法尼酯X受體在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展*

賀 琪 馮晨晨 時(shí)永全,#

西安醫(yī)學(xué)院1(710021) 第四軍醫(yī)大學(xué)西京消化病醫(yī)院腫瘤生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2

法尼酯X受體(FXR)是最早發(fā)現(xiàn)的膽汁酸受體，主要表達(dá)于肝臟、腸道等組織，在膽汁酸、膽固醇以及脂肪代謝中發(fā)揮重要作用。近年來，越來越多的研究表明FXR在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中表達(dá)失調(diào)，并與腫瘤的多種惡性表型相關(guān)，可能參與了惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。本文就FXR在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展作一綜述。

膽汁酸是由是膽固醇經(jīng)由肝細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來的代謝產(chǎn)物，不僅參與營養(yǎng)、脂肪和維生素的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配，亦可作為一種信號分子激活其受體繼而調(diào)節(jié)膽汁酸和膽固醇的代謝。目前已經(jīng)明確的膽汁酸受體包括FXR、G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1(GPBAR1)(又稱為TGR5)和1-磷酸鞘氨醇受體2(S1PR2)。作為配體的膽汁酸可包括游離膽汁酸如膽酸(CA)、脫氧膽酸(DCA)、鵝脫氧膽酸(CDCA)、石膽酸(LCA)和結(jié)合膽汁酸如?；悄懰?TCA)、牛磺石膽酸(TLCA)、甘氨脫氧膽酸(GDCA)等。膽汁淤積時(shí)，膽汁中的結(jié)合膽汁酸急劇增多，而游離膽汁酸減少，使細(xì)胞處于應(yīng)激狀態(tài)，線粒體代謝紊亂，激活細(xì)胞內(nèi)一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)癌癥的發(fā)生、發(fā)展[1]。FXR作為膽汁酸的核受體，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控膽汁酸鹽輸出泵(BSEP)的表達(dá)，并直接結(jié)合BSEP啟動子上的反應(yīng)元件IR-1，F(xiàn)XR被腸道中的膽汁酸刺激后，可誘導(dǎo)分泌以及合成成纖維母細(xì)胞生長因子19/15(FGF19/FGF15)，并與肝細(xì)胞表面的成纖維細(xì)胞生長因子受體4(FGFR4)結(jié)合后參與JNK信號途徑，從而調(diào)控膽固醇7α羥化酶1(CYP7A1)來維持膽汁酸的穩(wěn)態(tài)[2]。因此，F(xiàn)XR可能參與膽汁酸相關(guān)的消化道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

一、FXR的結(jié)構(gòu)和生理功能

FXR又稱NR1H4，由Forman于1995年首先發(fā)現(xiàn)，是從大鼠肝臟cDNA文庫中分離出的孤兒核受體。人FXR基因定位于12號染色體(12q23.1)，編碼產(chǎn)物屬于配體依賴性核轉(zhuǎn)錄因子。FXR蛋白質(zhì)從氨基端到羧基端包括以下結(jié)構(gòu)域：氨基端配體非依賴的轉(zhuǎn)錄活化域(AF1)、DNA結(jié)合域(DBD)、鉸鏈區(qū)、羥基端配體結(jié)合域(LBD)、配體依賴的轉(zhuǎn)錄活化域(AF2)。FXR通常與視黃醛X受體(RXR)結(jié)合形成異二聚體，進(jìn)而與靶基因啟動子區(qū)相應(yīng)的DNA元件相結(jié)合，調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。不同種類膽汁酸對FXR的激活能力不同，對FXR的作用由強(qiáng)至弱依次為：CDCA>LCA=DCA>CA，親水性的熊去氧膽酸(UDCA)對FXR無明顯刺激作用[3]。

