法尼醇X受體、膽汁酸鹽輸出泵與膽汁淤積性疾病發病研究進展*

尚振中趙 雷張 煜（廣西中醫藥大學20碩士研究生南寧50022；2華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院湖北武漢40022；廣西中醫藥大學南寧50022）

●綜述與進展●

法尼醇X受體、膽汁酸鹽輸出泵與膽汁淤積性疾病發病研究進展*

尚振中1趙 雷2#張 煜3
（1廣西中醫藥大學2013碩士研究生南寧530022；2華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院湖北武漢430022；3廣西中醫藥大學南寧530022）

膽汁淤積性疾病；法尼醇X受體；膽汁酸鹽輸出泵；研究進展

膽汁淤積（Cholestasis）是指多種原因引起膽汁分泌不暢或排泄障礙，不能正常流入十二指腸所導致的一系列繼發病變。由于致病因素多樣且內外因素交互影響，膽汁淤積的具體發病機制尚未完全清楚，但主要與膽汁分泌調節異常、膽汁酸轉運蛋白表達量減少或活性下降，膽汁酸轉運量降低、肝細胞膜脂質成分改變影響膜的流動性；Na+/K+-ATP酶活性降低抑制對膽汁酸攝取等因素密切相關。膽汁正常代謝需要肝臟及膽囊的所有結構和功能具有完整性，其中任何一個環節的缺失都有可能引起膽汁循環障礙，進而形成膽汁淤積，導致膽汁中膽汁酸鹽等毒性物質潴留，引起不同程度的細胞損傷，釋放細胞因子和炎癥介質，誘發膽道系統的炎癥反應和肝纖維化，最終可能導致肝硬化［1～2］。因此，維持膽汁的正常生成與轉運是極為重要的。近年來研究發現，法尼醇X受體（Farnesoid X Receptor，FXR）及下游膽汁酸鹽輸出泵（Bile Salt Export Pump，BSEP）在膽汁代謝、轉運過程中發揮著關鍵的作用，其功能的正常發揮與膽汁淤積的發生緊密相關。

1FXR的生物學特性

FXR是一種膽汁酸受體，主要表達于肝臟、腎臟和小腸等組織，因其可以被生理水平的法尼醇激活而得名。FXR最初是通過核受體DNA引物對大鼠肝臟cDNA文庫進行篩選而發現的。FXR為配體依賴的轉錄調節因子，屬于核受體超家族，具有典型的核受體結構：包括氨基末端高度保守的DNA結合區（DBD）、配體非依賴性轉錄激活功能區（AF-1）、羧基末端配體結合區（LBD）及配體依賴性功能區（AF-2）［3］。目前研究證實，FXR在膽汁酸代謝中處于關鍵地位。在被膽汁酸激活后，FXR介導多種抑制通路，呈網絡狀調節膽汁代謝，表現為通過調控下游靶基因及相關信號分子對膽汁酸的合成、分泌、解毒和轉運等方面產生影響［4］：（1）膽汁酸合成方面，膽固醇7α-羥化酶（Cholesterol 7alpha-hydroxylase，CYP7A1）是合成膽汁酸的限速酶，FXR并不能直接抑制CYP7A1的轉錄，而是通過小異源二聚體伴侶（Small Heterodimer Partner，SHP）來實現。FXR被激活后刺激SHP表達，SHP與肝受體同源物-1（Liver Receptor Homologue-1，LRH-1）形成抑制性復合物，LRH-1是CYP7A1的啟動子結合因子，SHP與LRH-1形成無活性異二聚體復合物，從而阻斷CYP7A1轉錄，抑制膽汁酸合成［5～6］；（2）降低膽汁酸毒性方面，尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基轉移酶（UDP-glucuronosyltransferase，UGT）受到FXR活化的影響，參與膽汁酸解毒并將信號進一步下傳，較少受到其他信號的干擾［7］；（3）膽汁酸轉運方面：BSEP主要受到FXR調控，激動后可將膽汁成分轉運進入毛細膽管。

