肝X受体在非酒精性脂肪性肝病中的作用

李文秘， 王 楠， 边 倩， 黄 倩， 李京涛， 魏海梁， 闫曙光

1 陕西中医药大学第一临床医学院， 陕西 咸阳 712046； 2 陕西中医药大学附属医院， 陕西 咸阳 712046

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一种与胰岛素抵抗(IR)和遗传易感密切相关的代谢应激性肝损伤，疾病谱包括非酒精性肝脂肪变、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬化和肝细胞癌(HCC)[1]。近年来，NAFLD已经成为全球常见的肝病之一，亚洲NAFLD的患病率在15%～40%,据估计，到2030年与NASH有关的肝脏死亡人数将增加178%[2]。 NAFLD发病机制目前尚未统一，其主要机制由最早的“二次打击”学说发展为目前的“多重打击”学说，脂质过量沉积、氧化应激和IR引起的肝细胞变性坏死诱导NAFLD的发生、发展，而肝X受体(liver X receptors，LXR)作为多功能的核受体，在代谢性疾病中显示出巨大的治疗潜力，并参与上述生理病理过程，本文就LXR对NAFLD作用的研究进展进行评述。

1 LXR的结构和功能

LXR属于配体依赖性核激素受体超家族，是调节脂质和胆固醇代谢关键基因表达的DNA结合转录调节因子。LXR分为LXRα(NR1H3)和LXRβ(NR1H2)两种亚型，它们在DNA域和配体结合区的氨基酸序列高度相关，有近80%的同源性[3]，但二者的功能和表达模式并不相同。LXRα和LXRβ在成年啮齿动物中有两种不同的表达谱：LXRα主要在肝脏、脂肪组织、肠、肾和巨噬细胞中表达，而LXRβ则广泛表达。人类中的LXRα和LXRβ分别位于11号染色体的短臂(11p11.2)和19号染色体的长臂(19q13.3)上。

LXR分子由四个结构域组成，包括N末端配体非依赖性激活功能AF-1结构域，它可以在没有配体的情况下刺激转录；DNA结合结构域，包含两个锌指结构；配体结合和受体二聚所需的疏水配体结合结构域和C-末端配体依赖的反式激活功能AF-2结构域，也称为激活功能2[4]。

LXR可以与维甲酸X受体结合形成异二聚体，异二聚体反应元件由间隔4个核苷酸的直接重复序列组成。作为2型核受体，LXR能被LXR或维甲酸X受体的配体激活，甚至被两种配体协同激活。LXR的激动性内源性配体是氧甾醇，它是胆固醇氧化的含氧衍生物和胆固醇生物合成的中间代谢物，包括22(R)-羟基胆固醇、24(S)羟基胆固醇和24(S)、25-环氧胆固醇；拮抗性内源性配体包括多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)，如花生四烯酸。还有一类配体在不同的细胞环境和靶基因中有不同的作用，既可以作为激动剂也可以作为拮抗剂或反向激动剂，例如5-α-环氧胆固醇、6-α-环氧胆固醇[5]。LXR的配体激活会导致特定辅助激活因子激活，最终导致靶基因转录。LXR的靶基因包括：(1)ATP结合盒转运蛋白A1(ATP-binding cassette subfamily A type 1，ABCA1)，位于基底外侧膜，能将细胞内多余的游离胆固醇和磷脂运输到载脂蛋白受体[6]；(2)ATP结合盒转运蛋白G1(ATP-binding cassette subfamily G type 1，ABCG1)，通过水解ATP调控物质转运，参与调节细胞内胆固醇的外流和胆固醇在细胞内的分布，补充了ABCA1的功能[7]；(3)转运体异二聚体ABCG5/G8，位于肠、肝和胆囊上皮，通过激活LXR而上调，从而促进胆汁胆固醇的分泌[8]；(4)尼曼-匹克C1样蛋白1(hepatic Niemann-Pick C1-Like，NPC1L1)，高度表达于肠道和肝脏，可介导胆汁中胆固醇的重吸收[9]；(5)磷脂转移蛋白、脂蛋白脂酶等脂质重塑相关的蛋白[10]。

