FXR及其在肝脏肿瘤及肝脏再生中的作用!＊

郝风节， 陈孝平

华中科技大学同济医学院附属同济医院肝脏外科，武汉430030

在人体中，受到外界各种损伤后拥有再生能力的组织并不多见，而有完全再生或大部再生潜力的组织及器官更是凤毛麟角。肝脏作为人体内的重要器官，同时也是主要的解毒器官，行使着代谢体内各种毒素和有害物质的相关功能。由于这些被解毒的物质往往具有肝细胞毒性，因此提示肝组织应该具有一定的再生潜力来对抗不断进行的代谢过程。此外，肝脏还可能面临其他多种情况所导致的肝细胞损失，最常见的例如手术或外伤导致的肝组织大量损失；各种因素导致的急慢性肝损伤如急性肝衰竭、病毒性肝炎、肝纤维化等。自Higgins等［1］于1931年提出动物肝部分切除－再生研究模型以来，有关肝组织再生的研究就一直是全球科研人员关注的热点和焦点之一。初步研究已经表明，在这些病理环境下，平时处于静息状态的肝细胞便会恢复其复制及增殖能力，修复受损的肝组织，尽可能地恢复肝功能。

目前已知肝组织的再生是一个受多种因素精密调控的复杂过程，有多种转录因子和信号通路参与其中，虽然近年来的研究成果已经揭示了许多和这一复杂过程相关的知识，如在再生初期细胞因子TNF、IL-6起到关键性作用，多种转录因子如NF-κB、STAT3、AP-1参与其中等。但这些错综复杂的信号通路是如何具体分工以参与其中的？再生的关键步骤如启动、进行及结束又受到哪些信号通路的调控？这些更加深入和具体的问题仍亟待进一步的研究［2－6］。

1 FXR及配体

类法尼醇 X 受体（farnesoid X receptor，FXR）是新近发现的核受体超家族中的一员，具有典型核受体的结构特征。由Forman等［7］于1995年首次实现克隆。目前研究表明FXR高表达于肝、肠道、肾及肾上腺组织，同时也表达于脂肪组织及循环系统［8－10］。虽然发现并研究FXR的时间不长，但其在体内广泛的生物作用已经引起了研究者们的重视。

在发现FXR受体之后的几年内，人们并没有找到其对应的配体，因此将其归为“孤儿受体”之中，直到1999年，Makishima等［11］首次证明胆酸正是FXR的体内配体。之后的进一步研究表明，结合型或非结合型胆汁酸均可以在生理浓度下激活FXR，其中脱氧鹅胆酸（chenodeoxycholic acid，CDCA）是FXR最有效的激活物。去氧胆酸（deoxycholic acid，DCA）及石胆酸（lithocholic acid，LCA）也具有FXR活性，但其激活效果不如CDCA［12］。此外，有报道称脂肪代谢中的其他物质如琥珀酸、二十二碳六烯酸及胆汁酸代谢的其他物质也可能具有较弱的FXR激活作用［13］。根据这些研究成果，人工FXR配体如GW4064、6-ECDCA等已经被生产出来，其对FXR的激活效果强于FXR的体内配体，是研究FXR 的良好选择［14－15］

被激活后的FXR在体内胆汁酸代谢中扮演重要角色。此外还广泛参与脂质代谢、糖代谢过程。近年的研究表明，活化后的FXR在修复肝细胞损伤、对抗肝细胞凋亡以及肝组织的再生中也同样具有重要意义。这些研究成果向人们展示了FXR受体以及其介导的胆汁酸信号通路是肝组织自我修复不可或缺的成员之一，提示FXR具有重要的临床应用价值和广阔的应用前景。

2 FXR在机体脂类代谢中的作用

目前的研究已经逐渐阐明FXR在细胞内的作用机制，和其他经典的核受体类似，FXR通过和类维甲酸受体（retinoid X receptor，RXR）结合成二倍体，与目标 DNA 上的FXR反应元件（FXR re-sponse elements，FXREs）结合［15］。通过 FXR实现对多条信号通路的调控作用，其调控表达的基因涉及机体内胆汁酸代谢、脂质代谢、糖代谢等许多方面。FXR可调控表达小异源二聚体伴侣受体（SHP）蛋白，通过使肝受体Homolog 1失活来强烈抑制胆固醇7α羟化酶（CYP7α1），而该酶正是胆汁酸生成过程中的限速酶，因此FXR对胆汁酸的生成有直接的抑制作用［16－18］。此外，FXR还参与调控胆汁酸的肠肝循环的全过程，包括分泌、转运、吸收等。

利用基因敲除动物模型进行研究，结果发现FXR不单在胆汁酸的代谢过程中具有重要作用，通过调控一系列相关基因，FXR也广泛参与到脂质代谢中，例如体内缺乏FXR表达的小鼠其血清高密度脂蛋白（HDL）和甘油三酯（TG）水平明显上升。其他与FXR调控的基因相关蛋白包括磷脂转移蛋白（PLTP）、极低密度脂蛋白受体（VLD-LR）、载脂蛋白C-Ⅱ、载脂蛋白E以及胆固醇调节元件结合蛋白（SREBP-1）等［19－21］。虽然 FXR 在脂质调节中的作用目前尚不完全清楚，但现有研究已提示FXR在脂质代谢中也扮演着重要角色。