2 BSEP的生物學特性

早在20世紀九十年代，Chids等［8］通過多耐藥基因的探針序列從豬肝中克隆出部分BSEP基因，最初認為是P-糖蛋白的類似物而被命名為P-糖蛋白姐妹體（Sister P-glvcoprotein，SPGP），隨后從大鼠肝臟中克隆出全長cDNA。BSEP基因位于人類第2條染色體長臂上2q24～31，根據目前的ABC轉運蛋白基因命名法則，將人類該種基因命名為ABCB11，鼠類則命名為Abcb11［9～10］。ABCB11編碼產生的蛋白即為BSEP，相對分子量為160 kDa，屬于ATP結合盒超家族β亞族。典型的ABC轉運蛋白由2個跨膜結構域（TMD）和2個核苷結合結構域（NBD）組成，不同的ABC轉運蛋白編碼結構域的基因有不同變化。BSEP定位于肝細胞膽小管側膜，起始端在胞漿區，2個NBD負責ATP的結合與水解，提供轉運能量。由于BSEP具有底物特異性及和膽汁酸鹽的高親和性，在與膽汁酸結合后，借助水解ATP的能量，將膽汁酸鹽逆濃度梯度轉運至膽小管中。形成的膽汁酸鹽流成為膽汁酸排泄的主要驅動力。BSEP也因此被認為是肝臟中最主要的ATP依賴型膽汁酸轉運載體。

BSEP蛋白表達異常首先發現于進行性家族性肝內膽汁淤積2型（Progressive Familial Intrahepatic CholestasisⅡ，PFIC-2），采集標本檢測后發現該類患者均表現出BSEP轉運膽汁酸功能的缺失以及膽汁酸濃度下降，甚至低于正常水平的1％［11］。亦早有研究表明在內毒素誘導肝內膽汁淤積的大鼠模型中，BSEP基因的轉錄和表達水平明顯下降，低于正常對照組［12］。Hagenbuch等［13］通過體外轉染證實，將BSEP基因轉染至Sf-9昆蟲細胞后，Sf-9轉運牛磺酸組高于未轉染細胞組。由此可見，BSEP的表達和功能變化可直接引起膽汁酸鹽的分泌排泄發生變化，其功能的發揮對維持膽汁酸鹽轉運及腸肝循環等生理功能具有重要作用。因此，BSEP蛋白表達和功能異常被認為是臨床上多種膽汁淤積性疾病發病的根本原因［14］。但BSEP轉運的具體機制，究竟是直接從高爾基體到膽小管基底膜，還是間接地通過基底側膜再到基底膜，尚未完全清楚［15］。

3 FXR對于BSEP的轉錄調節

FXR對于BSEP的激活轉錄有著重要影響。研究顯示，在BSEP基因啟動子-63/-50結合區具有倒置重復（In-verted Repeat，IR）-1元件，該元件具有FXR結合位點，可直接與FXR結合［16］。FXR活化后，與視黃醇類X受體（Retinoid X Receptor，RXR）形成FXR/RXR異二聚體，直接結合并激活BSEP基因的啟動子，促進BSEP的轉錄合成，進而轉運膽汁酸鹽［17］。使用FXR激動劑GW4064，可以誘導BSEP的mRNA及蛋白表達，降低膽汁淤積中肝細胞攝取膽鹽，促進膽汁恢復流動［18～19］。而使用FXR抑制劑，BSEP的表達水平則顯著下降。Deng等［20］通過研究發現，人正常原代肝細胞在給予Guggulsterone抑制FXR造模后，單純造模組BSEP 的mRNA表達量要低于用鵝去氧膽酸（Chenodeoxycholic Acid，CDCA）刺激空白細胞對照組，同時也低于造模組協同給予CDCA治療組mRNA的表達。Sinal等［21］對基因敲除FXR的大鼠模型研究揭示，BSEP表達水平顯著降低，大鼠血液中膽汁酸、甘油三酯等含量上升。Ananthanarayanan等［22］發現，通過對基因敲除FXR的大鼠給予高膽固醇飲食后，其患膽結石的發病率要高于正常對照組，并推測可能是由于大鼠體內FXR沉默，BSEP和MDR3蛋白表達量降低，膽汁酸鹽轉運減少而引起。這些研究表明FXR對BSEP的轉錄和調節有直接的影響并成正相關。然而也有報道顯示，在通過手術方法造成大鼠梗阻性黃疸的研究中，FXR與 BSEP蛋白表達呈負相關關系，FXR并沒有因總膽汁酸水平的升高和膽鹽超載而上調BSEP表達，反而呈負相關，下調表達量。據推測原因可能是內毒素下調了BSEP的表達［22～23］。

