肝脏X受体与炎症反应

徐 静，胡 报综述，王建春审校

(1.第三军医大学新桥医院呼吸内科研究所，重庆 400037;2.重庆市北部新区高新园人民医院 401121)

人类基因组分析发现在人体细胞核内存在一类具有基因调控作用的核受体(nuclear receptor)。核受体家族包括48个成员，分为甾体类和非甾体类。前者有12种，包括雌激素和雄激素受体，以同源二聚体的形式与靶基因结合发挥作用。后者有36种，包括肝X受体(liver X receptors，LXRs)、过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferatoractivated receptors，PPARs)等，主要通过与类固醇X受体(retinoid X receptors，RXRs)形成异源二聚体调控靶基因的转录。近年来随着LXRs内源性配体的发现和分子结构与功能的研究进展，人们对LXRs生物学功能的了解有了长足的进步。LXRs作为一种氧化固醇激活的核受体，具有多种生物学功能。本文重点就LXRs的结构、配体、活性调节以及抗炎作用作一综述。

1 LXRs分布与结构

LXRs最初是由Willy等于1995年从人类肝脏cDNA文库分离得到，因在肝脏表达丰富而命名，当时由于其天然配体尚未被认知而一度被认为是孤儿受体[1]。它是一类依赖配体活化的转录因子，通过与位于某些基因上游的特异性LXR反应元件(LXRE)结合而调控基因表达。在哺乳动物中存在LXR-α(Nr1h3)和 LXR-β(Nr1h2)2种亚型。近年来研究表明LXR-α主要分布于肝脏、脾脏、肾脏、肠道、脂肪组织、肺组织及气道平滑肌细胞中。LXR-β分布广泛，存在于全身各处，但表达较低。LXR-α存在3种变异体:LXR-α1、LXR-α2和 LXR-α3[1]。LXR-α1分布于除睾丸以外的绝大多数组织中，LXR-α2主要分布于睾丸中，LXR-α3在肺脏、甲状腺和脾中有一定的表达。这3种变异体均可与DNA结合，LXR-α2引起的转录活性明显低于 LXR-α1，LXR-α3不能与配体结合引起转录，LXR-α3有可能拮抗其他亚型的功能。LXRs具有典型的核受体结构，即氨基端配体非依赖的转录活化域(activation function domain，AF1)，与视黄醛X受体(RXR)形成 LXR/RXR异源二聚体，通过募集辅助抑制子抑制转录活性;DNA结合域(DNA bound domain，DBD)包含 2个锌指结构;铰链区(hinge region);配体结合域(ligand bound domain，LBD)，与特异性配体结合，并与相应受体形成异源二聚体;羧基端配体依赖的转录活化域(AF2)，与配体结合后激活转录(图 1)。

图1 LXRs结构示意图

2 LXRs配体

根据LXRs配体来源的不同将其分为天然配体和人工配体。天然配体包括天然的氧化固醇(oxysterol)，如:20(S)-羟基胆固醇、22(R)-羟基胆固醇、24(S)-羟基胆固醇、27-羟基胆固醇和24(S)、25-环氧胆固醇。作为 LXRs的体内配体，氧化固醇激活LXRs，活化的LXRs能在肝脏抑制胆固醇合成的限速酶羟甲戊二酰辅酶A还原酶(HMG-CoA还原酶)的表达，减少胆固醇的产生，同时它还能上调胆汁酸经典合成途径限速酶——胆固 醇 7a 羟 化 酶 (cholesterol 7a hydroxylase，CYP7A 1)的表达，加速胆固醇向胆汁酸转化。LXRs可诱导ABC转运蛋白(ABCA 1、ABCG1)表达，促进外周组织胆固醇向肝脏逆向转运。T 0901317、GW3965是LXRs的高亲和力非甾体类人工合成配体，通常用于实验研究。T0901317在半数有效浓度(EC50)约为 20 nmol/L时激活 LXR-α和 LXR-β。GW3965与LXR-β的亲和力(EC50=30 nmol/L)比 LXR-α(EC50=190 nmol/L)要高。T 0901317不是LXR特异性激活剂，它还可以激活孕烷受体(the pregna-ne X receptor，PXR)、法尼酯X受体[2]，但是T 0901317对于这二者的亲和力，远远低于 LXR(EC50=4～7μmol/L)。其他人工合成的LXR激活剂还有:罗汉松酸衍生物 APD(Acetyl-podocarpic dimer，APD)，可以低浓度激活 LXR-α和 LXR-β;吲哚生物碱蕈青霉素(paxilline)，由真菌产生，是第1个被发现的 LXR激活剂，与22(R)-羟基胆固醇相似，但由于蕈青霉素的毒性作用，故不适于体内研究，另外，它还是钙离子激活钾通道的拮抗剂。Riccardin C是一种天然的非类固醇类复合物，从獐耳细辛属分离得到，它既是 LXR-α激活剂，又是 LXR-β拮抗剂[3]。大量LXRs天然配体的发现和人工配体的合成为人们进一步认识LXRs的生物学功能提供了更加有效的手段。

