糖促進(jìn)，而地塞米松抑制ChREBP轉(zhuǎn)錄表達(dá)；TNF-α明顯下調(diào)ChREBP轉(zhuǎn)錄表達(dá)，胰島素對此下調(diào)作用沒有明顯影響。對3T3-L1和原代培養(yǎng)脂肪細(xì)胞ChREBP表達(dá)的研究初步說明，與肝細(xì)胞類似，ChREBP也是脂肪細(xì)胞生物學(xué)作用的重要調(diào)節(jié)因子[29]。

Herman等[30]研究發(fā)現(xiàn)脂肪組織中的ChREBP在整合脂肪細(xì)胞和整個(gè)機(jī)體代謝功能中起到了很重要的作用，而這種作用是由ChREBP-β亞型的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)所介導(dǎo)。脂肪組織中的ChREBP對于葡萄糖的穩(wěn)態(tài)具有有益的作用，其原因是由于其上調(diào)脂質(zhì)的從頭合成(de novo lipogenesis，DNL)或是調(diào)節(jié)脂肪因子的功能。在人類研究中顯示，脂肪中的ChREBP表達(dá)與胰島素的敏感性具有直接而強(qiáng)有力的聯(lián)系，這也提示ChREBP在脂肪中的作用與調(diào)節(jié)機(jī)體的胰島素功能密切相關(guān)。

4 ChREBP與疾病的關(guān)系

4.1 ChREBP與代謝綜合征的關(guān)系 研究發(fā)現(xiàn)，脂肪肝與胰島素抵抗和糖尿病密切相關(guān)，是代謝綜合征的重要組成部分。鑒于ChREBP具有促進(jìn)肝臟脂肪合成的作用，推測其與ob/ob小鼠的脂肪肝及胰島素抵抗密切相關(guān)。Dentin等[31]研究發(fā)現(xiàn)，在饑餓或飽食情況下，ob/ob小鼠肝臟ChREBP的表達(dá)水平均顯著升高，并且核內(nèi)活性形式的ChREBP也顯著增加。在飽食情況下，ob/ob小鼠肝臟內(nèi)ChREBP及SREBP-1c的表達(dá)都升高，從而引起脂肪合成增加，最終導(dǎo)致脂肪肝的形成。在饑餓情況下，ob/ob小鼠僅有ChREBP表達(dá)的上調(diào)，提示在饑餓的情況下，可能僅有ChREBP對ob/ob小鼠肝臟內(nèi)脂肪合成發(fā)揮調(diào)控作用。

過多的脂質(zhì)堆積在肝臟中會損傷肝細(xì)胞內(nèi)的胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，致使肝細(xì)胞對胰島素形成抵抗，而抑制肝細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)堆積則可明顯改善肝細(xì)胞胰島素抵抗程度。敲除ob/ob小鼠體內(nèi)的ChREBP基因后小鼠體質(zhì)量明顯下降，同時(shí)胰島素抵抗、脂肪肝及葡萄糖耐受不良等表型都有明顯改善[32]。ob/ob小鼠肝細(xì)胞內(nèi)異常表達(dá)的糖酵解和脂質(zhì)合成基因在敲除了ChREBP后得以糾正，提示ChREBP對脂肪合成酶基因的誘導(dǎo)表達(dá)起到?jīng)Q定性的作用。將ChREBP基因敲除的小鼠雜交到ob/ob小鼠時(shí)，后者獲得了類似的保護(hù)性表型。這表明在肥胖或脂質(zhì)堆積的情況下肝臟中ChREBP表達(dá)的改變有益于增加胰島素敏感性。Dentin等[31]研究表明，特異性抑制肝臟ChREBP可以糾正ob/ob小鼠脂肪肝和葡萄糖耐受力的下降，緩解小鼠的肥胖、胰島素抵抗和代謝綜合征癥狀。在感染ad-shChREBP的小鼠肝細(xì)胞內(nèi)，萄萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase，G6Pase)活性的下降可降低肝臟的葡萄糖輸出，從而改善葡萄糖耐受力的降低[33]?？傊?，激活或抑制肝臟ChREBP對胰島素敏感性的影響機(jī)制復(fù)雜，因?yàn)樗赡芨叨纫蕾囉谶z傳、飲食或環(huán)境因素。以上有關(guān)肝特異性敲除ChREBP動物模型的研究結(jié)果為進(jìn)一步深入闡述明其在代謝綜合征中的關(guān)鍵作用提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。另外，王冰等[34]學(xué)者近年研究顯示在1型糖尿病小鼠的腎臟中，F(xiàn)AS和ChREBP的表達(dá)量均較非糖尿病小鼠降低，胰島素可上調(diào)糖尿病小鼠腎臟FAS和ChREBP的表達(dá)水平。

