孕烷X受体在肝病中的研究进展

苟小军，高珊珊，曹健美

(1.上海市宝山区中西医结合医院中心实验室，上海 201999； 2.陕西中医药大学药学院，陕西 咸阳 712046；3.上海中医药大学研究生院，上海201203)

核受体超家族成员孕烷X受体(pregnane X receptor，PXR)是一个配体激活型转录因子[1]，在肝脏和肠道组织中高表达，在肝脏功能中起着至关重要的作用[2]。核受体之间存在相同的结构域，包括N端活化结构域、铰链区、C端活化结构域、DNA结合结构域和配体结合域[3]。PXR的DNA结合结构域由2个锌指结构组成，在同源二聚和异源二聚作用中扮演重要角色，而其配体结合域则具有明显的种属差异，人类和小鼠的配体结合域序列只有80%相似，配体结合域序列的差异导致了不同种、属之间PXR配体活化的差异；此外，与其他核受体不同，PXR的配体结合域是由三层螺旋和五股折叠形成的特殊的球形配体结合腔，这种柔性配体结合腔使得PXR能够广泛的匹配[4]。PXR是一个公认的外源性物质受体，但目前已知PXR也是同等重要的内源物质受体。核受体是葡萄糖代谢、胆汁酸代谢、能量消耗以及肝炎、肝纤维化和肝细胞增殖等主要代谢过程的配体激活转录调节因子，核受体在调节多种重要的肝脏代谢途径中发挥重要作用，因此核受体是肝脏生理学和病理生物学的重要参与者，并为代谢性、胆汁淤积性肝疾病及其并发症肝硬化和肝癌等的潜在治疗提供新的治疗途径[5]。现就PXR在肝脏疾病中的研究进展予以综述。

1 PXR的激活作用

研究显示，PXR激活可以调节体内葡萄糖代谢、脂质代谢、类固醇内分泌稳态、胆酸和胆红素去毒化、骨矿物质平衡和免疫炎症反应等[6]。由于哺乳动物肝脏有许多重要功能，特别是代谢和异种生物解毒功能，肝脏保持恒定大小和质量的能力对机体生存至关重要。肝脏在发育过程中达到预先设定的大小，在成熟和衰老过程中动态维持。此外，肝脏会根据生理和病理刺激来调节自身的大小。激活PXR可诱导药物的首次通过代谢和外排，激活PXR也可能引起药物不良反应或药物治疗失败，因此为了减少不良反应或提高治疗效果，需要先找出PXR拮抗剂[7]。

Yes-相关蛋白(Yes-associated protein，YAP)是肝脏大小的调节因子，可快速调控肝脏生长开关[8]。研究PXR的生理作用发现，PXR与YAP信号通路相互作用，而YAP信号通路对PXR-诱导的肝脏增大至关重要[2]。在基因检测报告中，配体激活的PXR增强了YAP介导的基因转录，而YAP的过表达抑制了PXR依赖的基因转录；在人类和小鼠之间的这些转录作用中没有观察到明显的物种差异；此外，在人肝癌和原代肝细胞样细胞中，YAP抑制了肝脏富集的转录因子表达，包括肝细胞核因子4α、PXR和组成型雄激素受体(constitutive androgen receptor，CAR)及其靶基因；这些结果表明，YAP参与PXR诱导的肝肥大，并且YAP激活干扰与各种肝功能相关的基因表达[9]。PXR活化在人类细胞模型以及体外和体内小鼠模型中可引起肝脏脂质蓄积，肠道PXR信号被激活，可诱导血脂异常和肠胆固醇的积累，同时肝脏PXR信号的激活促进高胆固醇血症和肝脏脂质积累的发生[10]。有实验证明，PXRnull小鼠对抗生素治疗没有正常反应，表达人类PXR的转基因动物出现了生长迟缓、肝大和肝毒性，表明PXR持续激活对肝脏有较大的不利影响[11]。PXR通过激活YAP信号通路调控肝脏大小和肝细胞的作用，并且YAP激活会干扰富含肝脏的全转录因子表达，从而干扰药物代谢酶，这些均表明，PXR作为潜在的治疗靶点为促进肝脏修复提供了临床相关的依据。