3 LXRs的活性调节

3.1 类维甲酸X受体(retinoid X receptor，RXR)调节 RXR具有α、β和γ3种亚型，每种亚型在各种组织和细胞中的表达有所不同，通过自身形成的同源二聚体，或与其他核受体组成的异源二聚体，参与细胞的信号转导。通常情况下，LXR与RXR形成异源二聚体，并与辅助抑制因子结合成复合物，抑制转录活性，此途径由组蛋白脱乙酰基酶和染色体修复相关基因介导。当LXR或RXR激活剂与LXR结合后，使LXR/RXR异源二聚体空间构象发生改变，与辅助抑制子脱离、去抑制，并募集辅助激活因子，再通过与相应靶基因启动子上的LXR反应元件上结合，激活靶基因的转录(图2)。LXR∶RXR异源二聚体中，RXR的配体 9-顺式维甲酸(9-cis-RA)或LXR的配体(天然或人工配体)均可激活二聚体复合物，而两者的共同参与则对异源二聚体的激活起到协同增效作用[4]。

3.2 PPARs调节 PPARs是核受体超家族成员，有3种亚型[5]:PPAR-α、PPAR-β和 PPAR-γ。 PPAR-α在肝细胞、心肌细胞、肠上皮细胞、肺泡细胞和肾近曲小管上皮细胞表达较高，主要与脂代谢有关;PPAR-γ在肺部的单核细胞、巨噬细胞、肺泡及气道上皮细胞、血管内皮细胞和平滑肌细胞有着广泛表达[6]。有研究发现，LXR表达受PPARs核受体表达的影响，激活PPAR-α和PPAR-γ后可以增加LXR的表达，PPAR-α激活剂Wy14643、PPAR-γ激活剂罗格列酮可以增加大鼠肝脏LXR-αm RNA和蛋白质水平的表达。体外研究表明，PPAR-α激活剂可以作用于LXR-α靶基因中5′端的过氧化物酶反应元件(PPRE)增加大鼠离体肝细胞LXR-α表达。

3.3 其他类物质的调节 脂肪酸类是LXR-α内源性激活剂，它们也可以增加LXR-α表达。高脂肪餐与血浆脂肪酸水平有关，可以上调大鼠肝脏 LXR-α的表达。在体外研究中，多种饱和、不饱和脂肪酸均能增加大鼠肝细胞瘤中 LXR-α的表达。胰岛素也可以增加体内、体外肝细胞LXR-α的表达水平，它表明胰岛素在肝脂肪形成中的刺激作用有可能部分通过LXRs介导。17β雌二醇作用于体外培养的人类T HP-1巨噬细胞中可以降低 LXR-α(非 LXR-β)表达。几项研究已经证实，在体内、外由脂多糖诱导的肝、肾、脂肪组织的炎症反应降低了LXR-α和异源二聚体配偶体 RXRα的表达[7-9];白细胞介素-10在体外培养的T HP-1巨噬细胞中可以激活 LXR-α表达[10]。

