全身糖脂代謝的關鍵調(diào)節(jié)劑：法尼酯X 受體（FXR）

王定保 丁雪蓮 蔣祖環(huán) 李 玲, 楊 嵐 葉啟發(fā),3

1孝感市第一人民醫(yī)院臨床中心實驗室 湖北 孝感 432100；2武漢大學中南醫(yī)院/武漢大學肝膽疾病研究院/武漢大學移植醫(yī)學中心/移植醫(yī)學技術湖北省重點實驗室 湖北 武漢 430071；3中南大學湘雅三醫(yī)院/衛(wèi)生部移植醫(yī)學工程技術研究中心 湖南 長沙 410013

1 法尼脂X 受體的結(jié)構(gòu)及表達

法尼脂X 受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）是核受體超家族和膽汁酸（bile acid，BAs）受體成員之一。FXR 作為單體與類視黃醇X 受體（retinoid X receptor，RXR）結(jié)合形成異源二聚體，并結(jié)合FXR應答元件，調(diào)控眾多下游基因的轉(zhuǎn)錄。

1995 年，Jiang 等［1］通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染、序列分析，首次在大鼠的cDNA 序列中分離出一個屬于NR1H 核受體亞族的新成員，后被編碼為NR1H4，并發(fā)現(xiàn)法尼酯可增強其轉(zhuǎn)錄活性，因此命名法尼酯受體。后期研究證實膽汁酸代謝產(chǎn)物與其在生理狀態(tài)下實現(xiàn)結(jié)合，在這一過程中膽汁酸是其內(nèi)源性配體，故又命名膽汁酸受體［2］。

FXR 位 于12 號 染 色 體 長 臂2 區(qū)3 帶1 亞 帶（12q 23.1），長約90 kb，包含11 個外顯子。FXR 包括N-端配體非依賴的激活功能結(jié)構(gòu)域1（activation function domain，AF1）、DNA 結(jié) 合 結(jié) 構(gòu) 域（DNA binding domain，DBD）、鉸鏈區(qū)（hinge）、配體結(jié)合域（ligand binding domain，LBD）4 個部分。其中，位于C-端的LBD 包含配體依賴的激活功能結(jié)構(gòu)域2（activation function domain，AF2），參與配體結(jié)合和二聚化過程（圖1）。

圖1 FXR 的結(jié)構(gòu)

研究表明，F(xiàn)XR 主要在肝、腸、腎和腎上腺中大量表達［3，4］，通過復雜的信號通路網(wǎng)絡，F(xiàn)XR 與機體內(nèi)相關激素或各代謝途徑限速酶相互作用，參與調(diào)控機體膽汁酸代謝、脂質(zhì)代謝、葡萄糖代謝等多種代謝途徑，與多種疾病的發(fā)生發(fā)展有關［5，6］，因此，F(xiàn)XR 有望成為相關疾病診斷和治療的新靶點。

2 FXR 參與正常生理代謝的過程

2.1 FXR 在脂質(zhì)代謝中的作用Feng 等［7］發(fā)現(xiàn)，高甘油三酯血癥患者膽汁酸代謝功能障礙，而FXR在膽汁酸代謝調(diào)節(jié)中起到重要作用，因此我們推測FXR 與甘油三酯代謝有關。鵝去氧膽酸（chenodeoxycholic acid，CDCA）是FXR 的配體，其在臨床中常作為膽固醇結(jié)石溶解劑發(fā)揮作用，可減少膽汁中膽固醇的濃度，亦提示FXR 在脂質(zhì)代謝中的作用。

