法尼酯X受體：糖尿病腎病防治新靶標(biāo)

張禮君 綜述 易 斌 審校

國(guó)際糖尿病聯(lián)盟(IDF)的最新數(shù)據(jù)顯示，全球約有4.25億成年人患有糖尿病，我國(guó)糖尿病(20～79歲)患者人數(shù)高達(dá)1.144億，位居全球首位[1]。在許多國(guó)家及地區(qū)，包括歐洲、日本和美國(guó)，糖尿病腎病(DN)已成為終末期腎病(ESRD)最常見的原因。我國(guó)約有21.3%的糖尿病患者合并有慢性腎臟病[2]，DN已成為危害我國(guó)居民健康的重要公共衛(wèi)生問題。近年來(lái)，隨著對(duì)法尼酯X受體(farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)研究的逐漸深入，發(fā)現(xiàn)FXR具有降低血糖、調(diào)節(jié)血脂，抑制炎癥、抗氧化及腎纖維化等效應(yīng)，可能在調(diào)控DN發(fā)生發(fā)展中起重要作用，本文擬就這一領(lǐng)域的進(jìn)展作一綜述。

FXR是配體激活的轉(zhuǎn)錄因子，因其轉(zhuǎn)錄活性可被超生理濃度的法尼醇增強(qiáng)而得名。FXR屬于核受體超家族，在肝臟、膽囊、腎臟、心臟、腸道、動(dòng)脈粥樣硬化斑塊及胰島細(xì)胞，均有FXR高表達(dá)[4]。FXR包括DNA結(jié)合和配體結(jié)合兩個(gè)功能結(jié)構(gòu)域,配體與FXR結(jié)合后，F(xiàn)XR被激活并與類視黃醇X受體形成異二聚體，然后與FXR靶基因啟動(dòng)子區(qū)域的FXR反應(yīng)元件結(jié)合，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。FXR基因可產(chǎn)生兩種異構(gòu)體，包括FXRα(α1、α2、α3、α4)和FXRβ(β1、β2)兩種亞型。由于在人類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物中，F(xiàn)XRβ為假基因，所以研究主要集中于FXRα[5]。膽汁酸是FXR天然配體，F(xiàn)XR被膽汁酸激活后能調(diào)節(jié)糖、脂代謝中多種基因的表達(dá)，有利于糖脂代謝穩(wěn)態(tài)的維持。因此，F(xiàn)XR作為一個(gè)新的靶點(diǎn)已應(yīng)用于糖、脂相關(guān)疾病的治療。

血糖調(diào)節(jié)

研究表明小鼠肝臟、胰腺等組織均有FXR表達(dá)，F(xiàn)XR可通過抑制肝糖原異生、增加肝糖原儲(chǔ)存、影響胰島素信號(hào)、促進(jìn)胰島素分泌及敏感性等機(jī)制發(fā)揮降糖作用[3-4]。1型和2型糖尿病大鼠的肝臟FXR表達(dá)均降低,使用胰島素控制血糖后可使FXR mRNA恢復(fù)至正常水平[5]。而FXR缺陷可導(dǎo)致小鼠外周胰島素抵抗,糖酵解能力降低,脂肪組織和骨骼肌胰島素信號(hào)減弱，使得餐后血糖升高[6]。ob/ob糖尿病小鼠具有胰島素抵抗、高胰島素、高血糖等特點(diǎn)，給予FXR激動(dòng)劑GW4064治療能改善小鼠的高胰島素血癥及糖耐量異常[6]，其機(jī)制與增加胰島素敏感度、抑制糖異生基因、增加肝糖原合成有關(guān)[7]。這些效應(yīng)都是由FXR調(diào)控其靶基因?qū)崿F(xiàn)的，例如FXR可調(diào)控固醇反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(SREBPs)，以維持碳水化合物代謝平衡[8]。葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(GLUT4)是主要的胰島素應(yīng)答轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在維持全身葡萄糖穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。FXR可與GLUT4啟動(dòng)子結(jié)合并誘導(dǎo)其表達(dá)，使肌細(xì)胞和脂肪細(xì)胞對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)及攝取增加，改善胰島素抵抗[9]。此外，糖原合成和糖異生相關(guān)的許多基因也受FXR調(diào)控，如磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)[10]，果糖-1,6-二磷酸酶1(FBP1)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)等[11-12]。FXR激活可下調(diào)G6Pase、PEPCK及FBP1的表達(dá)，降低血漿葡萄糖、提高胰島素敏感度，延緩糖尿病進(jìn)展。Mudaliar等[13]進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)雙盲安慰劑對(duì)照臨床研究，給予2型糖尿病合并非酒精性脂肪肝患者FXR激動(dòng)劑奧貝膽酸(OCA，INT-747)治療6周，劑量為25 mg或50 mg，1次/d，結(jié)果顯示治療組患者耐受性良好，胰島素敏感度均顯著增加，患者體重及肝臟炎癥和纖維化標(biāo)志物水平降低。另一項(xiàng)日本研究納入了16例2型糖尿病合并慢性肝病患者，分別給予900 mg熊去氧膽酸(UDCA)和50 mg西格列汀序貫治療，發(fā)現(xiàn)UDCA不僅可減低患者體重和糖化血紅蛋白水平，還可增加胰高血糖素樣肽1(GLP-1)分泌，推測(cè)該作用與UDCA激活G蛋白耦聯(lián)受體TGR5和FXR/FGF19途徑增強(qiáng)膽汁酸釋放有關(guān)[14]。