3 FXR在肝肿瘤发生中的作用

肝癌是世界范围内最常见的肿瘤之一，其发病率位居恶性肿瘤发病率的第6位，并且是癌症相关死亡中的第3大原因。我国是肝癌的高发地区，其发病率约为30.3／10万，每年约有14万人死于肝癌［22］。虽然关于肝癌的研究一直是全世界研究者们最为关注的热点和焦点之一，但是关于肝癌发生、转移等诸多病理过程的发生机制仍不明了。原发性肝细胞癌和慢性肝病、肝纤维化有着直接联系。在长期慢性肝损伤过程中，持续受到致病因素刺激的肝组织会发生异常增生和修复。在正常肝修复过程中，肝组织在恢复了正常的形态和功能后其修复活动会在很短时间内被精确关闭。而在一些病理状况下肝组织的修复和再生缺乏相应的调节和控制，这种非正常的修复和肝癌的产生有着密切的联系。过高的胆汁酸浓度不断刺激肝组织，可能导致肝细胞脂肪样变及纤维化，在肝脏病变中具有独特的地位，随着FXR在胆汁代谢中关键地位的逐步揭示，研究者们也逐渐将目光投向其在各种肝病，尤其是原发性肝癌发病中的机制。

Yang等［23］以及 Kim 等［24］分别用 FXR－／－小鼠研究其在肿瘤发生中的机制，将野生型小鼠和FXR－／－的小鼠分别注射致癌物质进行一系列的研究和分析，得出的结果具有惊人的相似性。FXR－／－小鼠在13～15个月内出现原发性肝脏肿瘤，其性质包括肝细胞癌、腺癌及肝内胆管癌，而对照组中的小鼠则没有观察到类似的现象。同一组研究中表明，FXR－／－小鼠体内与胆汁酸代谢相关的一些蛋白都出现表达异常。如SHP在FXR－／－小鼠中特异性低表达。而被FXR抑制的蛋白如CYP7a和CYP8b则在 FXR－／－小鼠中蛋白水平增高。此外，在FXR－／－小鼠，不仅可以观察到肿瘤发生，也检测到明显的肝细胞凋亡和坏死。进一步研究表明在细胞增殖中起重要作用的细胞周期蛋白在FXR－／－小鼠也显著高表达。这些结果都提示了FXR的缺失在病理性增殖及肿瘤产生中的意义。近期的几项实验也得到了类似结果，即FXR在肝细胞癌的细胞复制和肿瘤发展中起到了至关重要的作用。相关研究揭示了部分FXR刺激细胞复制背后的机制，例如FXR抑制p16／INK4a的表达并刺激细胞增殖，以及FXR和Ras／Erk信号通路之间的反馈调节等［25］。

除异常增殖及肿瘤发生之外，在FXR－／－小鼠中也观察到强烈的炎症反应。一些促炎症反应因子如IFNγ、TNFα、IL-6等的 mRNA 水平均较对照组明显上调。这也提示了FXR在体内可能具有抗炎症作用。Wang等［26］报道FXR能选择性拮抗 NF－κB诱导的炎症反应。作为近年来研究的热点之一，活化后的NF-κB被发现表达于很多炎症和肿瘤疾病中，特别是对脂多糖（LPS）的特异性应答及促炎症因子的作用。另外还有报道提示NF-κB信号通路在肿瘤产生过程中也扮演重要角色［27］。该研究表明在FXR－／－小鼠中，NF-κB 的激活物如 TNF-α或LPS等能较对照组更强地激活炎症反应，一些炎症相关的检测指标如一氧化氮合成酶（iNOS）、IL-1α、IL-6均较对照组高表达。

FXR的抗炎和保护肝细胞的作用在另一项研究中也得到了支持，该项研究使用四氯化碳（carbon tetrachloride，CCl4）介导的肝细胞损伤动物模型，结果显示，虽然FXR－／－小鼠及对照组肝细胞损伤程度无明显差异，但在随后的DNA合成、表达以及肝细胞再生等方面都明显滞后于对照组［28］。这也有力地支持了FXR是肝脏自我修复过程重要的参与者这一结论。已经有研究表明无论是在体外还是体内条件下，被激活的FXR都可以通过上调ERK通路而阻止肝细胞发生凋亡［29－30］。

FXR的正常肝损伤修复作用一旦缺失，将导致肝细胞周期调控的异常，并导致肝细胞重复经历损伤及异常的自身修复这一过程。而这样的过程往往是肿瘤的诱发因素。敲除FXR的小鼠在年老后患肿瘤性疾病的概率显著增高。这些结果均提示FXR作为潜在的抗肿瘤生成因子的作用。

