過氧化物酶體增殖因子激活受體α研究新進(jìn)展

王績英 王 濤 (桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣西 桂林 541001)

過氧化物酶體增殖因子激活受體α研究新進(jìn)展

王績英 王 濤 (桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣西 桂林 541001)

過氧化物酶體增殖因子激活受體α;動(dòng)脈粥樣硬化;腫瘤

過氧化物酶體增殖因子激活受體(PPAR)是調(diào)節(jié)目標(biāo)基因表達(dá)的核內(nèi)受體轉(zhuǎn)錄因子超家族成員根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，PPAR可分為α、β(或δ)和γ三種類型。PPAR-α在調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖劑基因轉(zhuǎn)錄活性和肝臟過氧化物酶增生中起重要作用，主要參與激活體內(nèi)脂肪酸的代謝，糖原、氨基酸和酮體的合成，此外在減輕炎癥反應(yīng)方面也有一定的作用。近年來許多研表明PPAR-α在肝癌、子宮內(nèi)膜癌等腫瘤組織中呈上調(diào)表達(dá)。PPAR-α與腫瘤的關(guān)系受到重視，成為近年來研究熱點(diǎn)。

1 PPAR-α的結(jié)構(gòu)及特征

PPAR-α是第一個(gè)被鑒別出來的亞型，其結(jié)構(gòu)上包括了三個(gè)功能域:氨基末端，DNA結(jié)合區(qū)和配體結(jié)合區(qū)。PPAR-α被相應(yīng)配體激活后能與類維酸的受體(RXR)形成異二聚體，共同調(diào)控下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。這些被調(diào)控的靶基因在啟動(dòng)子處常含有5'-AACTAGGNCAAAGGTAAGGTCA-3'的序列，該序列被稱為過氧化物酶體增殖因子作用元件(PPRE)。許多與脂質(zhì)代謝有關(guān)的基因都含有PPRE，例如編碼與脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)、氧化過程相關(guān)的乙酰輔酶合成酶、乙酰輔酶氧化酶的基因〔1，2〕。PPAR-αC-末端的三維結(jié)構(gòu)被分離出來，包括配位子調(diào)節(jié)的E領(lǐng)域或AF-2，或配體受體結(jié)合區(qū)域。這構(gòu)成了一個(gè)大的T型配體結(jié)合口袋，來適應(yīng)各種天然或人工合成的配體。PPAR-α的活性可以在以下幾個(gè)水平受到調(diào)控，包括表達(dá)的調(diào)節(jié)、配體的性質(zhì)、共活化物和阻遏的水平、PPAR-α及有關(guān)的共活化物和輔阻遏物翻譯后的修飾〔3〕。

2 PPAR-α的配體和功能

PPAR-α的配體(又稱激動(dòng)劑)有兩種，天然配體和合成配體。許多飽和、不飽和脂肪酸都是PPAR-α的天然配體，例如油酸、軟脂酸、亞油酸、花生四烯酸等。PPAR-α受體經(jīng)由這些生理濃度的天然配體活化后，能夠調(diào)控脂肪酸的過氧化物酶氧化和線粒體氧化，同時(shí)還能調(diào)節(jié)脂質(zhì)的攝取和貯存。PPAR-α還是3種受體亞型中唯一能與大量飽和脂肪酸結(jié)合的亞型〔4〕，且其結(jié)合的親合力通常能達(dá)到微摩爾級(jí)。