血脂調(diào)節(jié)

脂質(zhì)代謝異常在肥胖或糖尿病相關(guān)腎損害的病理過程中發(fā)揮重要作用，過量的游離脂肪酸在腎臟積聚引起腎臟脂毒性。FXR缺陷導(dǎo)致小鼠調(diào)節(jié)脂肪生成的基因(如脂肪酸合酶、乙酰輔酶A羧化酶)表達(dá)增加[15]，引起三酰甘油積聚及膽固醇含量顯著增加。標(biāo)準(zhǔn)飲食時(shí)，F(xiàn)XR敲除小鼠并無(wú)典型腎病表現(xiàn)，但給予高脂飲食[16]或者誘導(dǎo)糖尿病后，小鼠則呈現(xiàn)明顯的肝脂肪變性和腎脂肪聚集。特異性FXR激動(dòng)劑，如INT-747、膽酸、GW4064均能減輕高脂飲食誘發(fā)的肥胖相關(guān)性腎病[17-18]。同樣，INT-747激活FXR后也能抑制糖尿病誘導(dǎo)的腎臟脂質(zhì)代謝紊亂及纖維化，從而預(yù)防1型糖尿病的腎損害[3]。脂質(zhì)在腎臟異常沉積的機(jī)制與在肝臟類似[19]，一方面是增加SREBPs和碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(carbohydrate regulatory element binding protein，ChREBP)的表達(dá)及活性，另一方面是降低過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)的活性[17,20]。FXR則能負(fù)性調(diào)節(jié)下游靶基因SREBP-1和CHREBP，并且正性調(diào)節(jié)靶基因PPARα的活性，從而促進(jìn)脂肪酸β氧化，減少脂肪酸合成，減少三酰甘油在腎臟的積聚。孤兒核受體小異源二聚體伴侶(Orphan Nuclear Receptor Small Heterodimer Partner，SHP)是眾所周知的FXR下游靶基因和代謝調(diào)節(jié)劑[17,20]，F(xiàn)XR對(duì)SREBP-1c表達(dá)的抑制效應(yīng)由SHP信號(hào)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)所介導(dǎo)[3]。Watanabe等[10]證實(shí)在高三酰甘油血癥的小鼠模型中，膽汁酸可通過FXR-SHP-SREBP-1C通路降低三酰甘油水平。同樣GW4064治療db/db小鼠1周，即能降低血漿總膽固醇水平，膽汁酸治療12周則能顯著降低腎臟三酰甘油和膽固醇含量，該作用也與FXR-SHP-SREBP-1C途徑相關(guān)[18]。此外，F(xiàn)XR激活還能抑制微粒體三酰甘油轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和載脂蛋白B的表達(dá)，從而促進(jìn)低密度脂蛋白和乳糜微粒的清除，發(fā)揮降脂作用[21]。Mudaliar等[13]研究結(jié)果顯示，口服兩種劑量的奧貝膽酸6周(25 mg或50 mg，1次/d)均降低2型糖尿病合并非酒精性脂肪肝患者的三酰甘油水平，但僅高劑量組具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，奧貝膽酸對(duì)患者總膽固醇無(wú)影響，并升高了低密度脂蛋白水平。因此，有必要進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間和更大樣本量的臨床研究以觀察FXR激動(dòng)劑對(duì)糖尿病患者血脂的影響。

抑制炎癥反應(yīng)