FXR在肝臟、腸道、腎中高表達(dá)，在心臟、卵巢、腎上腺等臟器中低表達(dá)[4-5]。激活FXR可誘導(dǎo)回腸膽汁酸結(jié)合蛋白(IBABP)和回腸膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(IBAT)的表達(dá)。FXR作為膽汁酸的核受體，是受配體依賴的轉(zhuǎn)錄因子，在肝組織中被激活后抑制細(xì)胞色素P450同工酶CYP7A1的表達(dá)，從而抑制膽汁酸的生成。此外，F(xiàn)XR的反應(yīng)元件可直接與膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體BSEP結(jié)合，減少膽汁淤積。FXR調(diào)節(jié)膽汁酸的平衡，包括膽汁酸的合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和腸道再吸收，以及其胞內(nèi)游離濃度，降低膽汁酸的細(xì)胞毒性。FXR在調(diào)節(jié)脂類代謝中亦起有重要作用，可使過多的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)入肝，降低血漿膽固醇水平，或調(diào)節(jié)ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)，使肝臟膽固醇排入膽汁[6]。

二、FXR與肝癌

FXR在肝臟中的主要功能是通過對膽汁酸的合成、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，防止膽汁酸聚集引起毒性[7]。CYP7A1是膽汁酸生成的限速酶，小異二聚體配體(SHP)可抑制CYP7A1的表達(dá)。SHP是FXR的直接靶基因，F(xiàn)XR可通過誘導(dǎo)SHP的表達(dá)調(diào)控膽汁酸合成[8]。Yang等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，敲除FXR的小鼠更易受外源性膽汁酸侵害，并在15個(gè)月時(shí)，所有性別的小鼠均發(fā)展成不同程度的肝臟腫瘤，而同齡野生型小鼠中并未發(fā)現(xiàn)腫瘤。Anakk等[10]的研究顯示，在同時(shí)敲除FXR和SHP的小鼠中，膽汁酸水平急劇升高可導(dǎo)致Yap激活，而Yap是Hippo途徑的核心成分，是肝癌發(fā)生的關(guān)鍵啟動分子之一。Su等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR mRNA在肝癌組織中低表達(dá)，雖然其表達(dá)水平與患者的年齡、性別、血清甲胎蛋白水平、腫瘤結(jié)節(jié)數(shù)目、門靜脈血栓形成以及有無肝硬化等因素?zé)o明顯相關(guān)性，但FXR mRNA水平較低的患者腫瘤體積偏大、晚期患者多、腫瘤分化差、腫瘤多缺失包膜。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在肝癌細(xì)胞中上調(diào)FXR后，可增加SHP的表達(dá)以及抑制肝癌細(xì)胞增殖。Kumagai 等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR在正常肝組織和慢性肝炎、肝硬化組織中表達(dá)較高，高表達(dá)FXR的小鼠能耐受化學(xué)試劑的誘導(dǎo)而不發(fā)生肝癌。Huang等[13]進(jìn)行的細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，F(xiàn)XR過表達(dá)能抑制肝癌細(xì)胞體外增殖和裸鼠移植瘤生長，并同時(shí)抑制mTOR/s6K信號通路，而雷帕霉素能進(jìn)一步增強(qiáng)FXR的抑瘤效應(yīng)。

三、FXR與膽管癌

膽管癌發(fā)生的病因目前尚無明確定論，當(dāng)發(fā)生因膽汁淤積時(shí)引起的原發(fā)性硬化性膽管炎(PSC)和肝內(nèi)膽管結(jié)石后，可能會引起毒性膽汁酸積累，增加膽管癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，肝內(nèi)的膽汁淤積并不直接誘發(fā)癌變，而是促進(jìn)誘導(dǎo)膽管細(xì)胞炎癥和增殖，進(jìn)而共同發(fā)生致癌作用[14]。Dai等[15]采用免疫組化研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR在正常膽管組織中高表達(dá)。此外，用游離膽汁酸和FXR受體激動劑GW4064共同刺激膽管癌細(xì)胞，可顯著抑制膽管癌細(xì)胞增殖。Lv等[16]研究了FXR在膽管癌組織中的表達(dá)與患者臨床病理特征的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)FXR缺失與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、血管侵犯、腫瘤數(shù)目、腫瘤分化程度相關(guān)，且FXR低表達(dá)預(yù)示患者預(yù)后較差。此外還發(fā)現(xiàn)，在CA19-9陰性的膽管癌患者中，F(xiàn)XR較低的患者復(fù)發(fā)時(shí)間更短。進(jìn)一步對97例膽管癌患者行免疫組化的結(jié)果表明，F(xiàn)XR在膽管癌組織中的表達(dá)水平與白細(xì)胞介素-6(IL-6)水平呈負(fù)相關(guān)。IL-6可與其在細(xì)胞膜上的受體IL-6R結(jié)合后作用于靶細(xì)胞，介導(dǎo)激活JAK-STAT通路后可增強(qiáng)小鼠肝細(xì)胞腫瘤的增殖能力[17]。Wang等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，使用FXR 激動劑GW4064和CDCA聯(lián)合順鉑刺激膽管癌細(xì)胞后，細(xì)胞的存活率顯著降低。與單純使用順鉑相比，GW4064聯(lián)合順鉑可顯著誘導(dǎo)膽管癌細(xì)胞凋亡，并降低膽管癌細(xì)胞中Bcl-xL蛋白的表達(dá)。而將Bcl-xL質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞后，外源性Bcl-xL過度表達(dá)可抑制GW4064和順鉑共同誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。提示FXR激動劑通過抑制Bcl-xL表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)順鉑的細(xì)胞毒性。