合成配體主要有噻唑烷二酮類和取代苯丙酸類衍生物。噻唑烷二酮類衍生物通常保留一個(gè)噻唑烷二酮的活性結(jié)構(gòu)片段，它能夠激活PPARγ，達(dá)到增強(qiáng)機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性和降低血糖的效果，故主要用于糖尿病的治療。此活性結(jié)構(gòu)片段對(duì)PPAR-α亦有激活作用，但通常較弱。貝特類藥物及其類似物統(tǒng)稱為取代苯丙酸類衍生物。這類化合物均有一個(gè)取代苯丙酸基團(tuán)，貝特類藥物用于降低血脂的治療，主要就是通過激活PPAR-α起作用。貝特類藥物有益的治療作用，在于減少極低密度脂蛋白(VLDL)的產(chǎn)生和促進(jìn)富含甘油三酯(TG)微粒的分解代謝，這間接減少了低密度脂蛋白(LDL)微粒，增加了高密度脂蛋白(HDL)微粒的生成，促進(jìn)肝臟對(duì)過多膽固醇的排除。貝特類藥物對(duì)于PPAR-α介導(dǎo)的VLDL和乳糜微粒的TG水解作用有顯著的影響，即上調(diào)肝和肌肉脂蛋白酶(LPL)的轉(zhuǎn)錄。LPL在周邊組織的毛細(xì)血管內(nèi)皮是TG水解酶，它在周圍組織的失活引起了嚴(yán)重的高TG血癥和HDL生成減少。載脂蛋白C-Ⅲ(ApoC-Ⅲ)過度表達(dá)鼠有嚴(yán)重的高TG血癥。在人和鼠的肝細(xì)胞中Apo C-Ⅲ的合成受到PPAR-α激動(dòng)劑的抑制。因此PPAR-α有利于VLDL的脂解作用。PPAR-α激活時(shí)，由于它對(duì)與脂蛋白代謝有關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄活動(dòng)的調(diào)節(jié)作用，引起了全身性的脂質(zhì)正?；磻?yīng)，這是通過減少富含TG微粒的產(chǎn)生，促進(jìn)它們脂解作用，促進(jìn)HDL代謝和RCT來實(shí)現(xiàn)的。這些效應(yīng)促進(jìn)膽固醇從周圍組織向肝臟轉(zhuǎn)運(yùn)。

3 PPAR-α與動(dòng)脈粥樣硬化

抗動(dòng)脈粥樣硬化作用可歸因于PPAR-α依賴的對(duì)C反應(yīng)蛋白誘導(dǎo)的單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP-1)表達(dá)的阻遏作用，對(duì)內(nèi)皮素-1(ET-1)表達(dá)的抑制作用，對(duì)IL-1誘導(dǎo)的IL-6釋放的抑制作用，以及對(duì)脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)表達(dá)的抑制作用〔5〕。同時(shí)，在動(dòng)脈粥樣硬化病人，表現(xiàn)高血清水平的免疫反應(yīng)性纖維結(jié)合素-γ(IFN-γ)，PPAR-α激動(dòng)劑可延緩激活T淋巴細(xì)胞的IFN-γ的釋放〔6〕。另外，PPAR-α在控制巨噬細(xì)胞的膽固醇循環(huán)起到關(guān)鍵性作用。ABCA1的表達(dá)是受PPAR-α激發(fā)的〔7〕，在泡沫細(xì)胞以肝臟X受體依賴的方式表達(dá)，可促進(jìn)ApoA2-I介導(dǎo)的膽固醇排除，Niemann-Pick形式C蛋白質(zhì)1和2的表達(dá)。膽固醇從溶酶體到細(xì)胞膜的運(yùn)載體也是受PPAR-α調(diào)節(jié)的，這提高了膽固醇排除的效率。

動(dòng)脈粥樣硬化的后來步驟也受到PPAR-α的調(diào)節(jié)。平滑肌細(xì)胞(SMC)增殖的激活在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展及其并發(fā)癥中是個(gè)主要事件。由于血管受損，SMC從血管壁中層遷移到新內(nèi)膜層，并在那里增殖、聚集合成蛋白，導(dǎo)致內(nèi)膜超常增生。SMC增殖也是潛在再狹窄的初發(fā)機(jī)制之一。PPAR-α抑制SMC增殖是通過阻斷G1/S細(xì)胞循環(huán)周期，通過對(duì)依賴細(xì)胞周期素激酶抑制劑P16的誘導(dǎo)作用實(shí)現(xiàn)的〔8〕。SMC的遷移需要細(xì)胞外基質(zhì)通過基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的降解作用實(shí)現(xiàn)，其中MMP-9的表達(dá)可被PPAR-α減少。另外，通過對(duì)組織因子表達(dá)的抑制，PPAR-α阻斷動(dòng)脈血栓形成。