研究表明在非酒精性脂肪肝、肺纖維化、動(dòng)脈粥樣硬化、炎癥性腸病、慢性胰腺炎等疾病[22-24]，也包括DN[17,20]，激活FXR能發(fā)揮抑制炎癥的作用。Glastras等[25]在高脂飲食喂養(yǎng)妊娠及哺乳期大鼠建立了母體肥胖模型，發(fā)現(xiàn)后代斷奶時(shí)存在明顯的葡萄糖不耐受，并伴隨腎臟FXR表達(dá)下調(diào)及單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)表達(dá)上調(diào)。體外研究顯示，暴露于高葡萄糖的人腎小管上皮細(xì)胞(HK2)FXR表達(dá)降低，MCP-1、TGF-β1表達(dá)增加，GW4064可逆轉(zhuǎn)上述改變，而FXR沉默的HK2細(xì)胞在高葡萄糖條件下炎癥標(biāo)志物進(jìn)一步增加。體內(nèi)研究也證實(shí)腹腔注射GW4064或飲食中加入膽酸干預(yù)db/db糖尿病小鼠后，腎臟中多種促炎癥因子如TNF-α，IL-6和MCP-1的表達(dá)均下調(diào)[18]，提示FXR活化可顯著改善DN早期炎性標(biāo)志物。已證明脂肪細(xì)胞因子內(nèi)脂素(visfatin)與DN發(fā)病密切相關(guān)。Zhou等[26]發(fā)現(xiàn)GW4064降低炎癥因子表達(dá)與FXR直接結(jié)合visfatin啟動(dòng)子調(diào)控其轉(zhuǎn)錄有關(guān)，表明FXR通過下調(diào)visfatin表達(dá)發(fā)揮抗炎作用，延緩DN進(jìn)展。此外，Kim等[27]還觀察到外源性脂多糖(LPS)能降低C57BL/6小鼠肝臟和腎臟FXR mRNA水平，TNF-α和IL-1干預(yù)也能降低人肝癌Hep3B細(xì)胞FXR mRNA的水平，并且?guī)缀跬耆钄郌XR應(yīng)答元件的熒光素酶活性，提示LPS及促炎細(xì)胞因子TNF和IL-1可直接誘導(dǎo)FXR下調(diào)，進(jìn)而加劇炎癥損害。

拮抗氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是指各種原因?qū)е碌捏w內(nèi)活性氧產(chǎn)生過多及抗氧化能力減弱，在DN發(fā)病機(jī)制中占重要作用。用GW4064和膽甾酸處理原代培養(yǎng)的小鼠近端腎小管細(xì)胞后，谷胱甘肽代謝基因誘導(dǎo)增加，消除過量的活性氧，減少氧化應(yīng)激，恢復(fù)線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能，并阻止細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)近端腎小管細(xì)胞[16]。Gai等[28]用INT-747干預(yù)缺血再灌注(I/R)誘導(dǎo)的急性腎損傷小鼠，發(fā)現(xiàn)激活FXR可通過減少炎性因子、減輕細(xì)胞凋亡,下調(diào)小鼠活性氧水平，并且通過上調(diào)抗氧化分子和控制谷胱甘肽代謝防止氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的線粒體損傷，發(fā)揮腎臟保護(hù)作用。NADPH氧化酶(Nox2)是體內(nèi)活性氧的主要來(lái)源之一，Hu等[29]發(fā)現(xiàn)鵝去氧膽酸(CDCA)能活化FXR,下調(diào)Nox2的表達(dá)，減輕高果糖喂養(yǎng)大鼠的氧化應(yīng)激。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)折疊途徑的改變也會(huì)引起活性氧失衡，并增加活性氧化物的產(chǎn)生[30]，推測(cè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可能通過介導(dǎo)氧化應(yīng)激導(dǎo)致腎損傷。Marquardt等[31]發(fā)現(xiàn)FXR激動(dòng)劑牛磺熊去氧膽酸(TUDCA)不僅能保護(hù)腎小管上皮細(xì)胞免受高血糖損害，還能協(xié)同依那普利減少db/db小鼠尿白蛋白，其作用與特異性地改善腎小管細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)。