2 PXR参与的肝病发生机制

2.1PXR受体在慢性肝肠疾病中调节细菌易位的作用 PXR的主要功能是激活编码药物代谢和药物转运酶的基因，其作为一个传感器可监测任何变化的外源化合物和内源性细菌的水平；另外，PXR是一种配体激活的转录因子和核受体，在内脏-肝轴上广泛表达，PXR与引起细菌易位的各种机制的调控有着复杂的关系，而病理水平的细菌易位是慢性肝病进展的主要驱动因素[12]。PXR是维持肠道微生物群与肠黏膜内环境之间稳态的一个组成部分，缺乏PXR，肠道微生物群干扰肠上皮的完整性，表现出明显的上皮“渗漏”现象，“渗漏”能促进细菌易位，导致肠道恶性肿瘤的发生[13]。PXR属于配体依赖性调节靶基因的核受体亚家族，可在活化后调节各种药物的代谢酶和转运蛋白的表达，影响临床药物的疗效和耐药性；PXR通过调节肝脏中脂质和糖的代谢来影响肝脏疾病的发生和发展，并可用作药物筛查和治疗肝脏疾病的潜在药物靶点[14]。

2.2PXR介导的肝损伤机制 肝脏在转化和清除外来物质方面发挥着至关重要的作用，肝脏连续接触外源性药物时，有可能会导致肝功能受损，这种情况被称为药物性肝损伤。肝毒性根据临床表现可分为三大类，即肝细胞损伤(肝细胞特异性损伤所致)、胆汁淤积损伤[胆管上皮细胞和(或)胆汁泵特异性损伤所致]和混合损伤。总之，肝损伤的临床意义与血清丙氨酸转氨酶、碱性磷酸酶或总胆红素水平有关，临床化学检测可显示肝生化和功能概况[15]。炎症负荷是许多肝病的主要细胞事件，药物的整体清除能力下降，而PXR和CAR是编码药物代谢酶和转运体基因的两个主要调控因子，可以随意识别多种结构多样的化合物，尤其是异种生物[16]。有研究表明，PXR激活后可加速肝脏摄取非酯化脂肪酸，减少肉毒碱棕榈酰转移酶1α(一种关键的脂肪酸β-氧化酶)的表达，并抑制脂肪酸β-氧化，与PXR作用相反，CAR激活后会抑制肝脏脂质的生成，同时增加脂肪酸的氧化，改善肥胖和胰岛素抵抗[17]。过氧化物酶体增殖物激活受体α和PXR相互作用，两种化合物均可诱导脂肪变性相关基因的表达和细胞三酰甘油的积累[18]。PXR激活细胞色素P450(CYP)酶以抵抗由二级胆汁酸引起的肝损伤，在临床用药的情况下，PXR介导的CYP3A4酶蛋白表达变化可能导致组合药物的功效降低，甚至丧失[19]。PXR激活的致敏作用是由PXR诱导CYP3A和肝脏氧化应激增加引起的，通过消融或药物抑制CYP3A、用氧化剂N-乙酰半胱氨酸酰胺治疗或P拮抗剂治疗，PXR的致敏性减弱，表明创伤患者不可避免地使用PXR激活药物有可能加重失血性休克引起的肝损伤，但这种损伤可以通过联合使用抗氧化剂、CYP3A抑制剂或PXR拮抗剂来减轻[20]。