2 NAFLD与LXR的关系

NAFLD的发病机制尚未完全明确，近期对LXR及其相关因子的研究为阐明NAFLD的发病机制提供了新的证据。

2.1 LXR调节胆固醇代谢 NAFLD的特征之一是以脂肪、能量的过度摄入和营养利用不平衡导致的肝脂肪变性，其发生发展与饮食中过量胆固醇摄入导致的肝脏胆固醇过量积累及胆固醇代谢紊乱有关。LXR是细胞内的甾醇传感器，保护细胞免受胆固醇超载的影响。当胆固醇水平增加时，细胞内的氧甾醇蓄积，进而激活LXR，增强一系列基因的转录，促进胆固醇的反向运输，并将其转化为肝脏中的胆汁酸[11]。此外跨肠胆固醇外流的非胆道途径也能转化过量胆固醇，跨肠胆固醇外流涉及的胆固醇通过血浆移动到肠细胞基底外侧表面，胆固醇在此被内化，再通过细胞运输，分泌到小肠管腔。LXR靶基因与胆固醇分解代谢、排泄和反向胆固醇转运途径的关系包括以下四个方面。

(1)ABCA1的双向调节作用。当细胞中胆固醇水平增高时，ABCA1促进细胞胆固醇和磷脂移动到可交换的载脂蛋白上，特别是载脂蛋白A1，以启动高密度脂蛋白(HDL)颗粒的形成，HDL再将过量的胆固醇从外周组织输送到肝脏，以消除胆汁中的胆固醇，从而促进多余的胆固醇消解[12]。在组织特异性缺失ABCA1的小鼠中，肠细胞ABCA1缺失小鼠血浆HDL胆固醇水平下降了约30%[13]，肝细胞ABCA1缺失小鼠血浆HDL胆固醇水平下降了约80%[14]。在人ABCA1基因突变引起的丹吉尔病中，脂蛋白代谢严重紊乱，导致细胞内胆固醇水平升高，血浆HDL和载脂蛋白水平显著降低[15]。当细胞中胆固醇水平降低时，甾醇调节元件结合蛋白2通过产生LXR的氧甾醇配体来激活ABCA1的转录，以此在低胆固醇水平时促进细胞胆固醇的生物合成和吸收[16]。

(2)ABCG1参与调节细胞内胆固醇外流和胆固醇在细胞内的分布。ABCG1与ABCA1在介导细胞胆固醇外流至HDL上相协同，但其无法介导无脂载脂蛋白的转运。研究[17]显示，在ABCG1过表达的巨噬细胞中，巨噬细胞的胆固醇反向转运(reverse cholesterol transport，RCT)显著增加，而下调或敲除巨噬细胞ABCG1则显著降低了巨噬细胞的RCT，且ABCA1和ABCG1表达下调的细胞与ABCG1基因敲除的细胞相比，前者巨噬细胞的RCT下降幅度更大。

(3)ABCG5和ABCG8促进粪便胆固醇排泄、减少肠道胆固醇吸收。ABCG5和ABCG8大部分表达于肠细胞的刷状缘膜和肝细胞的小管膜。研究[18]显示，含有14份人类基因组DNA片段(包括人类ABCG5和ABCG8基因)的转基因小鼠对膳食胆固醇的吸收分数降低了50%，胆汁胆固醇水平显著升高，粪便中性固醇排泄量增加了4.5倍，这些小鼠体内的植物固醇含量比野生型的幼崽低50%以上，而小鼠ABCG5和ABCG8基因的破坏对饮食中固醇的转运产生了相反的影响。

(4)NPC1L1作为NAFLD的加重因子，能负向调节胆汁胆固醇的代谢、重吸收胆汁中的胆固醇。NPC1L1是胆固醇抑制剂依折麦布的直接分子靶点，研究[19]显示，NPC1L1基因敲除(L1-KO)的小鼠表现出肠道胆固醇吸收的显著减少，其减少程度与依折麦布相似。