四、FXR與胰腺癌

胰腺癌發(fā)病隱匿，進(jìn)展迅速，早期診斷困難，預(yù)后較差。Giagins等[19]的研究通過免疫組化染色發(fā)現(xiàn)，胰腺癌組織中FXR表達(dá)較非腫瘤組織中明顯升高，且FXR高表達(dá)與腫瘤病理分期、腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及生存時(shí)間密切相關(guān)，腫瘤組織中高表達(dá)FXR者的生存時(shí)間較低表達(dá)患者明顯延長。

五、FXR與結(jié)腸癌

高脂飲食引起的膽汁酸代謝增加可能會增加結(jié)腸癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，而腸道慢性炎癥是結(jié)腸癌患者的促進(jìn)因素。FXR作為膽汁酸的天然受體，在膽汁酸和腸道炎癥的調(diào)節(jié)中起有極為重要的作用[20]。Mühlbauer等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合膽汁酸可刺激核因子-κB(NF-κB)通路，調(diào)節(jié)炎性因子表達(dá)，導(dǎo)致結(jié)腸上皮細(xì)胞異常增殖。Lax等[22]使用系統(tǒng)定位以及對75例結(jié)腸癌患者的FXR免疫組化分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR表達(dá)水平從回腸末端到乙狀結(jié)腸逐漸下降，在回腸末端表達(dá)最強(qiáng)。結(jié)腸癌組織中FXR的表達(dá)明顯低于癌旁非癌黏膜組織，F(xiàn)XR表達(dá)水平與腫瘤分期和臨床預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，但與患者年齡和性別無關(guān)。Maran等[23]將APC基因突變(APCmin)的小鼠作為模型，采用結(jié)腸致癌物氧化偶氮甲烷(AMO)誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生結(jié)腸腺瘤和結(jié)腸癌，在敲除FXR的小鼠中，57%的雄鼠和43%的雌鼠最終發(fā)展為結(jié)腸癌，且小鼠結(jié)腸腺瘤的類型和數(shù)量均有不同程度增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR缺失小鼠與野生型小鼠相比，結(jié)腸黏膜中活化的中性粒細(xì)胞數(shù)量和黏膜浸潤增加，并促進(jìn)Wnt信號通路活化。 Bailey等[24]檢測了FXR在238例正常結(jié)腸組織、32例結(jié)腸息肉和159例結(jié)腸癌組織中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)FXR在結(jié)腸癌組織中的表達(dá)水平顯著降低。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR基因在結(jié)腸癌細(xì)胞株中發(fā)生了甲基化，而在結(jié)腸癌細(xì)胞株中去除甲基化可恢復(fù)FXR的表達(dá)，進(jìn)而抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。Fu等[25]的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)FXR激動劑GW4064、FexD、OCA刺激后，F(xiàn)XR顯著上調(diào)，結(jié)腸癌干細(xì)胞基因Lgr5和Olfm4的表達(dá)水平下降了50%～90%，其中FexD不僅可降低Wnt依賴性癌癥干細(xì)胞基因Ascl2表達(dá)，亦能阻斷膽汁酸DCA誘導(dǎo)的結(jié)腸癌干細(xì)胞標(biāo)記基因Lgr5表達(dá)。進(jìn)一步研究顯示敲除FXR基因可使野生型和APCmin/+小鼠結(jié)腸膜中Lgr5表達(dá)增加，提示激活FXR表達(dá)有可能成為干預(yù)結(jié)腸癌發(fā)生、發(fā)展的一種新型手段。

