肝X受體在肝臟脂代謝中的研究進(jìn)展

張世昭 馬超群 孫豐翠 張風(fēng)霞

脂代謝維持人體內(nèi)脂質(zhì)的穩(wěn)態(tài)，由一系列復(fù)雜過程組成，主要包括甘油、脂肪酸、磷脂、膽固醇及血漿脂蛋白等代謝過程。脂代謝紊亂會導(dǎo)致高脂血癥、非酒精性脂肪性肝病、糖尿病、阿爾茨海默病等疾病[1]。肝X受體（liver X receptor，LXR）是核受體超家族的一員，在人體中廣泛分布。LXR通過參與膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)膽固醇在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)化為膽汁酸隨膽汁排泄，抑制膽固醇肝內(nèi)合成，調(diào)節(jié)肝內(nèi)脂肪酸和磷脂合成等過程在肝臟脂代謝中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用[2]。近年來LXR在肝臟脂代謝中作用一直是研究熱點之一。本文就LXR在肝臟脂代謝中的作用機(jī)制及其影響因子研究進(jìn)展作一綜述。

1 肝臟脂代謝的調(diào)節(jié)機(jī)制

肝臟脂代謝不僅控制著肝脂質(zhì)庫的流入和流出，而且還控制著全身脂質(zhì)庫的穩(wěn)態(tài)[3]，主要涉及TG和脂肪酸代謝、膽固醇及其酯代謝、磷脂及部分血漿脂蛋白代謝，其中關(guān)鍵機(jī)制為膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制、膽固醇肝內(nèi)代謝機(jī)制及TG、脂肪酸合成機(jī)制、磷脂和部分脂蛋白合成機(jī)制。主要涉及的中間物質(zhì)包括核受體超家族、過氧化物酶體增殖劑激活受體、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（sterol-regulatory element binding proteins ，SREBPs）、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ATP-binding cassette transporter）、部分載脂蛋白及血漿脂蛋白。在它們的協(xié)調(diào)作用下，保證肝臟內(nèi)脂代謝平衡。

2 LXR在肝臟脂代謝中的作用

LXR由4個功能域組成，包括N末端AF-1激活域、DNA結(jié)合域、配體結(jié)合域及具有C端調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性的AF-2結(jié)構(gòu)域。LXR有兩種亞型：LXRα（nr1h3）和LXRβ（nr1h2）[4]，這兩種亞型在結(jié)構(gòu)上高度相似，在DNA和配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域中具有78%的氨基酸序列同一性[5]，其在維持全身脂質(zhì)平衡中起重要作用[2]。作為全身膽固醇傳感器，LXR的激活導(dǎo)致體內(nèi)膽固醇凈消除，從外周促進(jìn)膽固醇肝排泄并限制其吸收，減少膽固醇細(xì)胞攝取，促進(jìn)膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化[6]，并通過動員膽固醇調(diào)節(jié)血漿脂蛋白的分泌[7]，同時也與脂肪酸的代謝密切相關(guān)[8]。

LXR在全身廣泛表達(dá)，是氧固醇激活的核激素受體[9]。LXRα主要在肝臟、小腸、腎臟、巨噬細(xì)胞和脂肪組織中表達(dá)，誘導(dǎo)關(guān)鍵膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白A1、G1、G5、G8（ABCA1、ABCG1、ABCG5、ABCG8）[10-12]、膽固醇酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（cholesteryl ester transfer protein，CETP）的表達(dá)，促進(jìn)膽固醇從巨噬細(xì)胞中外排并參與形成盤狀HDL，促進(jìn)膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而向肝臟外運(yùn)輸和最終通過糞便排泄出體外[13]。但是在促進(jìn)膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)、抑制膽固醇吸收、促進(jìn)肝內(nèi)膽固醇外排的同時，LXRα上調(diào)還會直接激活肝臟內(nèi)的SREBP-1c及脂肪酸合成途徑以及通過下調(diào)載脂蛋白V基因表達(dá)促進(jìn)肝臟新生脂肪生成、脂肪變性和導(dǎo)致高TG血癥[7，14-15]。LXRβ在全身廣泛表達(dá)，該受體能夠很好地控制外周組織中ABCA1的表達(dá)和膽固醇的流出，并且相對于LXRα具有較小的不良反應(yīng)。所以選擇性LXRβ激動劑是目前相關(guān)藥物研發(fā)的熱門之一。但是LXRα和LXRβ的配體結(jié)合域之間只存在一個氨基酸排列差異，這對研發(fā)選擇性LXR激動劑提出了挑戰(zhàn)。由此需要對LXR的作用機(jī)制有更多的了解。