4ABCB11基因變異及BSEP蛋白表達異常與膽汁淤積性疾病

目前研究已表明，ABCB11基因變異及編碼的BSEP蛋白表達和功能異常至少與以下幾種膽汁淤積性疾病密切相關：進行性家族性肝內膽汁淤積2型（PFIC-2），良性周期性肝內膽汁淤積2型（Benign Recurrent Intrahepatic CholestasisⅡ，BRIC-2），妊娠期肝內膽汁淤積（Intrahepatic Cholestasis of Pregnancy，ICP），藥物性肝損傷（Drug-induced Liver Injury，DILI）等［24］。通過對PFIC2、BRIC2、ICP三種疾病比較發現，ABCB11基因突變引起的臨床癥狀嚴重程度往往與細胞表面上表達的BSEP量呈負相關［25］。

4.1PFIC-2是一種常染色體隱性遺傳病多發于新生兒期，表現為皮膚瘙癢、黃疸、進行性肝膽汁分泌障礙等。肝臟病理改變明顯，肝小葉正常結構被破壞，肝細胞內膽汁淤積并伴有炎性反應。PFIC-2是進行性家族性肝內膽汁淤積中較為嚴重的一種分型，病情進展較快，短時間內可引起肝硬化甚至肝衰竭。現已確定其主要機制為ABCB11基因突變（主要為無效突變，其余多為復合錯義突變），致使BSEP蛋白表達和功能的缺失［26～27］。有學者發現，引入錯義突變的鼠Abcb11基因，可以導致毛細膽管表面功能性蛋白缺失［28］，對MDCK、HEK293、HepG2不同細胞株引入ABCB11變異基因，BSEP很少或不在這些細胞表面表達［24、29］。

4.2BRIC-2與PFIC-2之間有著密切聯系BRIC-2也是一種常染色體隱性遺傳病，表現也以黃疸和瘙癢反復發作為主。肝臟病理學顯示肝細胞內膽汁淤積，但不伴有或有較輕程度的肝細胞結構破壞。BRIC-2以錯義突變為主，多發生在含Walker A/B基序和ABC標記的核苷結合折疊（NBFs），其編碼的蛋白質仍可行使部分功能［30］。因此BRIC2患者可見到肝功能指標正常，病情較為穩定，區別于PFIC2。

4.3ICP是妊娠中、晚期特有的并發癥臨床上以皮膚瘙癢和膽汁酸不同程度的升高為特征，主要危害胎兒，使圍生兒發病率和死亡率增高。目前其發病的具體機制尚未完全明確。主要認為包括遺傳性因素和非遺傳性因素兩個方面。Ho等［31］通過將ICP患者的ABCB11基因進行分析發現，ABCB11是ICP高度易感基因，并ABCB11基因中V444A多態性在ICP患者中存在較高的出現頻率。而非遺傳性因素即為由于藥物或者疾病等因素引起的對ABCB11基因不同程度的調節作用，如FXR抑制劑Guggulsterones、環孢素A等，但其詳細的作用機制還有待進一步研究。

由于基因突變是多種原因相互作用的結果，目前對于上述疾病只了解到其發病的關鍵在于ABCB11基因發生突變，涉及多個基因位點。至于究竟是何種原因引起，不同膽汁淤積性疾病是否對應特定的基因位點，在治療及預防方面有哪些確切有效的手段，仍需深入探索和發現。