六、FXR與食管癌

Barrett食管是食管腺癌發(fā)生的最重要的危險(xiǎn)因素，而Barrett食管與胃食管反流病息息相關(guān)。胃酸(鹽酸和胃蛋白酶)和(或)十二指腸反流物(膽汁酸和胰腺分泌物)可能是引起食管黏膜損傷的有害因素。膽汁和酸的混合反流對食管黏膜的損害較單純酸反流對食管黏膜的損害更為嚴(yán)重[26]。De Gottardi等[27]的研究發(fā)現(xiàn)，從正常食管到炎癥性食管組織中，F(xiàn)XR表達(dá)逐漸增加，然而在食管腺癌中，F(xiàn)XR表達(dá)低于食管炎和Barrett食管但明顯高于正常食管組織。采用FXR激動劑GW4064處理食管來源細(xì)胞后，其凋亡能力未出現(xiàn)明顯改變。Guan等[28]亦得到了相似結(jié)果，并且發(fā)現(xiàn)FXR表達(dá)與腫瘤分級、腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，敲除FXR能顯著抑制食管癌細(xì)胞增殖，而膽汁酸刺激可增加FXR在食管癌細(xì)胞中的表達(dá)，并抑制維甲酸受體-β2啟動子的活性，激活FXR/NF-κB信號通路，從而上調(diào)細(xì)胞增殖通路。

七、FXR與胃癌

膽汁酸長期反流入胃內(nèi)，可改變胃內(nèi)微環(huán)境。除自身的細(xì)胞毒性外，膽汁酸還可作為信號分子通過激活FXR，調(diào)節(jié)下游信號通路和細(xì)胞功能，參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展。Zhou等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR在胃癌細(xì)胞中的蛋白表達(dá)水平較正常細(xì)胞升高。Yu等[30]采用免疫組化染色法發(fā)現(xiàn)胃癌組織中尾型同源盒2(CDX2)mRNA表達(dá)水平與FXR和黏蛋白2 (MUC2) mRNA水平呈正相關(guān)。CDX2在胃黏膜腸化生組織中表達(dá)升高，而在發(fā)育不良和胃癌組織中表達(dá)降低。下調(diào)FXR表達(dá)可減弱膽汁酸增強(qiáng)的CDX2轉(zhuǎn)錄活性。MUC2在正常胃黏膜中無表達(dá)，在胃黏膜腸化生和胃癌中均表達(dá)升高。FXR和NF-κB介導(dǎo)了膽汁酸調(diào)控胃上皮細(xì)胞CDX2和MUC2的表達(dá)，從而參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展。

八、小結(jié)和展望

綜上所述，F(xiàn)XR在肝癌、膽管癌、結(jié)腸癌和食管癌中表達(dá)下降，其能在一定程度上抑制腫瘤細(xì)胞生長。但FXR在胃癌細(xì)胞中的表達(dá)較高，對胃癌細(xì)胞的效應(yīng)尚未明確，提示FXR對腫瘤的作用具有組織特異性。總體而言，F(xiàn)XR發(fā)揮抑癌效應(yīng)，其可能的機(jī)制與調(diào)控mTOR通路、Hippo通路、NF-κB通路和細(xì)胞凋亡等有關(guān)。由于FXR是膽汁酸在體內(nèi)的主要受體，加之FXR激動劑不斷推陳出新，深入探討FXR與消化系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系，明確FXR作為靶點(diǎn)調(diào)控消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生、發(fā)展的價(jià)值，將具有良好的科學(xué)意義和臨床應(yīng)用前景。