法尼酯X受體與腸道疾病的關系

齊艷榮，曹海龍，高建新，錢晶瑤，王邦茂

(1.天津海濱人民醫(yī)院消化科，天津 300280;2.天津醫(yī)科大學總醫(yī)院消化科)

·綜述·

法尼酯X受體與腸道疾病的關系

齊艷榮1，2，曹海龍2，高建新1，錢晶瑤1，王邦茂2

(1.天津海濱人民醫(yī)院消化科，天津 300280;2.天津醫(yī)科大學總醫(yī)院消化科)

法尼酯X受體(FXR)是膽汁酸的生理性受體，可以感知細胞內膽汁酸水平，是調節(jié)膽汁酸代謝及轉運的關鍵物質。研究FXR與腸道疾病的關系，有助于進一步了解FXR的作用機制，為早期發(fā)現和治療腸道疾病提供新靶點。

腸疾??；膽酸類；轉錄因子

法尼酯X受體(FXR)又稱為膽汁酸受體，是一種配體依賴性轉錄因子。FXR可以感知細胞內膽汁酸水平，不僅在腸肝循環(huán)中能轉錄、調節(jié)膽汁酸和脂類代謝，而且在腸道炎癥、細胞增殖及凋亡、腫瘤形成的過程中也具有重要意義。本文旨在對FXR和腸道疾病關系的研究進展做一闡述。

1 FXR的結構與生理功能

FXR首次于1995年由Barry M.Forman 等發(fā)現，它是一種核受體超家族的成員，因其轉錄活性可被法尼酯增強而命名[1]。FXR具有典型的核受體結構，即氨基端配體非依賴的轉錄活化域、配體結合域、鉸鏈區(qū)、DNA結合域、羧基端配體依賴的轉錄活化域等[2]。它包括2個主要功能區(qū)，氨基末端高度保守的DNA結合區(qū)和羧基末端配體結合區(qū)。FXR(又名NRlH4)與視黃醛衍生物X受體(RXR,又名NR281)共同形成二聚體復合物，這種復合物可以被一系列的配體激活。受配體誘導后，FXR可形成核受體單體、同源二聚體或者與RXR形成異源二聚體，調節(jié)靶基因的表達。當配體與DNA直接結合后，核受體空間結構發(fā)生變化，并與靶基因的激動子結合從而調節(jié)靶基因的轉錄。目前，FXR基因在人類、大鼠和小鼠等多個物種已經被成功克隆。在哺乳類動物中，FXR基因有FXRα和FXRβ兩種，人FXR基因定位于12號染色體(12q23.1)。研究表明，FXR在肝臟、回腸中高水平表達，在一些非消化道器官如：腎上腺、胸腺、心臟、脾臟、血管、卵巢和睪丸等呈低水平表達，甚至還發(fā)現在胎盤的滋養(yǎng)細胞中也有少量表達[3]。

目前，膽汁酸是一種信號分子，越來越廣泛地被認可，由它介導激活FXR成為糖與脂肪代謝、能量穩(wěn)態(tài)維持等過程的重要途徑[4]。膽汁酸是FXR的天然配體，通過FXR介導的途徑對膽汁酸的合成、代謝及轉運等過程進行調控。膽汁酸包括初級膽汁酸[例如：膽酸(CA)和鵝脫氧膽酸(CDCA)]和次級膽汁酸[例如：脫氧膽酸(DCA)和石膽酸(LCA)]，可以有效地激活FXR[5]。

2 FXR與膽汁酸的腸肝循環(huán)

膽汁酸是膽固醇在肝臟中的代謝產物，由肝臟產生并被分泌到小腸中，大部分在回腸遠端被重吸收，再通過門靜脈循環(huán)運回至肝臟再利用,完成膽汁酸的"腸肝循環(huán)"。 在正常機體中此循環(huán)過程每天進行約6～12次[6]。