降低尿蛋白

蛋白尿(包括白蛋白尿)是DN重要的臨床特征，與疾病進(jìn)展和預(yù)后密切相關(guān)，是血流動(dòng)力學(xué)異常、足細(xì)胞功能障礙、濾過屏障受損和腎小管重吸收異常等多因素作用的結(jié)果。Wang等[32]用INT-747每日灌胃治療西方飲食喂養(yǎng)的DBA/2J小鼠，能顯著降低尿蛋白，改善足細(xì)胞丟失及系膜擴(kuò)張，考慮激活FXR可調(diào)節(jié)脂肪酸合成和氧化，改善三酰甘油積聚及腎臟結(jié)構(gòu)。Hu等[29]發(fā)現(xiàn)CDCA灌胃也能減輕果糖喂養(yǎng)誘導(dǎo)的Wistar大鼠系膜擴(kuò)張、基膜增厚和足突消失等腎臟損傷，尿蛋白顯著降低至基本正常。FXR KO糖尿病小鼠呈現(xiàn)更為典型的DN病理改變，包括足細(xì)胞丟失、腎小球分葉、系膜基質(zhì)擴(kuò)張、腎小管損傷和蛋白質(zhì)管型[17]；用膽酸治療db/db糖尿病小鼠12周則能顯著改善蛋白尿、腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化[18]，這進(jìn)一步證實(shí)了FXR減少DN尿蛋白的作用。尿微量白蛋白是目前臨床公認(rèn)的DN早期生物標(biāo)志物，研究顯示口服依那普利和腹腔注射TUDCA聯(lián)合治療能更有效地減少16周齡db/db小鼠的尿白蛋白，且只有TUDCA可改善腎小管損傷，作者推測(cè)TUDCA能特異性地保護(hù)腎小管，發(fā)揮除血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑以外的腎臟保護(hù)作用[31]。因此，F(xiàn)XR活化可通過保護(hù)足細(xì)胞、小管細(xì)胞及系膜細(xì)胞等多種途徑發(fā)揮降低DN尿蛋白的作用。

抗纖維化

腎纖維化是所有腎臟疾病進(jìn)展至ESRD的共同通路，小管間質(zhì)纖維化程度與腎功能損害呈正相關(guān)，其主要特征是細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的聚積，而TGF-β信號(hào)在該過程中起中心作用。在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖與胰島素抵抗動(dòng)物模型[32]、1型[33]或2型糖尿病及衰老模型[20]中，F(xiàn)XR及其靶基因在腎臟的表達(dá)下調(diào)與腎纖維化及腎功能不全程度密切相關(guān)[25,31],FXR激動(dòng)劑則可通過TGF-β-Smad通路、FXR-SHP途徑調(diào)節(jié)ECM生成，改善肝臟、心肌及腎臟纖維化。Zhao等[34]發(fā)現(xiàn)FXR可能是Smad3表達(dá)的重要負(fù)調(diào)控因子，激活FXR可下調(diào)Smad3抑制TGFβ1誘導(dǎo)的腎纖維化。單側(cè)輸尿管梗阻(UUO)小鼠腎臟中纖溶酶原激活物抑制劑1(PAI-1)、I型膠原(Col I)和纖維連接蛋白(FN)的表達(dá)均顯著增加，而FXR下游靶基因SHP表達(dá)降低，SHP敲除的UUO小鼠ECM沉積更多，腎纖維化更嚴(yán)重。過表達(dá)SHP不僅能抑制TGF-β誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞PAI-1、Col I和FN表達(dá)，還能抑制Smad3與PAI-1啟動(dòng)子的結(jié)合。同樣，腺病毒介導(dǎo)的SHP在腎臟過度表達(dá)也能下調(diào)UUO小鼠PAI-1和ECM蛋白的表達(dá)[35]。值得注意的是，炎性介質(zhì)通過促進(jìn)炎癥反應(yīng)也能誘導(dǎo)器官纖維化發(fā)生，而FXR作為抗炎核受體，也可通過抑制炎癥延緩腎纖維化進(jìn)展。

小結(jié)：FXR與DN的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，可通過調(diào)節(jié)糖脂代謝、抑制炎癥反應(yīng)、降低尿蛋白、拮抗氧化應(yīng)激及腎纖維化等機(jī)制，減輕DN的病變，提示FXR有可能作為DN的有效治療靶點(diǎn)。但目前研究多集中于細(xì)胞及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，并未在FXR活化與DN防治之間建立明確的因果關(guān)系。因此，未來(lái)需要更多設(shè)計(jì)合理的臨床觀察和隨機(jī)對(duì)照研究，通過對(duì)DN患者尿蛋白及腎臟臨床終點(diǎn)事件的評(píng)估，明確FXR相關(guān)治療的有效性及安全性。