2.1 LXR在膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)中的作用 膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)是一種從外周組織中去除膽固醇并將其轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟進(jìn)行消除的過程。在正常條件下，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平增加時，細(xì)胞合成氧固醇并激活LXR轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)以驅(qū)動膽固醇流出并減少膽固醇流入和合成[16]。研究表明，LXR是一系列參與膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)的基因的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。LXR主要通過控制ABCA1、ABCG1和CETP調(diào)節(jié)膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)，使得膽固醇能夠從外周進(jìn)入肝臟，并在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)化為膽汁酸最終排出體外。膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)時，激活的LXR誘導(dǎo)外周組織的ABCA1和ABCG1將細(xì)胞內(nèi)的膽固醇外排并與肝臟產(chǎn)生的載脂蛋白Ⅰ形成盤狀HDL[17]。另外，肝臟內(nèi)激活的LXR可調(diào)控肝細(xì)胞表面的ABCA1，介導(dǎo)肝細(xì)胞內(nèi)的膽固醇外排與載脂蛋白Ⅰ結(jié)合形成盤狀HDL，促進(jìn)膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)。

盤狀HDL可與肝細(xì)胞的B類Ⅰ型清道夫受體結(jié)合，使膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入肝臟[13]；另一方面LXR誘導(dǎo)CETP促進(jìn)盤狀HDL與VLDL和LDL中的TG進(jìn)行交換，形成VLDL-C和LDL-C，VLDL-C和LDL-C通過與肝細(xì)胞的LDL受體結(jié)合，經(jīng)過胞吞作用使膽固醇進(jìn)入肝臟。但CETP表達(dá)過程會造成外周HDL降低，VLDL-C和LDL-C升高而導(dǎo)致血脂異常，所以CETP抑制劑作為一種調(diào)脂藥物具有較大的研究價值[18]。

2.2 LXR在肝臟內(nèi)膽固醇代謝的作用 肝臟內(nèi)LXR被配體激活后，其首先與視黃醛X受體（retinoid X receptor，RXR）結(jié)合形成RXR/LXR異二聚體調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸[19]，這一過程主要的靶向因子為膽固醇7α-羥化酶（cholesterol 7-alpha hydroxylase,CYP7A1）。CYP7A1為肝臟內(nèi)膽汁酸合成途徑的限速酶，在肝臟膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸的過程中起重要作用。LXR可上調(diào)CYP7A1的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)膽固醇向膽汁酸轉(zhuǎn)化，隨膽汁排出體外。近期的實驗表明依澤替米貝可顯著促進(jìn)肝臟內(nèi)LXRβ及CYP7A1的表達(dá)，這提示依澤替米貝可能通過促進(jìn)肝臟內(nèi)膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化來促進(jìn)膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)[20]。ABCG5和ABCG8在肝臟和小腸中均有表達(dá)，其組成異二聚體成為功能性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，促進(jìn)甾醇分泌。ABCG5、ABCG8在肝細(xì)胞的頂膜上表達(dá)，并將膽固醇和植物甾醇分泌至膽汁中。同樣，ABCG5、ABCG8在腸細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成異二聚體，并向頂膜移動，將膽固醇泵入腸腔，防止積累[21]。激活的LXR可誘導(dǎo)ABCG5、ABCG8表達(dá)，促進(jìn)膽固醇外排至膽汁中[21]。以上兩種途徑可使肝臟內(nèi)膽固醇排出體外，防止肝內(nèi)膽固醇聚積造成疾病。

LXR在促進(jìn)膽固醇逆轉(zhuǎn)錄的同時也可限制膽固醇由外周向肝臟流入。誘導(dǎo)性低密度脂蛋白受體降解劑（inducible degrader of LDLR，IDOL）是一種 E3泛素連接酶，是LDL受體的調(diào)節(jié)因子[22]。新近研究表明，LXR調(diào)節(jié)的IDOL獨立于SREBPs和重組人前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9來控制LDL受體的穩(wěn)定性[22]。激活的IDOL可抑制LDL受體表達(dá)，從而抑制外周LDL-C、VLDL-C與LDL受體相結(jié)合，減少膽固醇由外周向肝臟的轉(zhuǎn)運(yùn)，造成外周膽固醇堆積，升高血漿脂蛋白水平，形成高脂血癥，所以IDOL抑制劑可作為新的降脂藥物研發(fā)方向。

肝臟中配體激活的LXR不僅可促進(jìn)膽固醇通過幾種途徑外流，而且可通過誘導(dǎo)脂質(zhì)反應(yīng)性非編碼RNA LeXis和E3泛素蛋白連接酶環(huán)指蛋白145來抑制膽固醇的生物合成[23-24]。實驗證明應(yīng)用高脂飲食或LXR激活劑均可強(qiáng)烈誘導(dǎo)肝LeXis表達(dá)。升高或降低LeXis的水平可影響肝臟中膽固醇生物合成基因的表達(dá)以及肝臟和血漿中膽固醇的水平[23]。同樣，應(yīng)用高脂飲食和LXR激活劑也可誘導(dǎo)環(huán)指蛋白145表達(dá)。將環(huán)指蛋白145導(dǎo)入小鼠肝臟可抑制膽固醇生物合成相關(guān)基因的表達(dá)，并降低血漿膽固醇水平[24]。這些為相關(guān)藥物的研發(fā)提供了新的思路。