图2 LXR/RXR异源二聚体调控基因表达的2种模式

4 LXRs及其配体的抗炎作用

有研究表明LXR-α具有抗炎活性[11]。通过对炎症介质、炎症因子和基质金属蛋白酶 9(matrix metalloproteinase，MMP-9)表达的调控，参与机体炎症反应的调节[12-13]。在由LPS和细菌所诱导的炎症反应中，LXRs抑制巨噬细胞凋亡，负向调节促炎因子基因表达[14];在吸入 LPS所致的雌性C57BL/6肺炎鼠模型中，活化LXR-α后观察到中性粒细胞在肺内的渗出减少，肺泡灌洗液中TNF-α表达下降，表明活化的LXR-α降低了机体的过度炎症反应，从而证实LXR-α在调节肺的天然免疫方面有着重要作用[15];LXR激动剂可抑制多种炎性介质，如环氧化酶-2(cycloxygenase-2，COX-2)、IL-1、IL-6、MMP-9、髓过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)、细胞因子如单核细胞趋化蛋白 1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)和MCP-3、巨噬细胞炎性蛋白1β(macrophage inflammatory protein-1β ，MIP-1β)、干扰素诱生蛋白 10(interferon inducible protein-10，IP-10)、前列 腺 素 E2(prostaglandin E2，PGE2)等[16];在由巨噬细胞、白细胞所介导的慢性炎症性肺部疾病(哮喘、慢性阻塞性肺疾病)中，LXR-α激活剂 T 0901317作用于人类气道平滑肌(h ASM)细胞后，可下调 COX-2、诱生型一氧化氮合酶、单核细胞趋化蛋白、巨噬细胞中MMP-9和IL-6的表达，阻断粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和粒细胞集落刺激因子(G-CSF)的释放，同时也能抑制h ASM细胞的增生，从而影响炎症引起的气道重塑进程[17]。另有体外研究表明，在脂多糖诱导的巨噬细胞的转录研究中，激活LXR可以下调COX-2、诱生型一氧化氮合酶、IL-6等炎症介质的表达。LXR激活剂作用于人单核巨噬细胞，可以抑制TNF-α和IL-1β在核酸和蛋白质水平上的表达[18];连续5 d给小鼠鼻饲LXR激活剂 T 0901317(50 mg/kg)后吸入 LPS(300μg/m L，20 min)，在2、8、24 h从小鼠骨髓中提取白细胞检测白细胞对细胞因子IL-8的趋化作用，发现治疗组较正常对照组有显著下降，表明激活LXR可能在肺部炎症与宿主防御方面发挥着调节作用[19]。激活LXRs能减少吸入LPS诱导的中性粒细胞在肺内的趋化聚集，减少中性粒细胞分泌各种炎性细胞因子对肺脏的损伤。LXRs有可能作为治疗肺炎性疾病的靶点[20-21]。LXRs激动剂在胶原诱导的关节炎动物模型中，可以减轻关节炎症状，抑制关节炎的发生发展[22]。

5 LXRs及其配体抗炎作用的可能机制

近年来研究发现活化后的LXRs具有抗炎活性，但是其作用机制尚不明确，可能通过以下途径:(1)核受体的活化可能与ATP结合盒转运蛋白(ABCA-1)和炎症因子的表达调节具有关联性[23];(2)LXR激活剂可能影响NF-κB的信号转导途径[12-13];(3)LXR激活剂可能通过抑制AP-1转录通路而发挥抗炎作用[24];(4)LXR激动剂可能招募辅抑制因子引起抗炎作用，或者通过影响其他炎症信号通路、转录因子或诱导抗炎介质产生而发挥抗炎活性[25]。

6 结 语

综上所述，LXRs是一种配体激活的核受体转录因子，具有多种生物学功能。近期许多研究表明 LXRs及其激活剂作用于炎性信号转录途径的多个环节，调控炎症介质、炎症因子和MMP-9表达，减轻毒血症症状，具有抗炎作用。目前，在以巨噬细胞、白细胞所介导的慢性炎症性肺部疾病(哮喘、慢性阻塞性肺疾病)已有一定的研究。由于LXRs结构与功能的复杂性，现仍有许多未知领域，如LXRs配体抗炎的分子机制、临床应用LXRs配体治疗炎症性疾病的可行性，尤其对于本质为炎症和免疫调节功能异常的ALI/A RDS的研究，有待于进一步阐明。相信随着以上问题的逐步解决，LXRs配体将会为急性肺损伤提供一种新的治疗手段。

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