法尼酯衍生物X受體(FXR)在糖尿病腎病中的研究進展

熊浩君，趙 凱，陳 姍，何鳳田，陳丙波

(第三軍醫大學實驗動物中心，第三軍醫大學生物化學與分子生物學教研室，重慶 400038)

法尼酯衍生物X受體(FXR)在糖尿病腎病中的研究進展

熊浩君，趙 凱，陳 姍，何鳳田，陳丙波

(第三軍醫大學實驗動物中心，第三軍醫大學生物化學與分子生物學教研室，重慶 400038)

糖尿病腎病(DN)是糖尿病常見的慢性微血管并發癥，最初是由高血糖引起的腎臟適應性高濾過率，進而導致腎臟細胞的代償性增生、炎癥以及纖維化。法尼酯X受體(FXR)被證明對糖尿病腎病有負性調節的作用，FXR可以通過不同的方面(血糖、血脂、炎癥以及纖維化)對糖尿病腎病進行調控，從而有效的控制糖尿病腎病的發生和發展。本文將對FXR以及FXR調控糖尿病腎病的不同方面予以綜述。

糖尿病腎病;FXR;血糖;腎纖維化;炎癥

1 糖尿病腎病

糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病常見的慢性微血管并發癥，是慢性腎病(CKD)的一種，在歐美已成為導致終末期腎病的首要原因［1］。在我國，糖尿病患者達4000萬，其中約20%～30%進展為DN，嚴重危害人類健康［2］。目前，糖尿病腎病的發病機制還不十分清楚。最初的損傷機制是由于在高糖的環境下，腎臟的適應性高濾過率，腎小球基底膜均勻肥厚伴有腎小球系膜細胞基質增加、腎小球囊和腎小球系膜細胞呈結節性肥厚及滲透性增加，進而引起腎纖維化、炎癥等一系列腎單位的功能進行性損傷。在腎臟纖維化和炎癥中，如 TGF-β-smad3和 NF-κB通路起著重要作用。在腎纖維化過程中，轉化生長因子(TGF-β)具有促進纖維化的作用:TGF-β1通過 TGF-β-smad3通路介導胞外基質，如1型、4型膠原等胞外基質(ECM)的生成，從而導致 ECM的堆積，引發腎臟的纖維化;NF-κB通路則通過炎癥介質的釋放導致腎臟的炎癥反應。另外，晚期糖基化終末產物(AGEs)，腎素-血管緊張素系統(RAS)，細胞因子，足細胞修復信號通路也有重要作用［3］。

目前對糖尿病腎病(DN)的治療仍然沒有很好的辦法，因為在DN早期，很難精確地診斷出來，在終末期又很難治愈，通常只能通過腎移植和透析進行治療，但由于配型和腎源的關系，這一比例仍十分小。所以，尋求一種能從根本上預防、治療糖尿病腎病的藥物以及研究相應的機制對于糖尿病腎病的治療及其重要。近年來隨著對核受體如法尼酯衍生物 X受體(FXR)等研究的逐漸深入，發現FXR在調控糖尿病腎病中有著重要的作用［4］，具有降低血糖、血脂，抑制腎纖維化、炎癥的效應。但FXR抑制糖尿病腎病的具體機制還不十分清楚。

2 FXR的基本介紹

核受體(NRs)屬于配體激活的轉錄因子，在發育和維持正常生理機能方面具有重要的作用［5］，在人類中有48個核受體家族。由于核受體在不同代謝通路中的重要作用，所以它們成為了新藥研究的重要靶點。法尼酯衍生物X受體(FXR;NR1H4)屬于核受體超家族中的一員，作為一種多功能轉錄因子，通過調節諸多靶基因而發揮非常重要的作用，尤其在調節糖脂代謝方面，FXR已作為一個新的治療靶點應用于糖、脂相關性疾病治療的臨床研究，膽汁酸是其內源性配體［6－8］。FXR能單獨地或者FXR 與類維生素 X 受體(RXR)［9，10］形成異二聚體與DNA上的FXR反應元件結合，進而調節靶基因的轉錄。編碼FXR的基因有兩個，FXRα和FXRβ。在人和嚙齒動物中，編碼FXRα的基因可以通過不同的啟動子和RNA剪切編碼四種不同的亞型，FXRα1、FXRα2、FXRα3和 FXRα4［11］.FXRβ 在小鼠，大鼠，兔子和狗中是具有功能性的受體，但在人和靈長類動物中卻是一個假基因。被FXRα調控的大多數基因都是識別亞型的，為了方便，我們將FXRα及其他亞型直接稱為FXR。

