PPARγ-CD36信號通路在巨噬細胞脂質代謝中的作用研究進展

趙曉杰，肖涵枝，劉冬梅，王海利，韓曉群

(1.宜春學院 化學與生物工程學院；2.江西省健康促進驛站；3.宜春學院 醫(yī)學院，江西 宜春 336000)

巨噬細胞(macrophage)是一種吞噬細胞，是負責檢測，吞噬和破壞病原體和凋亡細胞的細胞。巨噬細胞是通過單核細胞分化產(chǎn)生的，單核細胞在離開血液后會變成巨噬細胞[1]，其主要作用是吞噬病原體和參與免疫應答，屬于多功能細胞，在脂肪組織中還能進行脂質代謝[2]。巨噬細胞參與了脂質穩(wěn)態(tài)紊亂疾病如動脈粥樣硬化、非酒精性脂肪肝(NAFLD)和肺泡蛋白沉積等的發(fā)病機制。在正常情況下，巨噬細胞通過表面清道夫受體(SR)攝取脂質，經(jīng)過處理后從細胞中排出，從而阻止泡沫細胞的生成，SR的表達受到多種轉錄因子的調控[3]。

過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptors，PPRAs)家族轉錄因子是核激素受體超家族，在脂質代謝中起著重要作用[4]。PPARs這類受體只有與維甲酸X受體(RXR)結合后才會發(fā)生作用。目前發(fā)現(xiàn)的家族成員包括PPARα、PPARβ(也稱為PPARδ)和PPARγ，其中PPARγ作為脂肪酸受體，可以通過調節(jié)參與脂質攝取的清道夫受體CD36和SR-A的表達，以及通過激活肝受體(LXRα)調節(jié)膽固醇流出基因(包括轉運蛋白ABCA1和ABCG1)來實現(xiàn)膽固醇代謝作用[5]。清道夫受體CD36是一種表面糖蛋白，在多種細胞和組織中都有表達。PPARγ被認為是調控CD36表達的關鍵因子，在PPARγ缺失的細胞中，CD36的表達也相應下調，并且PPARγ介導的CD36信號通路在平衡脂質代謝過程中有著重要作用[6]。

1 巨噬細胞與脂質代謝

1.1 巨噬細胞的脂質代謝功能

巨噬細胞是一種位于組織內的白細胞，源自單核細胞，而單核細胞又源自骨髓中的前體細胞。巨噬細胞在脊髓動物體內參與固有免疫和適應性免疫應答。它的主要功能是以固定細胞或游離細胞的形式，吞噬死亡細胞、細胞殘片及病原體，并激活淋巴細胞或其他免疫細胞，加快其對病原體的免疫應答。此外，在不同組織的巨噬細胞也表現(xiàn)出了獨特的遺傳表型，從而形成特異的轉錄產(chǎn)物，這表明不同組織定居的巨噬細胞群體具有特定功能，例如，脾紅髓巨噬細胞參與鐵的獲取和代謝，腸內肌層巨噬細胞具有調節(jié)胃腸運動的功能等[7]。這些有益于器官的附加功能被稱為“附屬”功能。而在一些組織內巨噬細胞的輔助功能之一是脂質代謝。

脂質代謝是細胞中脂質的合成和降解，包括脂肪的分解或儲存來獲取能量以及結構和功能性脂質的合成[8]。其主要功能是將脂質運輸?shù)酵庵芙M織使用，或將脂質送回肝臟循環(huán)或清除。脂代謝途徑主要有3種：外源性、內源性和逆向膽固醇轉運。外源途徑被用來處理膳食脂質，內源性途徑是指肝臟合成脂質的過程，從組織中清除膽固醇并將其返回肝臟的過程稱為膽固醇逆向轉運[9]。巨噬細胞通過將膽固醇外排到高密度脂蛋白(HDL)參與膽固醇逆向轉運過程。

巨噬細胞可通過胞吞作用、吞噬作用和清道夫受體介導的途徑來吸收低密度脂蛋白(LDL)和極低密度脂蛋白(VLDL)以及氧化脂蛋白。這些攝取的脂類在溶酶體中被消化，產(chǎn)生游離膽固醇和游離脂肪酸，游離膽固醇可在內質網(wǎng)(ER)中重新酯化為膽固醇脂肪酸酯，使其以脂滴形式儲存在胞漿中，形成泡沫細胞的“泡沫”[10]。細胞中膽固醇的積累會導致多種轉錄因子的激活，包括肝臟X受體α和β(Lxra，Lxrb)，維甲酸X受體(RXR)和過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)家族成員PPARα和PPARγ。Lxr和Rxr形成異源二聚體，并且這些轉錄因子上調ATP結合盒轉運體A1(ABCA1)和ABCG1的表達，使轉運蛋白調節(jié)游離膽固醇向低脂的載脂蛋白ApoA-I和其他低脂載脂蛋白流入，最終形成成熟的高密度脂蛋白。肝臟和腸道也分泌低脂的ApoA-I，這是由位于外周組織和巨噬細胞的轉運蛋白通過膽固醇外流在循環(huán)中形成的。獲取膽固醇會產(chǎn)生成熟的HDL[11]。膽固醇會被肝臟選擇性地從顆粒中去除，多余的膽固醇隨后被排泄到膽汁中，而缺乏脂質的高密度脂蛋白被水解或返回到循環(huán)中再次利用。