2.2 LXR诱导抗炎 炎症和肝损伤是NAFLD向NASH进展的重要因素。随着LXR转录机制的深入研究，LXR在调节炎症反应上的作用也越发明晰。全基因组分析[20]表明，LXRα和LXRβ具有相同的调节转录程序，二者都参与了DNA复制和rRNA处理的基因调控，但是LXRα和LXRβ在调节转录程序上存在着差异：LXRα优先调节脂类代谢相关基因的表达、细胞凋亡、炎症和免疫细胞的迁移，而LXRβ则参与淋巴细胞的分化。脂质过量沉积引起的氧化应激、脂质过氧化会导致肝细胞线粒体损害，继而发生功能障碍，炎症因子被激活，导致肝细胞发生变性、坏死，加重NAFLD的发生发展。NASH中的炎症因子的产生主要是由肠道微生物区系产生的内毒素、炎性胆汁酸蓄积等炎症因子引起的[21]，LXR激动剂GW3965可通过抑制炎症基因启动子上的核复合物如环氧合酶2、诱导型一氧化氮合酶、IL-6和基质金属蛋白酶9的转录来调节炎症反应[22]。研究[23]显示，喂食5周含有LXR激动剂GW3965饲料的小鼠血清脂肪酶活性被激活，使肝脏内TG水平升高，但血清TG水平降低。配体激活的LXR可以抑制磷脂酰肌醇3-激酶和JNK端激酶信号通路，减少Toll样受体(TLR)、IL-1β和TNFα介导的下游炎症基因信号通路的表达，抑制来源于骨髓巨噬细胞的促炎作用，减弱内毒素诱导的肝损伤[24]。LXR还通过调节磷脂代谢和胆固醇代谢来调节炎症，游离胆固醇或溶血磷脂酰胆碱的失衡改变了膜的动态平衡，游离胆固醇在细胞内的积累破坏了线粒体和内质网膜的完整性，刺激了线粒体损伤和内质网应激[25]。LXR通过诱导基因表达，促进了长链PUFA的合成，PUFA还能作为合成二十烷类化合物的酶的底物，以及特殊的促分解脂质介质，如分解素和保护素，从而促进炎症的消退[26]。LXRα基因敲除小鼠的血清ALT和AST明显升高，肝脏胆固醇酯沉积明显增加，细胞色素P450家族7亚家族A成员1表达缺陷[27]。LXR的另一种抗炎作用还依赖于其下游的靶基因，靶基因ABCA1的敲除大大削弱了LXR激动剂抑制炎症基因表达的能力，ABCA1膜脂结构的改变能激活LXR，以此来抑制TLR2、TLR4和TLR9向其下游的NF-MAPKB和κ效应器发出信号，从而扰乱髓样分化因子88和肿瘤坏死因子受体相关分子6的募集[28]。此外，LXR的激活可以促进重组酶溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3(recombinant lysophosphatidylcholine acyltransferase 3，LPCAT3)的转录。研究[29]表明，在急性LPCAT3抑制或过表达的模型中，LXR-LPCAT3途径通过调节膜脂成分来保护内质网应激，减轻炎症反应。

2.3 LXR减轻IR IR作为NAFLD的“首次打击”，在其进展中发挥着重要作用。IR发生在胰岛素敏感的组织中，如脂肪组织、肌肉和肝脏，是肝脏脂肪变性的主要因素。LXR是糖代谢的关键转录调节因子，在IR的啮齿动物模型中，LXR激活可以使血糖正常化，并改善胰岛素敏感性[30]。胰岛素增加葡萄糖摄取的作用直接依赖于葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter type 4，GLUT4)从细胞内囊泡池向质膜的募集，LXR通过与GLUT4启动子中保守的DR-4型LXR反应元件的结合来增加GLUT4在脂肪组织中的表达[31]。LXR激动剂T0901317能下调肝糖异生基因的表达，减少肝脏葡萄糖产量，使血糖正常化，改善全身胰岛素的敏感性[32]。实验[33]显示，T0901317激活LXR后，8 mmol/L葡萄糖浓度时胰岛素分泌和葡萄糖吸收速度增加，低于糖阈值时胰岛素分泌和葡萄糖吸收速度减少。同时，LXR激动剂TO901317通过减少肝脏内活性氧的产生，抑制c-Jun氨基末端激酶通路的激活，有效地逆转了棕榈酸诱导的IR[34]。另外，LXR还能通过抑制胰岛素信号基因的激活，如AKT丝氨酸/苏氨酸激酶2、小窝蛋白1等胰岛素信号基因，使GLUT4移位到质膜上的功能受损，从而减少肥胖者脂肪细胞的脂肪生成[35]。

3 小结

综上所述，LXR作为核型脂质激活受体，在调节胆固醇代谢、炎症以及IR中发挥着重要作用，通过调控LXR的表达来治疗NAFLD可能会产生有益的效果。目前合成的LXR激动剂虽然已经开发出来，但其在临床应用中会出现如高甘油三酯血症和神经精神症状等副作用，限制了其临床使用[36]。而功能选择性LXR激动剂在治疗NAFLD上具有潜在效应，如巨噬细胞选择性LXR激动剂地塞米松、肠特异性配体GW6340和选择性LXRβ激动剂LXR623等，副作用较少，但它们目前在NAFLD的治疗中应用有限。因此可以预期LXR是一个有前途的药物开发靶点，相关药物的开发对NAFLD的治疗意义非凡。

作者贡献声明：李文秘负责论文构思和撰写；李文秘、王楠、边倩负责课题设计和资料分析；李文秘、王楠、边倩和黄倩参与论文修改；李京涛、魏海梁和闫曙光负责拟定写作思路，指导撰写文章并最后定稿。