FXR主要在肝臟、腎、腸和腎上腺中表達，在脂肪組織和心臟中表達較少，最先是作為法尼酯受體被發現的。膽汁酸是FXR的內源性配體的發現增加了人們對FXR的興趣，因為膽汁酸在代謝中的作用。尤其是FXR在糖尿病腎病中的作用。近年來發現，在對抗膽酸相關代謝病如，糖尿病腎病，調節FXR的活性的是一個可靠的和有趣的策略［12］。FXR能負性調控糖尿病腎病，所以研究FXR在糖尿病腎病中的具體機制對研究藥物靶點以及糖尿病腎病的治療，將產生較大的意義。

3 FXR抑制糖尿病腎病

3.1 FXR可抑制腎纖維化

糖尿病腎病的最主要的特征是腎纖維化。腎纖維化過程中纖維母細胞集聚，細胞外基質蛋白表達增加，伴隨著腎單位功能的缺失進行性腎病的主要病理特征。許多研究表明多種因子介導進行性腎纖維化過程，包括生長因子(GF)，細胞因子，代謝毒素和氧化應激分子。其中，轉化生長因子 β1(TGF-β1)在腎纖維化中起著重要的作用.一方面，通過增加細胞外基質蛋白的表達，另一方面，可以抑制細胞外基質蛋白的降解。TGF-β1是 TGFβ超家族中的一員，TGF-β超家族包括激活素(activins)，抑制素(inhibits)，生長因子等。它有3種亞型:TGF-β1，TGF-β2，TGF-β3。腎臟的所有細胞都能合成并分泌這三種亞型。剛分泌的 TGF-β1和潛在 TGFβ結合蛋白結合(latent TGF-β binding protein，LTBP)，沒有活性。當細胞受到刺激后，TGFβ1通過水解作用從LTBP上解離下來從而具有活性。具有活性的 TGF-β通過自分泌或旁分泌的方式和膜上的受體結合，通過smad依賴或非依賴兩種途徑，發揮其致纖維化和致炎的生物學效應。Smad依賴途徑被認為是腎臟纖維化的最主要的途徑［13］。

近年來，隨著對FXR研究的深入，發現FXR具有抗腎臟纖維化的功能。由于FXR在代謝方面的作用，進一步發現FXR激動劑在腎臟脂代謝和調控腎臟疾病方面的作用。結果表明，將用 FXR激動劑處理的C57BL/6J小鼠能防止高脂飲食誘導的固醇反應元件結合蛋白-1(SREBP-1)的生成。另外，用FXR激動劑能阻止db/db小鼠蛋白尿，腎小球硬化癥，腎臟甘油三酯的堆積，促纖維化因子的的表達，促炎癥因子的表達。在高糖培養下的體外細胞試驗中顯示，FXR能抑制SREBP-1介導的脂肪酸合成和促纖維化因子、促炎癥因子的表達。研究發現，FXR基因敲除鼠將加劇糖尿病腎病的進程。而FXR激動劑則可以組織糖尿病腎病的發展。但對于FXR抑制腎纖維化的機制仍沒有說明。近期，有研究［14］表明，SHP可以通過抑制 TGF-β 信號通路進而抑制纖維化蛋白的表達。而SHP的表達受FXR的直接調控。通過小鼠單側輸尿管結扎(UUO)誘發的腎纖維化模型的建立，檢測野生型和SHP敲出鼠中纖維化蛋白的表達情況。腺病毒介導的SHP在大鼠系膜細胞中和腎小管上皮細胞中的過表達抑制TGFβ介導的纖維化蛋白(如1型膠原、纖連蛋白、PAI-1等)的表達。SHP抑制 TGF-βsmad3誘導的纖維化蛋白的啟動子活性，進而抑制纖維蛋白的表達，這就形成了FXR-SHP-抑制纖維蛋白的抗纖維化通路。FXR通過上調SHP，SHP競爭性結合 CBP和 P300。在纖維化蛋白如纖連蛋白(FN)、PAI-1等表達時，首先smad3募集協同轉錄因子CBP和P300，然后才能啟動纖維化蛋白的表達。而SHP競爭性結合 CBP和 P300，這就導致了纖維化蛋白的表達受到抑制。但目前這方面的研究較少，還沒有形成共識，FXR調節纖維化的具體作用靶點和分子機制仍需要深入研究。