膽汁酸的腸肝循環(huán)可以使有限的膽汁酸池發(fā)揮最大限度的乳化作用，以維持脂類食物的正常消化吸收。膽汁酸的代謝調節(jié)不僅在維持體內膽固醇水平的穩(wěn)定方面起到重要作用，而且對葡萄糖、脂蛋白、三酰甘油等的代謝調節(jié)也起到關鍵作用[7]。膽汁酸的腸肝循環(huán)受飲食和激素信號的嚴密調控，特定配體激活FXR，為多基因的活化進行連續(xù)、精確、同步的應答做準備，并對腸道與肝臟進行密切協調。膽汁酸的腸肝循環(huán)通過多種轉運體來共同完成。首先膽汁酸在肝細胞合成后經膽鹽輸出泵主動轉運到膽道系統[8]。在肝內合成的膽汁酸具有潛在毒性，因其相具有對疏水性，參與膽汁酸的解毒過程(膽汁酸氧化、硫酸鹽氧化和糖苷化)的幾個關鍵酶如肝臟在硫轉移酶(SULT2A1)等都是FXR的靶基因。之后游離膽汁酸通過擴散作用被動重吸收進入小腸黏膜細胞，在細胞內膽汁酸與回腸膽汁酸結合蛋白(IBABP)結合，從而完成膽汁酸從小腸腸腔面向基底面的轉運。

FXR是膽汁酸的生理性受體，膽汁酸及其代謝產物是其配體。FXR被過多的膽汁酸激活，進而激活了小分子異源二聚體伴侶(SHP)，SHP與肝受體同源物-1(LRH-1)形成一個抑制性復合物，LRH-1是膽汁酸合成的關鍵酶膽固醇7α羥化酶(CYP7A1)的啟動子，此復合物阻斷CYP7A1和其他LRH-1靶基因如類固醇12α羥化酶(CYP8Bl)和SHP本身的轉錄，從而來抑制膽汁酸的合成。此外，FXR降低膽汁酸水平還可以通過促進膽汁酸的分泌和轉運，抑制膽汁酸的腸肝循環(huán)，減少腸道內膽汁酸的重吸收來完成。

3 FXR與膽汁酸性腹瀉

膽汁酸不僅影響胃腸運動，還能影響腸道對水、電解質的運轉，因此當回腸對膽汁酸吸收減少時，大量膽汁酸就到達結腸，即可出現腹瀉，這種腹瀉被稱為膽汁酸性腹瀉(BAD)。BAD是由于膽汁酸吸收不良引起的腹瀉，通常與回腸疾病或回腸部分切除有關，可能由于回腸部分切除后成纖維細胞生長因子19(FGF-19)缺乏，導致膽汁酸吸收不良，而未被吸收的膽汁酸激活了腸道中液體和電解質的分泌，從而導致腹瀉。FGF19是一種代謝調節(jié)因子，主要在腸道分泌和表達，具有激素樣作用，反饋性調節(jié)膽汁酸代謝[9]。根據引起膽汁酸腸肝循環(huán)障礙的原因，BAD分為3型：Ⅰ型：最常見，為膽汁酸吸收障礙性腹瀉，大多繼發(fā)于回腸末端切除后，其中以回腸末端切除<100 cm者最多見；Ⅱ型：為先天性回腸選擇性膽汁酸轉運缺陷所致；Ⅲ型：為膽汁酸誘導的腹瀉，該型除糞便膽汁酸排出量增加外，多伴有消化道疾病，且與回腸疾病無關，如迷走神經切斷術后、膽囊切除術后等，可伴有顯微鏡下結腸炎[10]。

目前越來越多的研究表明膽汁酸吸收不良引起的慢性腹瀉較為常見，但容易誤診為腹瀉型腸易激綜合征。75Se-牛磺膽酸潴留試驗 (75SeHCAT)，可以用來判斷膽汁酸的吸收情況，目前是診斷BAD的金標準[11]。另外，還有7α-羥基-4-膽甾烯-3-酮血清濃度檢查、類脂定量測定以及糞便膽汁酸測定等方法輔助診斷。

FXR通過誘導SHP的表達來下調CYP7A1的水平，而CYP7A1為膽汁酸合成途徑中的關鍵酶，通過上述調節(jié)可控制膽固醇向膽汁酸的轉變。由此可知，激活FXR就能夠使膽汁酸的合成和三酰甘油的降低等多種藥理活性受到抑制。FXR激動劑通過刺激回腸產生FGF-19，抑制膽汁酸合成，有望成為治療BAD的重要藥物靶點。奧貝膽酸亦稱INT-747和6α-乙基-CDCA)是FXR強效激動劑，以劑量依賴性方式刺激FGF19的生成。有研究發(fā)現，給予特發(fā)性BAD患者及某些繼發(fā)性疾病和回腸切除<45 cm的患者應用奧貝膽酸，患者的空腹血清FGF19 顯著增高，腹瀉癥狀明顯減輕[12]。但FXR激動劑的臨床療效仍需進一步擴大樣本量研究證實。