4 PPAR-α 與腫瘤

PPAR-α激動(dòng)劑主要的靶器官是肝臟，長期服用可導(dǎo)致肝臟的肥大與增生，肝細(xì)胞內(nèi)過氧化物酶體大量增殖，基因在轉(zhuǎn)錄水平被激活以及脂肪酸代謝過程中關(guān)鍵酶的活性增強(qiáng)，最終導(dǎo)致鼠肝癌的發(fā)生。PPAR-α是第一個(gè)被鑒別出來的受體，1992年Red等首先提出長期服用PPAR-α激動(dòng)劑可能增加患肝癌的風(fēng)險(xiǎn)〔9〕。1993年Marsman等報(bào)道了長期服用PPAR-α激動(dòng)劑wy-14，643會(huì)增加大鼠患肝癌的風(fēng)險(xiǎn)〔10〕。1997年P(guān)eters研究小組利用基因敲除的小鼠進(jìn)一步證實(shí)長期服用wy-14，643增加患肝癌的風(fēng)險(xiǎn)與PPAR-α密切相關(guān)，當(dāng)時(shí)還沒有直接的證據(jù)表明PPAR-α激動(dòng)劑在轉(zhuǎn)錄水平影響細(xì)胞周期相關(guān)的基因。部分學(xué)者認(rèn)為PPAR-α激動(dòng)劑是通過引起氧化應(yīng)激損傷，導(dǎo)致DNA在復(fù)制過程中發(fā)生突變，由此增加了發(fā)生肝癌的風(fēng)險(xiǎn)〔11〕。但大量的臨床病例觀察卻發(fā)現(xiàn)長期服用降脂藥非諾貝特(PPAR-α激動(dòng)劑)的病人并沒有增加患肝癌的風(fēng)險(xiǎn)〔12〕。這類種屬間的巨大差異可能與鼠和人的肝細(xì)胞內(nèi)PPAR-α表達(dá)水平不同、過氧化物酶體增殖因子與PPAR-α結(jié)合后下游所調(diào)控的靶基因不同等因素有關(guān)。

從2002年開始有關(guān)過氧化物酶體增殖因子抗腫瘤的活性逐漸受到重視。Jiao等首次報(bào)道了非諾貝特可以抑制人肝癌細(xì)胞株HePG2的增殖〔13〕。隨后 Holland〔14〕的課題組從基因芯片的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)PPAR-α在人子宮內(nèi)膜癌的組織中高表達(dá)，給予PPAR-α激動(dòng)劑非諾貝特可以顯著抑制人體子宮內(nèi)膜癌株Ishikawa的增殖，并引發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡。最初的這些研究并未涉及PPAR-α激動(dòng)劑非諾貝特究竟是通過什么機(jī)制來抗腫瘤的。2006年Raquel運(yùn)用轉(zhuǎn)染及電泳遷移率實(shí)驗(yàn)等技術(shù)發(fā)現(xiàn)PPAR-α激動(dòng)劑可能通過抑制轉(zhuǎn)錄激活蛋白-1(AP-1)，使得環(huán)氧化酶-2(Cyclo-oxygenase2，cox-2)及血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)量下調(diào)，從而發(fā)揮對(duì)人結(jié)腸癌細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng)〔15〕。由于核因子(NF-κB)可以介導(dǎo)多種促進(jìn)有絲分裂、血管新生的細(xì)胞因子的分泌，大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)NF-κB在腫瘤生長和轉(zhuǎn)移過程中都起著重要作用。而PPAR-α激動(dòng)劑可通過上調(diào)核因子抑制蛋白I-kB來抑制NF-κB的活性，因此Maja等推論P(yáng)PAR-α激動(dòng)劑通過下調(diào)NF-κB的活性，也能發(fā)揮其抗腫瘤的作用〔16〕。