2.1.1FXR 調(diào)節(jié)甘油三酯水平 肝是合成甘油三酯（triglyceride，TG）的主要場所，肝TG 水平由脂肪酸氧化水解和甘油、脂肪酸合成的動態(tài)平衡調(diào)控。脂肪酸β 氧化主要由過氧化物酶體增殖物活化受體α （peroxisome proliferator-activated receptor-α，PPARα）控制。而甘油、脂肪酸合成TG 的過程受固醇 調(diào) 節(jié) 元 件 結(jié) 合 蛋 白-1（sterol regulatory element-binding protein-1，SREBP-1）調(diào) 控。Sagar等［8］證明，F(xiàn)XR 上調(diào)PPARα 表達，促進脂肪酸β 氧化分解，使TG 合成原料減少，且通過激活小二聚體伴侶（small heterodimer partner，SHP）介導的信號通路抑制SREBP-1 的表達［9］，進一步抑制甘油三酯合成。

Panzitt 等［10］報道，脂肪組織中FXR 通過抑制腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）、過氧化物酶體增殖物活化受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor-γ，PPARγ）、CCAAT/增強子結(jié)合蛋白（CCAAT/enhancer binding protein，CEBPα）及脂肪酸結(jié)合蛋白（fatty acid binding protein，F(xiàn)ABP）的表達，促進脂肪儲存，降低血液中TG 濃度。

2.1.2FXR 調(diào)節(jié)游離脂肪酸水平 研究者對FXR基因敲除小鼠和野生型小鼠同時給予高脂飲食喂養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)FXR 基因敲除小鼠循環(huán)游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FA）水平更高，這是由于FXR 缺陷小鼠中脂蛋白脂肪酶（lipoprtein lipase，LPL）活性高于野生型小鼠［11］，從而使乳糜微粒（chylomicron，CM）中TG 及磷脂水解增多，故產(chǎn)生的FFA 增高，提示FXR 在降低循環(huán)游離脂肪酸中的作用。在正常非肥胖但無糖尿病大鼠中，F(xiàn)XR 激活能改善其體內(nèi)的游離脂肪酸分布也得到證實［10］。此外，F(xiàn)XR 還調(diào)節(jié)多個脂質(zhì)代謝相關蛋白的基因表達［12］，如抑制磷脂轉(zhuǎn)移蛋白（phospholipid transfer protein，PLTP）和載脂 蛋 白（apolipoprotein，apo）C-Ⅱ，以 及apo A-Ⅰ，C-Ⅲ，載 脂 蛋 白E 和 對 氧 磷 酶1（paraoxonase 1，PON1）等，間接調(diào)節(jié)FFA 水平（圖2）。

圖2 FXR 對脂質(zhì)代謝的影響

2.2 FXR 在糖代謝中的作用

2.2.1FXR 在糖異生和葡萄糖水平正?；械淖饔?膽固醇-7a-羥化酶（cholesterol-7a-hydroxylase，CYP7A1）和糖皮質(zhì)激素受體（glucocorticoid receptor，GR）是糖異生過程中的關鍵基因［13］。FXR 激活引起FGF19（成纖維細胞生長因子）表達水平的升高，F(xiàn)GF19 分泌進入門靜脈循環(huán)，隨后在肝臟中與FGFR4 受體結(jié)合，活化MAPK 信號通路，進而引起CYP7A1 表達的下調(diào)［14］，另外FXR 也抑制GR 的表達［15］，由此推斷FXR 通過抑制糖異生來調(diào)節(jié)血糖水平。

磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）和 葡 萄 糖-6-磷 酸 酶（G6Pase）是肝臟糖異生過程中的主要限速酶，PEPCK 和G6Pase 過表達引起循環(huán)葡萄糖水平升高和葡萄糖不耐受，而HNF-4α 可以在轉(zhuǎn)錄層面調(diào)控編碼這兩種基因。FXR 通過SHP-LRH1 途徑抑制HNF-4α 的表達，在轉(zhuǎn)錄水平上抑制糖異生來使血糖水平正?；?4］。