2.3 LXR在肝臟脂肪酸和磷脂代謝中的作用 LXR除了在膽固醇代謝中發(fā)揮作用外，也對肝臟脂肪酸代謝有較大的影響。這些效應(yīng)部分地通過SREBP-1c的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、脂肪酸和TG合成及部分脂蛋白的合成來介導(dǎo)。SREBP-1c是堿性螺旋環(huán)螺旋家族的一個轉(zhuǎn)錄因子，已經(jīng)被證明可以控制幾乎所有與脂肪酸生物合成相關(guān)的基因的表達(dá)。SREBP-1c是RXR/LXR異二聚體的直接靶基因，在該基因的啟動子中發(fā)現(xiàn)了兩個對RXR/LXR介導(dǎo)的調(diào)控至關(guān)重要的LXR反應(yīng)元件，系SREBP-1c蛋白的基礎(chǔ)表達(dá)和誘導(dǎo)表達(dá)所必需。激活的LXR誘導(dǎo)SREBP-1c表達(dá)，可進(jìn)一步誘導(dǎo)脂肪酸合成酶、硬脂酰輔酶A去飽和酶、乙酰輔酶A羧化酶的基因表達(dá)[25]，生成TG、VLDL和乳糜微粒。另外，脂肪酸合成酶等其他產(chǎn)脂基因也被報道為LXR的直接靶點[7]，這使得LXR可快速促進(jìn)肝臟新生脂肪生成。所以LXR在肝臟新生脂肪生成的過程中亦有十分重要的作用。

磷脂與膽固醇都是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分，LXR同樣對肝臟內(nèi)磷脂代謝起重要作用[6]。其可以通過激活肝內(nèi)的磷脂轉(zhuǎn)移蛋白和溶血磷脂酰膽堿?；D(zhuǎn)移酶3參與肝內(nèi)多不飽和脂肪酸及磷脂的代謝，進(jìn)而調(diào)控肝內(nèi)脂肪和脂蛋白的合成[7]。激活的LXR可通過多種途徑快速增加肝臟內(nèi)新生脂肪，造成肝臟脂肪堆積，導(dǎo)致非酒精性脂肪性肝病、高脂血癥等疾病，并引起肝硬化、糖尿病、高血壓等并發(fā)癥，危及人的生命健康。由于參與肝臟產(chǎn)脂過程的主要為LXRα，所以選擇性LXRα激動劑是研究的熱點。

3 小結(jié)

LXR在肝臟脂代謝中可通過調(diào)控ABCA1、ABCG1、CETP以及多種載脂蛋白來調(diào)控膽固醇從外周組織向肝臟的逆轉(zhuǎn)運(yùn)過程，并且在肝臟內(nèi)可以控制膽固醇外排及轉(zhuǎn)化為膽汁酸隨膽汁排出體外，同時其也可以通過誘導(dǎo)LeXis和環(huán)指蛋白145抑制肝臟內(nèi)膽固醇合成，通過控制這一系列過程維持肝臟內(nèi)膽固醇穩(wěn)態(tài)。

激活的LXR可以通過SREBP-1c及其他產(chǎn)脂基因直接或間接調(diào)控肝臟內(nèi)的脂肪酸及TG合成和通過激活磷脂轉(zhuǎn)移蛋白和溶血磷脂酰膽堿?；D(zhuǎn)移酶3調(diào)控肝內(nèi)磷脂及脂蛋白的合成，引起肝臟內(nèi)新生脂肪增多。LXR過表達(dá)則可造成肝臟內(nèi)新生脂肪堆積，進(jìn)而引發(fā)高脂血癥、非酒精性脂肪性肝病等疾病，危害人的身體健康。

目前用于治療高脂血癥及非酒精性脂肪性肝病等脂代謝疾病的常用藥物以他汀類、貝特類、煙酸類以及膽固醇吸收抑制劑等為主，其中他汀類藥物會造成肝功能損傷、肌肉疼痛甚至致人死亡的嚴(yán)重不良反應(yīng)[26-27]。而長期服用貝特類藥物會導(dǎo)致肝腎功能損傷以及橫紋肌溶解癥[28]。所以，沒有毒副反應(yīng)或者毒副反應(yīng)低的降脂藥物一直是研究的熱點。LXR在膽固醇及脂肪代謝過程中的重要作用被發(fā)現(xiàn)以來的幾十年里，LXR激動劑對高脂血癥和非酒精性脂肪性肝病等疾病的潛在治療作用是研究的重點。目前比較為人熟知的兩種LXR激動劑是T0901317和GW3965[29]，其中GW3965可選擇性地激活腸道LXR而避免造成肝臟新生脂肪增多的不良反應(yīng)，繞過肝臟并靶向腸道的藥理學(xué)方法作為一種更安全和有效的抗動脈粥樣硬化治療策略具有令人鼓舞的前景。另外，最近的一些實驗表明薯蕷皂苷元、呋喃酮、絞股藍(lán)總苷等物質(zhì)在通過激活LXR相關(guān)通路進(jìn)而調(diào)控肝臟脂代謝方面存在積極作用，為相關(guān)藥物的研發(fā)提供了新的方向[21，30-33]。還有實驗表明芝麻素作為一種LXR拮抗劑可以在減少肝臟脂質(zhì)堆積中發(fā)揮作用[34]，這對相關(guān)藥物的研發(fā)提供了另一種思路。