4.2 ChREBP與腫瘤的關(guān)系 腫瘤細(xì)胞代謝模式的改變?yōu)榧?xì)胞增生供能。大多數(shù)轉(zhuǎn)化細(xì)胞攝取高水平的葡萄糖通過有氧糖酵解產(chǎn)生ATP。在有氧糖酵解的過程中，糖分子中大部分碳原子參與脂質(zhì)的重新合成和核苷酸合成。ChREBP作為葡萄糖反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子在肝細(xì)胞內(nèi)啟動新的葡萄糖代謝模式，在非增生性肝細(xì)胞的脂質(zhì)合成中發(fā)揮重要的作用。Tong等[35]近年來研究發(fā)現(xiàn)，ChREBP能被絲裂原刺激誘導(dǎo)表達(dá)，對于細(xì)胞的高效率增生必不可少。抑制ChREBP的表達(dá)，會導(dǎo)致有氧糖酵解，脂肪酸從頭合成和核苷酸的生物合成都會減少；但可刺激線粒體呼吸，提示細(xì)胞從有氧糖酵解代謝轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸姿峄?。在體外實(shí)驗(yàn)中chREBP受抑制的細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)p53重新活化和細(xì)胞周期阻滯。而在體內(nèi)抑制ChREBP可導(dǎo)致p53依賴的腫瘤生長減緩。這些研究結(jié)果表明chREBP在糖代謝轉(zhuǎn)向有氧模式和抑制p53活性中發(fā)揮重要的作用。

耿西林等學(xué)者[36]近年分別用qRT-PCR、免疫組化、Westernblot法檢測肝癌組織與癌旁組織以及多種HCC細(xì)胞系與正常肝細(xì)胞系中ChREBP的mRNA與蛋白表達(dá)發(fā)現(xiàn)：ChREBP的mRNA與蛋白表達(dá)在肝癌組織中表達(dá)均明顯高于癌旁組織，在所有HCC細(xì)胞系中均明顯高于正常肝細(xì)胞系。干擾ChREBP表達(dá)后，HCC細(xì)胞發(fā)生明顯G1-S期阻滯及細(xì)胞增生明顯降低，但細(xì)胞凋亡未發(fā)生明顯變化。即ChREBP在HCC中表達(dá)升高，可能通過調(diào)控細(xì)胞周期促進(jìn)HCC細(xì)胞的增生，從而在HCC的發(fā)展中起了重要的作用。近年亦有證據(jù)表明ChREBP的表達(dá)和/或活性在腫瘤的早期和晚期階段有不同的調(diào)節(jié)。ChREBP在永生化造血細(xì)胞中有絲分裂時(shí)受到誘導(dǎo)表達(dá)，而在非小細(xì)胞肺癌的TGF-β1/Snail1介導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)期間，其表達(dá)則有所抑制[35，37]。

4.3 ChREBP與Williams-Beuren綜合征 最初的研究發(fā)現(xiàn)遺傳性Williams-Beuren綜合征缺失17個(gè)基因，ChREBP是其中之一。該疾病主要表現(xiàn)為心臟、神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚的異常，約75%的患者表現(xiàn)出糖耐量降低和隱性糖尿病。Cairo等[4]研究發(fā)現(xiàn)ChREBP在細(xì)胞增生或分化中發(fā)揮重要作用。作為新發(fā)現(xiàn)的Mlx結(jié)合因子，可能導(dǎo)致Williams-Beuren綜合征的某種癥狀，但具體表現(xiàn)及機(jī)制目前尚不清楚。

5 展望

目前，脂肪肝、胰島素抵抗、肥胖等代謝性疾病嚴(yán)重危害著人類的健康，探討這些疾病的發(fā)生機(jī)制具有重要的意義。ChREBP的發(fā)現(xiàn)加深了對肝細(xì)胞中糖類和脂類代謝調(diào)節(jié)的了解，ChREBP-Mlx異二聚體調(diào)控肝葡萄糖利用和能量平衡，并且ChREBP在肝脂肪變性、肥胖癥、2型糖尿病、胰島素耐受性等方面起重要作用。ChREBP的發(fā)現(xiàn)已將葡萄糖作為信號分子與多種葡萄糖依賴性轉(zhuǎn)錄調(diào)控途徑相聯(lián)系，特別是一些參與糖酵解和脂肪生成過程的基因，其還參與了其他信號傳導(dǎo)和代謝途徑，并參與了腫瘤的發(fā)生。隨著分子生物學(xué)及人類基因組學(xué)的發(fā)展，人們對疾病的機(jī)制及信號通路機(jī)制有了更深入的認(rèn)識，而分子靶向藥物治療也為越來越多的患者帶來福音。ChREBP有望成為肥胖等疾病治療的新靶點(diǎn)。進(jìn)一步了解ChREBP對葡萄糖反應(yīng)基因的調(diào)控機(jī)制有助于進(jìn)一步研究代謝綜合征的病理機(jī)制，對治療相關(guān)疾病提供新的思路和手段[38]。通過加深對ChREBP的認(rèn)識和了解，可能會有助于我們在未來找到某些代謝性疾病及惡性腫瘤治療的新機(jī)會。