4 FXR在肝再生中的作用

肝脏的修复与再生是一项非常精密的过程，肝组织受到损伤刺激后，一系列基因层面的调控和表达启动了修复和再生的全过程。在多种因素的精密调控和作用下，使原本处于静止状态的肝细胞重新进入细胞周期并开始自我复制及重构整个器官。一些研究表明，在这一过程中3种因素的调控是必不可少的，分别是细胞因子、生长因子以及代谢信号［31］。目前已经有研究表明 HGF、TGF-α、TNF-α、IL-6等在肝脏修复的早期具有重要的作用。这些因子所在的信号通路的激活通过调控下游基因的表达，产生 一系 列转录因子如 Stat3、AP-1、c-Myc等［32］。但是相对于细胞因子以及生长因子，目前对于代谢信号在肝脏的修复与再生中的作用研究相对较少，但有报道指出，在肝大部切除（70%肝组织切除）的动物模型中，代谢信号可能在肝再生的过程中扮演着接受再生反馈信号并进一步调控修复的重要角色［33］。作为胆固醇代谢的最终产物，胆汁酸一般在肝脏生成并被储存在胆囊中，在进食时被分泌到肠道中，在肠道中的胆汁酸约有95%被肠道再吸收并随门静脉血流回到肝脏，即胆汁酸的肠肝循环过程。Huang等［34］对胆汁酸在肝脏修复再生中的意义和作用进行了研究。一组动物被给予含0.2%胆酸的食物，另一组则给予含能抑制胆汁酸作用的消胆胺饮食。实验发现富胆酸饮食组的肝再生程度明显较消胆胺饮食组强，而空白对照组的肝再生程度则介于两者之间，这样的结果也提示了胆汁酸在肝脏再生中所起到的作用。但是在同一项实验中，FXR－／－

动物，无论是富胆酸或抑胆酸的实验组，未观察到两者间的肝组织再生情况有明显的不同，但其早期的肝再生活动较对照组慢，提示胆汁酸通过FXR参与肝组织再生的可能性。其他研究表明，胆汁酸可激活FXR，并继而上调Forkhead Box transcription factor（FoxM1b）的表达［35］。Borude等［36］最近的研究也提示敲除FXR会显著延缓肝部分切除术后的再生过程。目前已经有研究表明FoxM1b参与调节肝细胞的G1／S期以及G2／M期，并参与维持染色体的稳定，是肝细胞复制和肝脏再生的重要参与者。FoxM1b的失活会导致肝细胞DNA复制和细胞分裂减少。在另一项研究中，Zhang等［37］对实验动物给予含1%胆酸的饮食后行肝大部切除术，该实验组动物全部死亡，提示过高的胆汁酸浓度具有肝毒性作用。在该项实验中观察到FXR对CYP7α1的强烈抑制作用。除了FXR／SHP通路，MAPK及其他通路也参与了对CYP7α1的抑制。

虽然肝组织有强大的再生功能，但这种再生能力会随着机体的衰老而明显下降，目前的研究表明肝细胞自我复制能力的下降和一些重要转录因子的低表达有密切联系。有研究表明这些转录因子包括c-Myc、FoxM1b等，在受到肝组织切除刺激后的敏感性随着机体年龄的增加而显著下降，其原因可能是产生了一种表达和年龄相关的蛋白复合物C／EBPα-Brm-HDAC1，这种复合物可以竞争性地占领激活转录因子所必须的受体，从而使这些转录因子在年老的机体中表达较低。进一步研究表明，年轻个体的生长因子和血清可以刺激年老个体的肝脏，使其部分恢复再生功能［38－40］。在这一模型中，给予人工合成的FXR配体治疗后，在年老的肝脏中检测到FXR的激活和FoxM1b表达的上调。目前对于这一现象的具体机制还不太清楚，相关假说认为FXR 可 能 是 通 过 竞 争 性 抑 制 C／EBPα-Brm-HDAC1，从而上调FoxM1b的表达，也有研究者认为是FXR直接激活了FoxM1b的表达

虽然最近对FXR参与肝脏再生方面的研究取得了一定的进展，但是在这一领域仍有许多值得继续研究的问题，如FXR受体与肝脏再生之间具体的机制及下游机制，除了FXR与胆汁酸之外的其他的代谢信号又是如何参与肝再生和修复的过程仍然所知有限。

5 小结

作为近几年来的研究热点之一，FXR的相关研究从最初的探索体内配体到其在调节代谢平衡上的作用，近年来又更多地转移到肝脏再生、慢性炎症、细胞癌变等相关方面。根据现有的研究成果来看，肝细胞可能由于多种刺激导致机体快速分泌多量胆汁，而活化的FXR则通过其对胆汁酸代谢的一系列反馈性抑制作用来防止其过多的分泌，并通过激活一系列下游基因，起到促进肝细胞正常的增殖，帮助肝组织再生的作用。此外，FXR在防止肝细胞恶变及抗击炎症、纤维化及凋亡等病变中均扮演着重要的角色。

目前对于慢性肝炎、肝纤维化、原发性肝癌等肝病的治疗方法均不令人满意，而对于肝切除及部分肝移植手术也缺乏有效的促进肝组织再生的治疗手段。FXR活化后可以调节肝内的代谢平衡、抑制炎症等肝细胞损伤，并直接促进肝组织的再生，这些机制如果能得到进一步研究并应用到临床，则可能为改善各种肝病的预后增加一种更加有效的治疗手段。

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