5討論

膽汁淤積性疾病是一個涉及膽汁酸合成、解毒以及轉運等復雜機制的受損過程，是多種致病因素長期作用的結果。雖然BSEP在膽汁酸轉運中發揮著重要作用，是膽汁酸正常代謝中不可缺少的關鍵環節，但FXR、BSEP缺陷和功能失常只是導致膽汁淤積的部分原因，要想徹底闡明整個發病過程，還需要結合其他致病因子的病理作用并對膽汁酸鹽轉運功能進行全面、深入的了解。現已初步知曉BSEP在肝細胞內還受到泛素質化、磷酸化等作用進行修飾調節，但相關機制仍有待進一步深入研究。相信在不久的將來，人們將會逐步完善膽汁淤積與FXR、BSEP之間的認識，為臨床治療膽汁淤積性疾病開創新思路。

［1］Heathcote EJ.Diagnosis and management of cholestatic liver disease ［J］.Clin Gastroenterol Hepatol，2007，5（7）：776-782

［2］Cuperus FJ，Claudel T，Gautherot J，et al.The role of canalicular ABC transporters in cholestasis［J］.Drug Metab Dispos，2014，42（4）：546-560

［3］Chawla A，Repa JJ，Evans RM，et al.Nuclear receptors and lipid physiology：openingtheX-files［J］.Science，2001，294（5548）：1866-1870

［4］ChenY，SongX，ValanejadL，etal.Bilesaltexportpumpis dysregulated with altered farnesoid X receptor isoform expression in patients with hepatocellular carcinoma［J］.Hepatology，2013，57（4）：1530-1541

［5］Deuschle U，Birkel M，Hambruch E，et al.The nuclear bile acid receptor FXR controls the liver derived tumor suppressor histidine-rich glycoprotein［J］.Int J Cancer，2015，136（11）：2693-2704

［6］Mencarelli A，Fiorucci S.FXR an emerging therapeutic target for the treatment of atherosclerosis［J］.J Cell Mol Med，2010，14（1-2）：79-92

［7］Zollner G，Trauner M.Nuclear receptors as therapeutic targets in cholestatic liver diseases［J］.Br J Pharmacol，2009，156（1）：-27

［8］Chids S，Yeh RL，Georges E，et al.Identification of a sister gene to P-glycoprotein［J］.Cancer Res，1995，55（10）：2029-2034

［9］Kubitz R，Droge C，Stindt J，et al.The bile salt export pump（BSEP）in health and disease［J］.Clin Res Hepatol Gastroenterol，2012，36（6）：536-553

［10］Oude Elferink RP，Paulusma CC.Function and pathophysiological importance of ABCB4（MDR3 P-glycoprotein）［J］.Pflugers Arch，2007，453（5）：601-610

［11］Strautnieks SS，Kagalwalla AF，Tanner MS，et al.Identification of a locus for progressive familial intrahepatic cholestasis PFIC2 on chromosome 2q24［J］.Am J Hum Genet，1997，61（3）：630-633

［12］Vos TA，Hooiveld GJ，Koning H，et al.Up-regulation of the multidrug resistance genes，Mrp1and Mdr1b，and down-regulation of the organic anion transporter，Mrp2，and the bile salt transporter，Spgp，in endotoxemic rat liver［J］.Hepatology，1998，28（6）：1637-1644

［13］HagenbuchB，AdlerID，SchmidTE.Molecularcloningand functional characterization of the mouse organic-anion-transporting polypeptide 1（Oatp1）and mapping of the gene to chromosome X［J］. Biochem J，2000，345（1）：115-120

［14］Hayashi H，Sugiyama Y.Bile salt export pump（BSEP/ABCB11）：trafficking and sorting disturbances［J］.Curr Mol Pharmacol，2013，6 （2）：95-103

