肝X受體在非酒精性脂肪性肝病中的作用

李文秘， 王 楠， 邊 倩， 黃 倩， 李京濤， 魏海梁， 閆曙光

1 陜西中醫藥大學第一臨床醫學院， 陜西 咸陽 712046； 2 陜西中醫藥大學附屬醫院， 陜西 咸陽 712046

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一種與胰島素抵抗(IR)和遺傳易感密切相關的代謝應激性肝損傷，疾病譜包括非酒精性肝脂肪變、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬化和肝細胞癌(HCC)[1]。近年來，NAFLD已經成為全球常見的肝病之一，亞洲NAFLD的患病率在15%～40%,據估計，到2030年與NASH有關的肝臟死亡人數將增加178%[2]。 NAFLD發病機制目前尚未統一，其主要機制由最早的“二次打擊”學說發展為目前的“多重打擊”學說，脂質過量沉積、氧化應激和IR引起的肝細胞變性壞死誘導NAFLD的發生、發展，而肝X受體(liver X receptors，LXR)作為多功能的核受體，在代謝性疾病中顯示出巨大的治療潛力，并參與上述生理病理過程，本文就LXR對NAFLD作用的研究進展進行評述。

1 LXR的結構和功能

LXR屬于配體依賴性核激素受體超家族，是調節脂質和膽固醇代謝關鍵基因表達的DNA結合轉錄調節因子。LXR分為LXRα(NR1H3)和LXRβ(NR1H2)兩種亞型，它們在DNA域和配體結合區的氨基酸序列高度相關，有近80%的同源性[3]，但二者的功能和表達模式并不相同。LXRα和LXRβ在成年嚙齒動物中有兩種不同的表達譜：LXRα主要在肝臟、脂肪組織、腸、腎和巨噬細胞中表達，而LXRβ則廣泛表達。人類中的LXRα和LXRβ分別位于11號染色體的短臂(11p11.2)和19號染色體的長臂(19q13.3)上。

LXR分子由四個結構域組成，包括N末端配體非依賴性激活功能AF-1結構域，它可以在沒有配體的情況下刺激轉錄；DNA結合結構域，包含兩個鋅指結構；配體結合和受體二聚所需的疏水配體結合結構域和C-末端配體依賴的反式激活功能AF-2結構域，也稱為激活功能2[4]。

LXR可以與維甲酸X受體結合形成異二聚體，異二聚體反應元件由間隔4個核苷酸的直接重復序列組成。作為2型核受體，LXR能被LXR或維甲酸X受體的配體激活，甚至被兩種配體協同激活。LXR的激動性內源性配體是氧甾醇，它是膽固醇氧化的含氧衍生物和膽固醇生物合成的中間代謝物，包括22(R)-羥基膽固醇、24(S)羥基膽固醇和24(S)、25-環氧膽固醇；拮抗性內源性配體包括多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)，如花生四烯酸。還有一類配體在不同的細胞環境和靶基因中有不同的作用，既可以作為激動劑也可以作為拮抗劑或反向激動劑，例如5-α-環氧膽固醇、6-α-環氧膽固醇[5]。LXR的配體激活會導致特定輔助激活因子激活，最終導致靶基因轉錄。LXR的靶基因包括：(1)ATP結合盒轉運蛋白A1(ATP-binding cassette subfamily A type 1，ABCA1)，位于基底外側膜，能將細胞內多余的游離膽固醇和磷脂運輸到載脂蛋白受體[6]；(2)ATP結合盒轉運蛋白G1(ATP-binding cassette subfamily G type 1，ABCG1)，通過水解ATP調控物質轉運，參與調節細胞內膽固醇的外流和膽固醇在細胞內的分布，補充了ABCA1的功能[7]；(3)轉運體異二聚體ABCG5/G8，位于腸、肝和膽囊上皮，通過激活LXR而上調，從而促進膽汁膽固醇的分泌[8]；(4)尼曼-匹克C1樣蛋白1(hepatic Niemann-Pick C1-Like，NPC1L1)，高度表達于腸道和肝臟，可介導膽汁中膽固醇的重吸收[9]；(5)磷脂轉移蛋白、脂蛋白脂酶等脂質重塑相關的蛋白[10]。