1.2 泡沫化巨噬細胞

泡沫細胞是一種含有大量脂肪的巨噬細胞，也是導致動脈硬化的一種原因，并可能進一步導致心臟病和腦梗塞。在動脈粥樣硬化疾病中，泡沫細胞是最早可見的病變特征[12]。

研究發(fā)現(xiàn)，通過清道夫受體攝取氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)可以觸發(fā)巨噬細胞形成泡沫細胞。目前B類清道夫受體CD36作為巨噬細胞攝取ox-LDL的關鍵介質受到了最廣泛的關注，其在高脂血癥、炎癥、內皮功能障礙、巨噬細胞遷移、泡沫細胞形成和血栓形成等方面具有重要作用，這些與動脈粥樣硬化病變的發(fā)生和發(fā)展有明顯的關系[13]。CD36參與了脂肪代謝的多個過程，包括膳食脂肪的攝入、脂蛋白的產(chǎn)生和運輸、脂肪的利用、儲存和脂解。

巨噬細胞攝取的低密度脂蛋白通過激活核激素受體PPARγ來增加CD36的表達，PPARγ是調節(jié)CD36表達的轉錄因子。由于攝取ox-LDL促進了細胞對ox-LDL的進一步攝取，這種正向循環(huán)可能加速了動脈內膜中泡沫細胞的形成。通過激活核轉錄因子孤核受體4(TR4)和PPARγ，脂肪酸及其代謝產(chǎn)物如13羥基十八碳二烯酸(13-HODE)可在轉錄水平上調CD36的表達，從而促進ox-LDL的細胞攝取并導致泡沫細胞形成[14]。

2 PPARγ-CD36通路調節(jié)脂質代謝

PPARγ是脂質激活核受體超家族成員，在細胞增殖、分化和炎癥的轉錄調控中起著公認的作用，也在脂質代謝中起著重要作用。該受體受脂肪酸代謝物的調節(jié)，并可作為轉錄因子，形成與維甲酸X受體(RXR)結合的異源二聚體，并結合靶基因啟動子區(qū)的特異PPAR應答元件[15]。 PPARγ在多種組織中廣泛表達，包括肺中的巨噬細胞和樹突狀細胞。PPARγ在肺泡巨噬細胞中高表達，并由CSF-2信號誘導，是肺泡巨噬細胞的發(fā)育和維持所必需的。PPARγ也在肝庫伯細胞和脾紅髓中表達，但表達水平較低。目前PPARγ在這些細胞穩(wěn)態(tài)條件下的作用仍然未知。脂肪酸受體PPARγ最突出的作用是膽固醇代謝，PPARγ可調節(jié)動脈粥樣硬化斑塊中巨噬細胞的脂質聚集，可通過調控巨噬細胞表面清道夫受體以及調節(jié)膽固醇外排基因來參與脂質代謝過程[16]。

巨噬細胞表面清道夫受體可攝取脂質，其中CD36屬于B類清道夫受體，其胞外片段為行使功能的區(qū)域，具有許多配體結合部位[17]。CD36可以維持正常脂質代謝，是介導脂質內吞的關鍵性受體，CD36能通過干預巨噬細胞內膽固醇的流出促進動脈粥樣硬化，此外CD36還是游離脂肪酸的轉運體，存在于脂肪酸代謝的各種組織細胞表面，介導多種細胞對脂肪酸的攝取及酯化，在細胞脂質代謝和能量代謝發(fā)揮了重要作用。

CD36可與乙酰化低密度脂蛋白(ac-LDL)和氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)等結合，暴露于oxLDL可顯著誘導CD36 mRNA表達，CD36 mRNA表達的誘導伴隨著CD36蛋白的增加[18]。而oxLDL誘導CD36的機制是由于其激活了轉錄因子過氧化物酶體增殖物激活受體PPARγ，在分子水平上，內化的oxLDL提供作為PPARγ配體的氧化脂肪酸，從而誘導基因如CD36和LXRα(NR1H3)，導致HDL生成增加和膽固醇轉逆轉運[19]。PPARγ配體(15脫氧前列腺素J2和噻唑烷二酮TZD類降糖藥)也可以增加CD36的表達。PPARγ的轉錄激活上調CD36的表達，CD36的表達隨著單核細胞分化為巨噬細胞而增加，佛波酯(Phorbol esters)、巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)和白細胞介素4(IL-4)也被證明能增加單核/巨噬細胞中CD36的表達，誘導CD36響應這些不同的刺激也依賴于PPARγ的表達和激活[20]。在PPARγ缺失的情況下，CD36的表達幾乎不可檢測，過度激活PPARγ，會促進CD36的表達增加，促進對oxLDL的進一步攝取，導致巨噬細胞膽固醇酯的積累，最終形成泡沫細胞[21]。