4 FXR和炎癥性腸病

膽汁酸與FXR在防止腸道細菌移位中起到重要的作用。腸道膽汁酸缺乏可導致腸黏膜屏障功能受損和細菌過度增殖，逐漸出現炎癥性腸病。有研究報道，FXR基因敲除后的小鼠腸道致病菌數量明顯增加，而且其腸道上皮的黏膜屏障功能也逐漸減弱，由此腸道的炎性反應也相應增加[13]。多項研究表明，FXR在黏膜免疫反應中起著重要的作用，而且可減輕炎性反應，保護腸上皮屏障的完整性，抑制腸道細菌過度增長，防止細菌易位[14-15]。FXR激動劑GW4064可明顯保護野生型小鼠免于出現上述反應。Renga等[16]建立FXR敲除使用硝基苯磺酸誘導的急性結腸炎小鼠模型，分別在體內和體外予6-乙基鵝去氧膽酸和地塞米松治療，得出FXR的反應元件促進染色質回路的形成，有效增加糖皮質激素受體轉錄，對FXR介導的拮抗腸道炎性反應非常重要。FXR配體增強了血管生成素1(ANG1)、誘導型一氧化氮合酶(iNOS)和碳酸酐酶12(CAR12)的mRNA表達，通過產生抗菌肽或者維持腸道正常酸堿度，以此來起到抗菌作用，從而使腸腔正常的生理平衡與腸上皮的屏障功能得以維持[17]。另有研究發(fā)現，克羅恩病患者FXR及其靶基因的表達明顯低于正常[18]，提示FXR對于維持腸道內穩(wěn)態(tài)有重要意義。

由此可知，FXR的缺失與下調可能導致腸道菌群的數量及構成發(fā)生變化、腸黏膜屏障功能削弱、腸道炎性反應增加。因此，FXR對于調節(jié)腸道炎性反應及免疫狀態(tài)有重要作用。

5 FXR和結直腸癌

大量流行病學研究發(fā)現膽汁酸與大腸腫瘤之間有著密切的聯系，結腸腺瘤和結腸癌的發(fā)生均與攝入高脂飲食有關，人群糞膽汁酸濃度的升高和結直腸癌發(fā)病率呈正相關[19]。這可能是由于高脂肪飲食可引起糞次級膽汁酸含量的升高，而膽汁酸可誘導結腸上皮凋亡及基因突變，進而形成腫瘤。有研究證實，親水性膽汁酸和疏水性膽汁酸因其各自不同的特性，對腫瘤生長有不同的作用。親水性的CA和熊去氧膽酸(UDCA)有抑制腫瘤生長的作用，而疏水性的DCA和LCA 可促進結腸癌等惡性腫瘤生長。在膽汁酸池中若親水性膽汁酸UDCA處于優(yōu)勢地位時，就會使?jié)撛诘亩拘阅懼嵩谀c道的吸收下降，使水相便中的疏水性膽汁酸DCA的比例下降，以此起到間接保護結腸的作用，從而抑制結腸惡性腫瘤生長。疏水性膽汁酸可通過對胞膜脂質的"去垢作用"破壞細胞膜的完整，同時促進細胞內活性氧的產生，誘導細胞壞死并引起不規(guī)則增生，進而誘發(fā)細胞向惡性轉化，并通過以上途徑導致腫瘤發(fā)生[20]。

FXR不僅是調節(jié)膽汁酸代謝及轉運的關鍵物質，而且在調控結直腸腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中 發(fā)揮著重要作用。FXR作為膽汁酸的感受器，體內持續(xù)的膽汁酸暴露必將會引起FXR的改變。有研究報道，持續(xù)暴露DCA可以導致結腸上皮細胞持續(xù)增殖，然而并不伴隨其相應的凋亡，因此打破了細胞增殖與凋亡之間的平衡，穩(wěn)態(tài)失衡后最終引發(fā)癌癥[21]。研究發(fā)現，FXR表達的缺失在腸道腫瘤發(fā)生中有一定的意義。在結腸息肉中，FXR mRNA的表達較正常黏膜組織降低，在結腸腺癌組織中表達進一步減少。此外，在小鼠腸癌模型中，FXR基因缺失導致腫瘤數目增多和體積增大[22]。Modica等[23]建立了腺瘤性結腸息肉基因 (Apc)突變和FXR基因敲除的小鼠模型，研究發(fā)現8周的FXR-/-Apc+/-小鼠在腫瘤形成之前就已經形成了大量的異常隱窩灶與腺瘤樣病變，并在腸黏膜上發(fā)現大量中性粒細胞、巨噬細胞聚集與腫瘤壞死因子α(TNFα)mRNA的表達。研究指出FXR基因敲除小鼠的早期死亡率提高和腸道腫瘤進展，提示可能與TNFα的活性增加、中性粒細胞的活化及巨噬細胞的浸潤從而激活Wnt-β -catenin信號通路有關。另外在FXR過表達的腫瘤動物模型中，FXR的活化可明顯加速腫瘤細胞凋亡和抑制腫瘤生長[24]。