2 NAFLD與LXR的關系

NAFLD的發病機制尚未完全明確，近期對LXR及其相關因子的研究為闡明NAFLD的發病機制提供了新的證據。

2.1 LXR調節膽固醇代謝 NAFLD的特征之一是以脂肪、能量的過度攝入和營養利用不平衡導致的肝脂肪變性，其發生發展與飲食中過量膽固醇攝入導致的肝臟膽固醇過量積累及膽固醇代謝紊亂有關。LXR是細胞內的甾醇傳感器，保護細胞免受膽固醇超載的影響。當膽固醇水平增加時，細胞內的氧甾醇蓄積，進而激活LXR，增強一系列基因的轉錄，促進膽固醇的反向運輸，并將其轉化為肝臟中的膽汁酸[11]。此外跨腸膽固醇外流的非膽道途徑也能轉化過量膽固醇，跨腸膽固醇外流涉及的膽固醇通過血漿移動到腸細胞基底外側表面，膽固醇在此被內化，再通過細胞運輸，分泌到小腸管腔。LXR靶基因與膽固醇分解代謝、排泄和反向膽固醇轉運途徑的關系包括以下四個方面。

(1)ABCA1的雙向調節作用。當細胞中膽固醇水平增高時，ABCA1促進細胞膽固醇和磷脂移動到可交換的載脂蛋白上，特別是載脂蛋白A1，以啟動高密度脂蛋白(HDL)顆粒的形成，HDL再將過量的膽固醇從外周組織輸送到肝臟，以消除膽汁中的膽固醇，從而促進多余的膽固醇消解[12]。在組織特異性缺失ABCA1的小鼠中，腸細胞ABCA1缺失小鼠血漿HDL膽固醇水平下降了約30%[13]，肝細胞ABCA1缺失小鼠血漿HDL膽固醇水平下降了約80%[14]。在人ABCA1基因突變引起的丹吉爾病中，脂蛋白代謝嚴重紊亂，導致細胞內膽固醇水平升高，血漿HDL和載脂蛋白水平顯著降低[15]。當細胞中膽固醇水平降低時，甾醇調節元件結合蛋白2通過產生LXR的氧甾醇配體來激活ABCA1的轉錄，以此在低膽固醇水平時促進細胞膽固醇的生物合成和吸收[16]。

(2)ABCG1參與調節細胞內膽固醇外流和膽固醇在細胞內的分布。ABCG1與ABCA1在介導細胞膽固醇外流至HDL上相協同，但其無法介導無脂載脂蛋白的轉運。研究[17]顯示，在ABCG1過表達的巨噬細胞中，巨噬細胞的膽固醇反向轉運(reverse cholesterol transport，RCT)顯著增加，而下調或敲除巨噬細胞ABCG1則顯著降低了巨噬細胞的RCT，且ABCA1和ABCG1表達下調的細胞與ABCG1基因敲除的細胞相比，前者巨噬細胞的RCT下降幅度更大。

(3)ABCG5和ABCG8促進糞便膽固醇排泄、減少腸道膽固醇吸收。ABCG5和ABCG8大部分表達于腸細胞的刷狀緣膜和肝細胞的小管膜。研究[18]顯示，含有14份人類基因組DNA片段(包括人類ABCG5和ABCG8基因)的轉基因小鼠對膳食膽固醇的吸收分數降低了50%，膽汁膽固醇水平顯著升高，糞便中性固醇排泄量增加了4.5倍，這些小鼠體內的植物固醇含量比野生型的幼崽低50%以上，而小鼠ABCG5和ABCG8基因的破壞對飲食中固醇的轉運產生了相反的影響。

(4)NPC1L1作為NAFLD的加重因子，能負向調節膽汁膽固醇的代謝、重吸收膽汁中的膽固醇。NPC1L1是膽固醇抑制劑依折麥布的直接分子靶點，研究[19]顯示，NPC1L1基因敲除(L1-KO)的小鼠表現出腸道膽固醇吸收的顯著減少，其減少程度與依折麥布相似。