3.2 FXR可抑制腎臟炎癥

在糖尿病腎病進程中，炎癥是一個重要的特征。腎臟纖維化形成共分3期:炎癥反應期、纖維化形成期、斑痕形成期。炎癥反應期是腎臟組織受各種致病原因損傷后，出現的炎癥反應階段，NF-κB是炎癥反應的主要通路，它能介導白介素，腫瘤壞死因子等炎癥介質的釋放，進而導致炎癥。所以，如果能對炎癥反應期進行控制，糖尿病腎病也將得到抑制。

雖然膽汁酸在糖脂代謝、抗炎方面的作用已經發現了很多年，但FXR轉錄水平上發揮抗炎的通路直到最近才被發現。FXR敲出鼠(FXR－/－)表現出炎癥水平升高和易形成肝細胞癌，這一現象表明，FXR可能在保護肝臟炎癥和炎癥介導的腫瘤方面起著關鍵的作用。但是其具體的分子機制仍然不清楚。另外，在腸道中，FXR可能通過誘導抗菌因子如血管緊張素，誘導性一氧化氮合酶(iNOS)，白介素-18(IL-18)來維持腸道的完整性，進而保護肝臟對抗腸源性的毒素。有關FXR和炎癥的直接證據是，Wang等在研究肝病學過程中證明，FXR可以直接和炎癥因子NF-kB直接結合進而調控炎癥反應。NF-κB是介導炎癥反應和細胞增殖的關鍵轉錄因子。在接受促炎癥因子如細菌脂多糖(LPS)刺激的情況下，NF-κB能夠被迅速激活參與炎癥反應。Wang等［15］在最近的實驗中發現，(1)FXR基因敲出鼠(FXR－/－)的肝臟對反正刺激(LPS)比野生型更敏感，(2)在肝細胞中，FXR激動劑能抑制NF-kB的靶基因如腫瘤壞死因子(TNF-α)，iNOS的表達，(3)FXR的激活后抑制 NF-κB的活化，(4)炎癥誘導的NF-κB的活化可以反過來抑制FXR的活性以及抑制FXR靶基因的表達。目前，證明 FXR與NF-κB之間有聯系不僅僅是在肝細胞中，FXR曾被報道在內皮細胞和血管平滑肌細胞中能抑制NF-κB的活性，可能是通過SHP來實現抗炎的。Raffaella M.Gadaleta等［16］在腸細胞中證明了，FXR可以結合NF-κB的兩個亞基P50/P65，進而抑制炎癥反應。但在腎臟細胞中是否也純在一樣的調控機制，FXR是否也通過結合P50/P65兩個亞基發揮抗炎作用，至今還不清楚。

3.3 FXR通過降低血糖來改善糖尿病腎病

糖尿病腎病的一個重要的發病原因就是由于糖尿病所導致。如果能找到一種有效的降低血糖的方法，無疑將對糖尿病腎病的治療產生深遠的意義。

SHP是FXR的一個較重要的下游靶基因，FXR激活后能促進SHP的表達，進而促進Cyp7a1、糖皮質激素受體(GR)和HNF-4的轉錄。糖皮質激素受體(GR)和HNF-4在糖異生中具有重要作用，由此可推測膽汁酸(BAs)、FXR在調節血糖穩定方面具有重要作用［17］。因為磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCK)和葡萄糖6磷酸酶(G6P)過表達后將導致循環血糖水平上升，所以FXR對這兩種酶的水平的調控對于血糖維持正常水平至關重要。最近，兩個獨立的科研小組在體內和體外實驗中，都證明了FXR在胰腺β細胞中的功能，激活FXR以后將導致胰腺β細胞胰島素的釋放和細胞對脂毒性的抵抗［18］。有趣的是，有研究表明，FXR激活后導致糖分解降低和低密度脂蛋白的輸出速率降低。所以，激活FXR導致了整體循環血糖的降低，對治療糖尿病大有益處。FXR在調節糖儲存中也有重要的作用。糖在體內通過糖原合成形成糖原，該過程被糖原合成酶調控。糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)可以通過磷酸化來調控糖原合成酶的活性。因此，GSK-3β在維持血糖的穩定方面具有重要的作用。最近的一些研究表明，FXR可能調控GSK3β的活性。用FXR激動劑 GW4064喂養肥胖小鼠(ob/ob)后，糖原合成和糖儲存量將增加［19］。另外，在 FXR基因敲除鼠表現出高糖血癥，這是因為增加了糖異生和抑制了糖原合成所致;饑餓的FXR基因敲除鼠表現出低血糖癥，這是因為不能激活糖異生所致［20］。這些都表明了FXR在維持血糖穩定方面的作用，如果能闡明其調節血糖的機制，那么在對于治療糖尿病腎病將有一定的幫助。