2.2.2FXR 在糖原合成中的作用 葡萄糖通過糖原合酶的連接作用，實現(xiàn)糖原合成及葡萄糖儲存的過程。糖原合酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）的磷酸化及其失活直接影響糖原合酶活性（糖原合酶磷酸化后則失去活性）。且GSK-3β 主要通過胰島素受體-胰島素受體底物（insulin receptor substrate，IRS）-Akt 途徑被胰島素滅活，而FXR 可誘導Akt 磷酸化［16］。由此我們推測，F(xiàn)XR 可 能 通 過IRS-Akt 途 徑 滅 活GSK-3β，減 少 糖原合酶磷酸化，升高其活性來增加葡萄糖糖原合成，降 低 血 漿 葡 萄 糖 濃 度。Katafuchi 等［17］發(fā) 現(xiàn)，F(xiàn)XR 治療能增加小鼠中糖原合成和儲存。正常喂養(yǎng)的FXR 基因敲除小鼠對比同等喂養(yǎng)條件野生小鼠，表現(xiàn)明顯餐后高血糖，可能與糖異生作用增強和糖原合成抑制有關；而禁食FXR 基因敲除小鼠出現(xiàn)低血糖，提示FXR 可能有助于空腹條件下血糖生成，提示FXR 在血糖濃度調(diào)節(jié)中可能表現(xiàn)雙重作用，取決于機體的病理生理條件，最終保證血糖水平平衡。此外，肝是糖原合成與分解的主要場所，F(xiàn)XR 基因敲除小鼠中肝細胞凋亡增加，血糖調(diào)節(jié)能力減弱，而經(jīng)FXR 激動劑CDCA 和GW4064 處理后HepG2 細胞凋亡減少，進一步驗證了FXR 在維持體內(nèi)葡萄糖穩(wěn)態(tài)中的作用［18］（圖3）。

圖3 FXR 對葡萄糖代謝的影響

3 FXR 與代謝性疾病的關系

FXR 作為一種重要核受體，它在全身代謝尤其是糖、脂代謝中均發(fā)揮了重要作用，因此，F(xiàn)XR 與某些代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關。

3.1 糖尿病2 型糖尿病作為一種常見的代謝性疾病，其重要特征包括胰島素抵抗、脂質(zhì)代謝紊亂等，而FXR 調(diào)控膽汁酸代謝與上述特征均有緊密聯(lián)系。研究表明，膽汁酸（bile acid，BA）治療有利于緩解2 型糖尿?。?9］。Wang 等［20］指出，糖尿病嚙齒動物模型中FXR 表達降低。高葡萄糖濃度刺激FXR 表達，而高胰島素抑制后者的表達［21］，提示FXR 在維持機體血糖濃度平衡中的作用。早期有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR 基因敲除小鼠的胰島素敏感性降低，其FXR缺乏是胰島素抵抗發(fā)生及發(fā)展為糖尿病的關鍵［22］。與此發(fā)現(xiàn)一致的是，用FXR 特異性激動劑治療野生型和兩種糖尿病模型（ob/ob 和db/db）小鼠能改善它們的胰島素敏感性并降低其血漿葡萄糖水平［22］。葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（glucose transporter 4，GLUT4）是存在于肌和脂肪組織中的轉(zhuǎn)運載體，其作用是以胰島素依賴方式促進細胞攝取利用血糖，而前者的表達受FXR 調(diào)控，若FXR 數(shù)量或功能異常，則GLUT4 無法響應胰島素分布于脂肪和肌組織細胞膜，即引起胰島素抵抗，阻礙血中葡萄糖進入細胞。

靶組織中脂質(zhì)含量增加可能是引起胰島素敏感性降低的關鍵因素。FXR 基因敲除的小鼠顯示脂肪組織異常，外周胰島素抵抗，PPARα 和β/Δ 激活，以及肝臟和骨骼肌代謝受損［23］，而PPARα 過表達進一步導致了胰島素抵抗增加。缺少FXR 時，肝臟葡萄糖和TG 輸出的增加引起骨骼肌中的胰島素抵抗，進而調(diào)節(jié)全身糖脂代謝。Kong 等［24］在體內(nèi)和體外均證明了β 細胞中FXR 能增加了胰島素釋放并保護脂毒性。另有研究報道，F(xiàn)XR 激活能引起極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）輸出率下降［25］，降低脂質(zhì)水平，從而引起循環(huán)葡萄糖水平總體下降，有利于對抗胰島素抵抗，達到治療糖尿病的目的。