3 PXR治疗不同类型肝病

3.1PXR治疗胆汁淤积性肝病 胆汁酸通过肝脏中胆固醇的转化产生，它们不仅可以作为脂质和脂溶性维生素的消化促进剂，还可以作为几种核受体的信号分子，调节多种生物过程(包括脂质、葡萄糖和能量代谢、解毒和药物代谢、肝脏再生以及癌症)。核受体包括PXR、尼醇X受体、维生素D受体和小异聚体配偶体等，构成胆汁酸信号转导的组成部分[21]。胆汁酸的生理功能是帮助脂肪和脂溶性维生素吸收和运输，并参与胆固醇体内平衡的调节，由一系列酶促反应产生的初级胆汁酸进入胆囊并与胆汁分泌一起储存[22]。肝细胞和肝内外胆管异常可引起胆汁排泄障碍，胆汁回流至血液，进而诱发胆汁淤积性肝损伤，导致肝小叶结构损伤和功能紊乱，长期的胆汁淤积最终会导致肝硬化，甚至肝衰竭[23]。作为内源性配体，PXR在胆汁形成、胆汁脂质分解以及吸收促进中起重要的生理作用；作为靶点，PXR可预防胆汁淤积，PXR可通过调节胆汁酸的转运阻止胆汁的淤积，因为PXR激活后可阻止胆汁淤积，所以可以使用PXR激动剂治疗人类胆汁淤积性肝病[24]。

3.2PXR与非酒精性脂肪性肝病 非酒精性脂肪性肝病是一种与胰岛素抵抗和遗传易感性密切相关的代谢应激性肝损伤[25]，它正在影响西方国家一般人口的1/3，主要与不健康的生活方式有关[26]。非酒精性脂肪性肝病包括一系列肝脏病变过程，从非酒精性脂肪肝到非酒精性脂肪性肝炎、肝纤维化和肝硬化，最终可能发展为肝细胞癌[27]。具体的发病机制导致不同的病因和病理阶段，“二次打击”理论已被大多数学者所认识，第一次攻击主要是指肝细胞中脂质的积累，该阶段的特征是肝细胞脂肪变性简单，通常是可逆的；继发性发作主要包括氧化应激、肿瘤坏死因子-α和其他细胞因子炎性损伤以及肝星状细胞活化，导致肝细胞炎症性坏死和纤维化[28]。有学者研究发现，PXR激活剂Rif短期传递至肝星状细胞可显著抑制纤维化相关基因的表达，而长期传递可减少星状细胞的增殖和转分化，显示出PXR依赖性效应，表明PXR可能是抗纤维化治疗的潜在目标[29]。PXR最开始被认为是一种核受体，用来调节药物的代谢，随着研究的不断深入，原来的定义已经被替换。PXR基因过表达小鼠与野生型和PXR基因剔除小鼠相比，PXR基因过表达小鼠显著增多了肝脏三酰甘油的积累，其机制主要表现在3个方面，即PXR加强脂肪酸的合成；PXR加强脂肪酸合成酶以及ATP柠檬酸裂解酶的转录；PXR加速肝细胞摄取非酯化脂肪酸[30]。PXR的转录和表达在外源性药物代谢和内源性脂质及胆汁酸代谢中均发挥重要作用[31]。PXR主要通过调节细胞色素酶CYP3A基因的表达来抵抗外源性物质引起的肝损伤[32]。

4 小 结

肝脏是异生生物转化和营养稳态的重要器官，PXR和CAR是参与异生物质代谢以及运输的基因[33]。PXR和CAR的发现为药物和其他外源化合物调节外源酶及转运蛋白的表达提供了重要的分子基础[13]。PXR主要存在于肝脏和肠道，参与外源性和内源性反应，CAR主要存在于肝脏和小肠，与PXR共享一些常见的配体，并且有重叠的靶基因和功能。PXR和CAR均可以被细胞色素CYP家族成员诱导表达，并发生解毒反应[34]。肝脏PXR激活后可加重胰岛素抵抗，增加脂质生成并减少脂肪酸的氧化，CAR激活后会抑制肝脏脂质的生成，同时增加脂肪酸的氧化，改善肥胖和胰岛素抵抗。在治疗肝脏疾病时，PXR和CAR激活剂共同使用可取得较好的疗效[35]。因此，未来PXR在治疗肝病方面将会发挥至关重要的作用。