De Gottardi等[25]研究，對正常的結直腸上皮細胞、結直腸腺瘤、結直腸癌組織進行了對比，結果發(fā)現FXR及IBABP在細胞內的表達水平在結直腸腫瘤發(fā)展的不同階段均不相同，其中在結直腸腺瘤階段，FXR的mRNA表達較正常下降5倍，而在結直腸癌階段，FXR的mRNA表達較正常下降10倍，而IBABP的表達在結直腸腺瘤及結直腸癌中卻明顯增高。Peng等[26]研究發(fā)現FXR的激活或過表達可能使表皮生長因子受體(EGFR)的磷酸化下調，從而使結直腸上皮細胞的增殖及結直腸腫瘤的形成受到抑制。此外，由于SHP可使細胞周期蛋白D1基因的轉錄過程直接下調，影響細胞周期，進而使腫瘤的發(fā)生受到抑制。而FXR的配體結合域和膽汁酸結合后可激活SHP，由此推測結直腸腫瘤發(fā)生的可能機制之一為FXR的缺失或下調[27]。

FXR與結直腸腫瘤發(fā)生的相關機制可能有以下幾方面：首先是FXR mRNA的低水平表達，這是由于FXR基因的缺失、下調，以及啟動子甲基化的靜默作用導致的[28]。另外多項研究證實，一些增強子的過甲基化也促進了結直腸腫瘤的發(fā)生，其中特異性最高的是核受體，如孕激素、視黃酸、雌激素，都是通過該機制降低了在腫瘤細胞中的表達，因此FXR因過甲基化而失去了對腫瘤的調控作用，這也成為結直腸腫瘤發(fā)生的可能機制之一。此外，FXR的低表達還與小腸刷狀緣鈉鹽依賴的膽酸轉運體的多態(tài)性以及IBABP的正向調節(jié)等因素有關。由此可知，FXR基因的靜默或低水平表達是腫瘤細胞凋亡減少，腫瘤細胞殘存和腫瘤生成的重要環(huán)節(jié)。因此，FXR作為激素核受體家族的一員，在腫瘤的發(fā)生以及增殖轉移中發(fā)揮一定的作用。

6 展望

綜上所述，目前越來越多的研究發(fā)現FXR與膽汁酸腹瀉、炎癥性腸病、結直腸癌等多種腸道疾病有著密切的聯系，但許多發(fā)病機制尚未十分明確，仍亟待進一步研究。FXR與腸道疾病關系的確立對預防和治療腸道疾病有重要意義，將為疾病早期診斷和治療提供了一個新的靶點和方向。

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The progress in the research of Farnesoid X Receptor in the development of the intestinal diseases

QiYanrong*，CaoHailong，GaoJianxin，QianJingyao，WangBangmao

(*DepartmentofDegestive,TianjinHaibinPeople′sHospital,Tianjin300280,China)

Correspondingauthor:GaoJianxin,Email:13821652351@139.com

Farnesoid X Receptor is the physiology receptor of bile acid.FXR can sense the bile acid on the cell level.It is the key to regulating bile acid metabolism and transport material.By reserching the mechanism of FXR in the occurrence and development of intestinal diseases,this may facilitate discovering new targets for the prevention and treatment of intestinal diseases.

Intestinal diseases；Cholic acid；Transcription factors

國家自然科學基金(81470796)；天津濱海新區(qū)衛(wèi)生局科技項目(2014BWKY028)

齊艷榮，主治醫(yī)師，Email:13820407920@163.com

高建新，副主任醫(yī)師，Email：13821652351@139.com

R574

A

10.3969/J.issn.1672-6790.2017.04.041

2017-03-30)