3.4 FXR可降低血脂來改善糖尿病腎病

FXR具有重要的調節脂代謝的作用［21］，FXR敲除或FXR激動劑處理后小鼠表現出顯著的脂質代謝改變，因此FXR的這種抑制血脂的作用是對血漿脂蛋白表達的直接調控，還是僅限于糖尿病腎臟中通過調節脂類代謝進而改變脂毒性等病理生理機制來實現的尚不清楚。在FXR基因敲除鼠中發現，血清中高密度脂蛋白(HDL)和甘油三脂水平升高，相反，能將HDL膽固醇清除的HDL受體清除受體家族SREB1卻降低［22］。FXR也調控與脂代謝有關的蛋白的合成，如磷脂轉移蛋白(PLTP)和載脂蛋白。另外，在高脂肪飲食下，FXR基因敲除鼠比野生型具有較高水平的游離脂肪酸(FFA)，這可能是由于增加了脂肪分解酶的活性所致。FXR的激動劑能降低血脂這一現象在正常大鼠、非肥胖大鼠和非糖尿病大鼠中都得到了證實。有研究表明，FXR激動劑能調控腎臟固醇反應元件結合蛋白-1(SREBP-1)的表達。在腎小管間質細胞中，過表達FXR或者用GW4064處理后，SREBP-1和其他的脂合成的基因將被抑制。關于FXR降低SREBP-1的機制目前還不是很清楚，可能的機制是FXR通過調控SHP的生成，進而調控SREBP-1的生成。在糖尿病小鼠(db/db，C57BL/6)模型中，長期的用膽汁酸將顯著改善糖尿病腎病。但還需對機制做深一步的研究。

4 結語

目前關于腎臟纖維化的研究較多，但仍尚未找到有效的治療靶分子。由于FXR在控制糖尿病腎病的發展方面有著重要的作用，所以對FXR在糖尿病腎病方面的深入研究有助于糖尿病腎病的攻克。FXR具有降低腎纖維化、炎癥、血糖和血脂等各個方面的作用，這無疑使人們期望其在糖尿病腎病中的巨大治療潛力。如果能對FXR在糖尿病腎病的各個通路研究清楚，那無疑將將會為糖尿病腎病防治靶點的選擇提供了新的可能，也將是攻克糖尿病腎病過程中的一個里程碑。

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The Role of Farnesoid X Receptor in Diabetic Nephropathy

XIONG Hao-jun，ZHAO Kai，CHEN Shan，HE Feng-tian，CHEN Bing-bo
(Laboratory animal center of Third Military Medicine University，Biochemistry and molecular biology laboratory of Third Military Medicine University，Chongqing 400037，China)

Diabetic Nephropathy is well known as complication of microvessel disease caused by diabetes.High glucose leads to compensable high filtration rate of kidney，and then contribute to kidney cell groth，inflammation and fibrosis.Farnesoid X Receptor has been proved to ameliorate diabetic nephropathy.FXR can improve diabetic nephropathy through different aspects such as glucose，lipid，inflammation and fibrosis.How FXR improve diabetic nephropathy will be discussed in this review.

Diabetic Nephropathy;FXR;Glucose;Lipid;Inflammation

R332

A

1671-7856(2012)07-0064-05

10.3969.j.issn.1671.7856.2012.007.016

2012-07-06

重慶市科技攻關重點項目(CSTC，2011AB1045);重慶市科技攻關重點項目(CSTC，2011GG10014)。

熊浩君(1989－)，男，碩士生，研究方向:實驗動物分子遺傳。E-mail:xionghaojun@yahoo.cn。

陳丙波，教授，碩士生導師，E-mail:chenbb81@126.com。