2.2 LXR誘導抗炎 炎癥和肝損傷是NAFLD向NASH進展的重要因素。隨著LXR轉錄機制的深入研究，LXR在調節炎癥反應上的作用也越發明晰。全基因組分析[20]表明，LXRα和LXRβ具有相同的調節轉錄程序，二者都參與了DNA復制和rRNA處理的基因調控，但是LXRα和LXRβ在調節轉錄程序上存在著差異：LXRα優先調節脂類代謝相關基因的表達、細胞凋亡、炎癥和免疫細胞的遷移，而LXRβ則參與淋巴細胞的分化。脂質過量沉積引起的氧化應激、脂質過氧化會導致肝細胞線粒體損害，繼而發生功能障礙，炎癥因子被激活，導致肝細胞發生變性、壞死，加重NAFLD的發生發展。NASH中的炎癥因子的產生主要是由腸道微生物區系產生的內毒素、炎性膽汁酸蓄積等炎癥因子引起的[21]，LXR激動劑GW3965可通過抑制炎癥基因啟動子上的核復合物如環氧合酶2、誘導型一氧化氮合酶、IL-6和基質金屬蛋白酶9的轉錄來調節炎癥反應[22]。研究[23]顯示，喂食5周含有LXR激動劑GW3965飼料的小鼠血清脂肪酶活性被激活，使肝臟內TG水平升高，但血清TG水平降低。配體激活的LXR可以抑制磷脂酰肌醇3-激酶和JNK端激酶信號通路，減少Toll樣受體(TLR)、IL-1β和TNFα介導的下游炎癥基因信號通路的表達，抑制來源于骨髓巨噬細胞的促炎作用，減弱內毒素誘導的肝損傷[24]。LXR還通過調節磷脂代謝和膽固醇代謝來調節炎癥，游離膽固醇或溶血磷脂酰膽堿的失衡改變了膜的動態平衡，游離膽固醇在細胞內的積累破壞了線粒體和內質網膜的完整性，刺激了線粒體損傷和內質網應激[25]。LXR通過誘導基因表達，促進了長鏈PUFA的合成，PUFA還能作為合成二十烷類化合物的酶的底物，以及特殊的促分解脂質介質，如分解素和保護素，從而促進炎癥的消退[26]。LXRα基因敲除小鼠的血清ALT和AST明顯升高，肝臟膽固醇酯沉積明顯增加，細胞色素P450家族7亞家族A成員1表達缺陷[27]。LXR的另一種抗炎作用還依賴于其下游的靶基因，靶基因ABCA1的敲除大大削弱了LXR激動劑抑制炎癥基因表達的能力，ABCA1膜脂結構的改變能激活LXR，以此來抑制TLR2、TLR4和TLR9向其下游的NF-MAPKB和κ效應器發出信號，從而擾亂髓樣分化因子88和腫瘤壞死因子受體相關分子6的募集[28]。此外，LXR的激活可以促進重組酶溶血磷脂酰膽堿酰基轉移酶3(recombinant lysophosphatidylcholine acyltransferase 3，LPCAT3)的轉錄。研究[29]表明，在急性LPCAT3抑制或過表達的模型中，LXR-LPCAT3途徑通過調節膜脂成分來保護內質網應激，減輕炎癥反應。

2.3 LXR減輕IR IR作為NAFLD的“首次打擊”，在其進展中發揮著重要作用。IR發生在胰島素敏感的組織中，如脂肪組織、肌肉和肝臟，是肝臟脂肪變性的主要因素。LXR是糖代謝的關鍵轉錄調節因子，在IR的嚙齒動物模型中，LXR激活可以使血糖正常化，并改善胰島素敏感性[30]。胰島素增加葡萄糖攝取的作用直接依賴于葡萄糖轉運蛋白4(glucose transporter type 4，GLUT4)從細胞內囊泡池向質膜的募集，LXR通過與GLUT4啟動子中保守的DR-4型LXR反應元件的結合來增加GLUT4在脂肪組織中的表達[31]。LXR激動劑T0901317能下調肝糖異生基因的表達，減少肝臟葡萄糖產量，使血糖正常化，改善全身胰島素的敏感性[32]。實驗[33]顯示，T0901317激活LXR后，8 mmol/L葡萄糖濃度時胰島素分泌和葡萄糖吸收速度增加，低于糖閾值時胰島素分泌和葡萄糖吸收速度減少。同時，LXR激動劑TO901317通過減少肝臟內活性氧的產生，抑制c-Jun氨基末端激酶通路的激活，有效地逆轉了棕櫚酸誘導的IR[34]。另外，LXR還能通過抑制胰島素信號基因的激活，如AKT絲氨酸/蘇氨酸激酶2、小窩蛋白1等胰島素信號基因，使GLUT4移位到質膜上的功能受損，從而減少肥胖者脂肪細胞的脂肪生成[35]。

3 小結

綜上所述，LXR作為核型脂質激活受體，在調節膽固醇代謝、炎癥以及IR中發揮著重要作用，通過調控LXR的表達來治療NAFLD可能會產生有益的效果。目前合成的LXR激動劑雖然已經開發出來，但其在臨床應用中會出現如高甘油三酯血癥和神經精神癥狀等副作用，限制了其臨床使用[36]。而功能選擇性LXR激動劑在治療NAFLD上具有潛在效應，如巨噬細胞選擇性LXR激動劑地塞米松、腸特異性配體GW6340和選擇性LXRβ激動劑LXR623等，副作用較少，但它們目前在NAFLD的治療中應用有限。因此可以預期LXR是一個有前途的藥物開發靶點，相關藥物的開發對NAFLD的治療意義非凡。

作者貢獻聲明：李文秘負責論文構思和撰寫；李文秘、王楠、邊倩負責課題設計和資料分析；李文秘、王楠、邊倩和黃倩參與論文修改；李京濤、魏海梁和閆曙光負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。