［15］Kipp H，Arias IM.Newly synthesized canalicular ABC transporters are directly targeted from the Golgi to the hepatocyte apical domain in rat liver［J］.J Biol Chem，2000，275（21）：15917-15925

［16］Huang L，Zhao A，Lew JL，et al.Farnesoid X receptor activates transcription of the phospholipid pump MDR3［J］.J Biol Chem，2003，278（51）：51085-51090

［17］Lee FY，Lee H，Hubbert ML，et al.FXR，a multipurpose nuclear receptor［J］.Trends Biochem Sci，2006，31（10）：572-580

［18］Wang YD，Chen WD，Huang W.FXR，a target for different diseases ［J］.Histol Histopathol，2008，23（5）：621-627

［19］Plass JR，Mol O，Heegsma J，et al.Farnesoid X receptor and bile acids are involved in transcriptional regulation of the gene encoding the human bile salt export pump［J］.Hepatology，2002，35（3）：589-596

［20］DengR，YangD，RadkeA，etal.Thehypolipidemicagent guggulsterone regulates the expression of human bile salt export pump：dominanceoftransactivationoverfarsenoidX receptor-mediated antagonism［J］.J Pharmacol Exp Ther，2007，320（3）：1153-1162

［21］Sinal CJ，Tohkin M，Miyata M，et al.Targeted disruption of the nuclear receptor FXR/BAR impairs bile acid and lipid homeostasis ［J］.Cell，2000，102（6）：731-744

［22］AnanthanarayananM，BalasubramanianN，MakishimaM，etal. Human bile salt export promoter is transactivated by the farnesoid X receptor/bileacidreceptor［J］.JBiolChem，2001，276（31）：28857-28865

［23］葉少華，芮景，程東水.FXR和BSEP在阻塞性黃疸大鼠肝細胞中的表達及其意義［J］.吉林大學學報（醫學版），2013，39（1）：56-59

［24］Ye SH，Rui J，Cheng DS.Expression of FXR and BSEP in liver cells of rats with obstructive jaundice and their significance［J］.Journal of Jilin University（Medicine Edition），2013，39（1）：56-59

［25］Lam P，Pearson CL，Soroka CJ，et al.Levels of plasma membrane expression in progressive and benign mutations of the bile salt export pump（Bsep/Abcb11）correlate with severity of cholestatic diseases ［J］.Am J Physiol Cell Physiol，2007，293（5）：1709-1716

［26］Lam P，Soroka CJ，Boyer JL.The bile salt export pump：clinical and experimental aspects of genetic and acquired cholestatic liver disease ［J］.Semin Liver Dis，2010，30（2）：125-133

［27］Stieger B，Meier Y，Meier PJ.The bile salt export pump［J］.Pflugers Arch，2007，453（5）：611-620

［28］Davit-Spraul A，Fabre M，Branchereau S，et al.ATP8B1 and ABCB11 analysis in 62 children with normal gamma-glutamyl transferase progressive familial intrahepatic cholestasis（PFIC）：phenotypic differences between PFIC1 and PFIC2 and natural history［J］. Hepatology，2010，51（5）：1645-1655

［29］Kagawa T，Watanabe N，Mochizuki K，et al.Phenotypic differences in PFIC2 and BRIC2 correlate with protein stability of mutant Bsep an in MDCK II cells［J］.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2008，294（1）：G58-G67

［30］Hermeziu B，Sanlaville D，Girard M，et al.Heterozygous bile salt export pump deficiency：a possible genetic predisposition to transient neonatal cholestasis［J］.J Pediatr Gastroenterol Nutr，2006，42（1）：114-116

［31］Ho RH，Leake BF，Kilkenny DM，et al.Polymorphic variants in the humanbilesaltexportpump（BSEP；ABCB11）：functional characterization and interindividual variability［J］.Pharmacogenet Genomics，2010，20（1）：45-57

R657.43

Adoi：10.13638/j.issn.1671-4040.2016.04.045

國家自然科學基金資助項目（編號：81371840）
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趙雷，E-mail：18971397498@163.com

（2016-01-23）