3 分枝桿菌感染通過PPARγ-CD36通路影響脂

質代謝

分枝桿菌感染過程中PPARγ表達的增加對巨噬細胞的脂質代謝和炎癥反應具有重要意義。研究表明，分枝桿菌感染顯著增加人和小鼠巨噬細胞中PPARγ的表達，用?？ń槊?BCG)或結核分枝桿菌感染巨噬細胞，會引起體內和體外肺中巨噬細胞PPAR表達的時間依賴性增加[22]。感染后2 h ，PPARγ表達明顯增加，感染后24小時達到最大水平。病原菌引起的宿主細胞脂質代謝失調是分枝桿菌感染發(fā)病機制中的一個重要特征，通過分枝桿菌誘導的脂滴形成來調節(jié)宿主脂質代謝在結核病和麻風病中是重要的[23]。分枝桿菌的生存和生長在很大程度上依賴宿主脂質，泡沫樣巨噬細胞在肺結核發(fā)病機制中起著重要作用，無論是在巨噬細胞感染的初始階段還是在肉芽腫中。在分枝桿菌感染中已經(jīng)觀察到增加的清道夫受體包括MARCO、巨噬細胞清道夫受體CD36的表達，并導致感染細胞中的宿主衍生氧化脂質的增加和積累[24]。

作為B類清道夫受體家族的一員，CD36可以識別多種內源性有害分子(如ox-LDL)，從而激活無菌性炎癥。盡管這一過程最初是為了消除有害分子，但持續(xù)性炎癥導致了一系列慢性代謝紊亂，包括動脈粥樣硬化、2型糖尿病和阿爾茨海默病。因此CD36的上調與慢性炎癥和動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展密切相關。巨噬細胞清道夫受體介導ox-LDL的攝取，正常生理狀態(tài)下，巨噬細胞通過清除血管壁上的修飾脂蛋白來維持體內穩(wěn)態(tài)；在分枝桿菌感染的病理狀態(tài)下，PPARγ介導的CD36表達增加，巨噬細胞持續(xù)攝取ox-LDL導致泡沫化[25]。用脂肪酸合成酶抑制劑C75(PPARγ靶向)治療已顯示出明顯抑制分枝桿菌感染引起的脂滴形成。

感染BCG或甘露糖修飾的脂阿拉伯糖(ManLAM)刺激的巨噬細胞中PPARγ的表達依賴于TLR2信號[26]。BCG以TLR2依賴性方式誘導NF-κB活化和PPARγ表達增加，BCG觸發(fā)的脂質體生物合成增加受PPARγ拮抗劑GW9662抑制，但不受NF-κB抑制劑JSH-23抑制。BCG感染在體外誘導巨噬細胞CD36表達增加。此外，CD36在BCG感染的巨噬細胞中與TLR2共同免疫沉淀，表明其在BCG信號傳導中與TLR2相互作用[27]。用CD36中和抗體預處理可顯著抑制BCG誘導的PPARγ表達，脂質體形成和PGE2產(chǎn)生。 CD36參與巨噬細胞中BCG誘導的脂質體形成減少進一步證實了CD36參與脂質體形成，CD36-TLR2的協(xié)同作用和信號傳導區(qū)室化，通過PPARγ依賴性和NF-κB依賴性途徑轉移了宿主應答信號，導致巨噬細胞脂質蓄積增加和巨噬細胞應答的下調[28-29]。

4 結論與展望

PPARγ介導的CD36信號通路在巨噬細胞脂質代謝過程中有著重要作用，是脂質穩(wěn)態(tài)和免疫穩(wěn)態(tài)的重要調節(jié)信號。巨噬細胞在脂質代謝和脂質相關疾病的發(fā)病機制中起著重要作用，脂質代謝的紊亂會引起一系列代謝并發(fā)癥，目前我們還未完全了解發(fā)病機制。PPARγ是CD36信號轉導的靶點，它可能為脂質代謝的有益控制提供潛在的替代物的開發(fā)[30]。雖然CD36在體內泡沫細胞形成過程發(fā)揮的作用存在爭議，CD36仍然有著作為動脈粥樣硬化和代謝綜合征其他并發(fā)癥的治療靶點的潛力，也有望成為抗結核分枝桿菌感染的治療靶點之一。