3.2 非酒精性脂肪肝非酒精性脂肪肝（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）是一種常見肝臟疾病，主要特征為肝細胞內(nèi)脂肪滴的積累，并可演化為非酒精性脂肪肝炎（non-alcoholic steatohepatitis，NASH）甚至肝細胞癌［25］。NAFLD 患者FXR 水 平 較 低，TG 合 成 和 肝X 受 體（LXR）及SREBP-1 表達增加，這些因素與患者肝細胞脂肪變性程度有關［26］。最新研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR 激活抑制細胞內(nèi)PERK/EIF2α/ATF4 和CHOP 信號轉(zhuǎn)導，降低了肝脂肪變性中的肝細胞ER 應激，有效減弱蛋氨酸和膽堿缺乏的L-氨 基 酸（methionine-choline-deficient，MCD）飲食和高脂肪飲食（high-fat diet，HFD）喂養(yǎng)小鼠中NAFLD 和代謝紊亂的進展［27］。以上研究均從不同角度證實FXR 在脂肪變性及NAFLD 的發(fā)展中的作用。

3.3 肥胖癥肥胖癥是以脂肪過剩為主要特征的代謝疾病。FXR 作為核受體，在脂肪細胞分化和脂質(zhì)儲存中發(fā)揮重要作用。脂肪組織的代謝變化與肥胖及FXR 參與的胰島素抵抗過程密切相關。胰島素抵抗的發(fā)生發(fā)展與脂肪因子的嚴重改變相關，其特征在于促炎細胞因子的釋放增加和來自脂肪組織的抗炎細胞因子釋放減少。Seok 等［28］報道，內(nèi)源性FXR 的配體去氧膽酸（CDCA）可抑制促炎因子［TNF-α，單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein 1，MCP-1）、白細胞介素-6（interleukin，IL-6）、脂肪因子Chemerin、纖溶酶原激活物抑制劑1 型（plasminogen-activator inhibitor type 1，PAI-1）、視黃醇結(jié)合蛋白4（retinol binding protein 4，RBP4）、抵抗素、脂肪因子vaspin 等的表達。因此，F(xiàn)XR 激動可能通過調(diào)節(jié)脂肪因子改善肥胖癥中的胰島素抵抗。

4 結(jié)語與展望

近期研究報道，F(xiàn)XR 除了作為調(diào)節(jié)全身能量代謝的傳感器的作用外，它還影響各種器官的完整性維持，包括肝臟、腸道、腎臟、白色脂肪組織（white adipose tissue，WAT）和胰腺，可能與調(diào)節(jié)它們的代謝功能密切相關［29］。FXR 還通過膽汁酸和成纖維細 胞 生 長 因 子-15/19（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF-15/19）促進器官間信號傳遞，特別是腸肝循環(huán)，實現(xiàn)對全身組織代謝的廣泛影響。

鑒于FXR 對代謝的改善作用，近十年來科學家為發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化FXR 激活的潛在候選藥物投入大量研究，其中FDA 已批準奧貝膽酸（obeticholic acid，OCA）作為第一個成功上市的FXR 受體激動劑用于治療原發(fā)性膽汁性肝硬化。但存在較大的安全問題，在某些條件下還發(fā)現(xiàn)了FXR 活化后不良影響，其NASH 適應證正處于三期臨床試驗驗證階段［30］。FXR 參與體內(nèi)代謝機制的因子繁多，機制復雜，作用多方面，可能與組織特異性、疾病類型和狀態(tài)，病理刺激和營養(yǎng)狀態(tài)有關。對FXR 的研究應擴大樣本量，科學、合理地選取觀測指標，探尋FXR 在不同病理生理狀態(tài)下的用法和劑量，以求做到個體化用藥，并結(jié)合臨床試驗實現(xiàn)其臨床意義。