最新研究表明PPAR-α激動(dòng)劑還能介導(dǎo)細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的表達(dá)。Saidi等報(bào)道PPAR-α激動(dòng)劑通過抑制子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞由G1期向S期的轉(zhuǎn)化，并伴有相應(yīng)的細(xì)胞周期素 D1(cyclin D1)的下調(diào)，從而達(dá)到抑瘤的效果〔17〕。Martinasso等發(fā)現(xiàn)PPAR-α激動(dòng)劑氯貝丁酯能下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2、上調(diào)凋亡蛋白Bad的水平，增加結(jié)腸癌細(xì)胞的凋亡率〔18〕。Yokoyama等在體內(nèi)外試驗(yàn)中均證實(shí)PPAR-α激動(dòng)劑氯貝酸不僅能夠誘導(dǎo)人卵巢癌細(xì)胞發(fā)生凋亡，還能有效抑制腫瘤血管形成。他們深入探究了其可能的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)PPAR-α激動(dòng)劑能顯著降低腫瘤細(xì)胞、血清和腹水中前列腺素E2及vEGF的水平〔19〕。這是第一篇有關(guān)PPAR-α激動(dòng)劑對(duì)腫瘤血管形成有抑制作用的文獻(xiàn)。2008年Dipak等在美國科學(xué)院院報(bào)(PNAS)上發(fā)表了非諾貝特不僅可以抑制多種腫瘤細(xì)胞如人黑色素瘤細(xì)胞、乳腺癌細(xì)胞、肺癌細(xì)胞的生長，還具有抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖的作用。他們的研究結(jié)果提示非諾貝特可能是通過增加內(nèi)源性的血小板反應(yīng)素(TSP-1)，降低VEGF及成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)的水平來實(shí)現(xiàn)其抗腫瘤血管形成的功效〔20〕。

PPAR-α激動(dòng)劑不僅能拮抗腫瘤的生長，對(duì)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移同樣具有抑制作用。Maja等在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中均證實(shí)非諾貝特可以抑制黑色素瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，他們運(yùn)用轉(zhuǎn)染和干擾等技術(shù)發(fā)現(xiàn)PI3K/AKT通路的抑制可能是非諾貝特起效的機(jī)制之一〔21〕。

5 問題及展望

PPAR-α激動(dòng)劑在抗腫瘤方面的應(yīng)用越來越受到關(guān)注。該類藥物常常同時(shí)具有直接和間接的抑瘤功效，若與傳統(tǒng)的化療藥物相配合可能起到多靶點(diǎn)協(xié)同、增效的作用。特別是肺癌這類難治性腫瘤，對(duì)現(xiàn)有的一線化療藥常常發(fā)生耐藥，如果聯(lián)合運(yùn)用PPAR-α激動(dòng)劑非諾貝特和細(xì)胞毒性化療藥順鉑可能會(huì)帶來更好的療效。雖然現(xiàn)有的PPAR-α激動(dòng)劑類藥物如非諾貝特已被臨床證明具有良好的安全性，但對(duì)新開發(fā)的PPAR-α激動(dòng)劑仍需謹(jǐn)慎監(jiān)測其潛在的致瘤性。

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R393

A

1005-9202(2011)12-2387-03

廣西壯族自治區(qū)衛(wèi)生廳重點(diǎn)科研課題(重2010046)

王 濤(1977-)，男，主治醫(yī)師，在讀碩士，主要從事肺癌的基礎(chǔ)與臨床研究。

王績英(1972-)，女，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事肺癌的基礎(chǔ)與臨床的研究。

〔2010-09-20收稿 2011-01-23修回〕

(編輯 劉 愉/曹夢園)