孕烷X受體在肝病中的研究進展

茍小軍，高珊珊，曹健美

(1.上海市寶山區中西醫結合醫院中心實驗室，上海 201999； 2.陜西中醫藥大學藥學院，陜西 咸陽 712046；3.上海中醫藥大學研究生院，上海201203)

核受體超家族成員孕烷X受體(pregnane X receptor，PXR)是一個配體激活型轉錄因子[1]，在肝臟和腸道組織中高表達，在肝臟功能中起著至關重要的作用[2]。核受體之間存在相同的結構域，包括N端活化結構域、鉸鏈區、C端活化結構域、DNA結合結構域和配體結合域[3]。PXR的DNA結合結構域由2個鋅指結構組成，在同源二聚和異源二聚作用中扮演重要角色，而其配體結合域則具有明顯的種屬差異，人類和小鼠的配體結合域序列只有80%相似，配體結合域序列的差異導致了不同種、屬之間PXR配體活化的差異；此外，與其他核受體不同，PXR的配體結合域是由三層螺旋和五股折疊形成的特殊的球形配體結合腔，這種柔性配體結合腔使得PXR能夠廣泛的匹配[4]。PXR是一個公認的外源性物質受體，但目前已知PXR也是同等重要的內源物質受體。核受體是葡萄糖代謝、膽汁酸代謝、能量消耗以及肝炎、肝纖維化和肝細胞增殖等主要代謝過程的配體激活轉錄調節因子，核受體在調節多種重要的肝臟代謝途徑中發揮重要作用，因此核受體是肝臟生理學和病理生物學的重要參與者，并為代謝性、膽汁淤積性肝疾病及其并發癥肝硬化和肝癌等的潛在治療提供新的治療途徑[5]。現就PXR在肝臟疾病中的研究進展予以綜述。

1 PXR的激活作用

研究顯示，PXR激活可以調節體內葡萄糖代謝、脂質代謝、類固醇內分泌穩態、膽酸和膽紅素去毒化、骨礦物質平衡和免疫炎癥反應等[6]。由于哺乳動物肝臟有許多重要功能，特別是代謝和異種生物解毒功能，肝臟保持恒定大小和質量的能力對機體生存至關重要。肝臟在發育過程中達到預先設定的大小，在成熟和衰老過程中動態維持。此外，肝臟會根據生理和病理刺激來調節自身的大小。激活PXR可誘導藥物的首次通過代謝和外排，激活PXR也可能引起藥物不良反應或藥物治療失敗，因此為了減少不良反應或提高治療效果，需要先找出PXR拮抗劑[7]。

Yes-相關蛋白(Yes-associated protein，YAP)是肝臟大小的調節因子，可快速調控肝臟生長開關[8]。研究PXR的生理作用發現，PXR與YAP信號通路相互作用，而YAP信號通路對PXR-誘導的肝臟增大至關重要[2]。在基因檢測報告中，配體激活的PXR增強了YAP介導的基因轉錄，而YAP的過表達抑制了PXR依賴的基因轉錄；在人類和小鼠之間的這些轉錄作用中沒有觀察到明顯的物種差異；此外，在人肝癌和原代肝細胞樣細胞中，YAP抑制了肝臟富集的轉錄因子表達，包括肝細胞核因子4α、PXR和組成型雄激素受體(constitutive androgen receptor，CAR)及其靶基因；這些結果表明，YAP參與PXR誘導的肝肥大，并且YAP激活干擾與各種肝功能相關的基因表達[9]。PXR活化在人類細胞模型以及體外和體內小鼠模型中可引起肝臟脂質蓄積，腸道PXR信號被激活，可誘導血脂異常和腸膽固醇的積累，同時肝臟PXR信號的激活促進高膽固醇血癥和肝臟脂質積累的發生[10]。有實驗證明，PXRnull小鼠對抗生素治療沒有正常反應，表達人類PXR的轉基因動物出現了生長遲緩、肝大和肝毒性，表明PXR持續激活對肝臟有較大的不利影響[11]。PXR通過激活YAP信號通路調控肝臟大小和肝細胞的作用，并且YAP激活會干擾富含肝臟的全轉錄因子表達，從而干擾藥物代謝酶，這些均表明，PXR作為潛在的治療靶點為促進肝臟修復提供了臨床相關的依據。

2 PXR參與的肝病發生機制

2.1PXR受體在慢性肝腸疾病中調節細菌易位的作用 PXR的主要功能是激活編碼藥物代謝和藥物轉運酶的基因，其作為一個傳感器可監測任何變化的外源化合物和內源性細菌的水平；另外，PXR是一種配體激活的轉錄因子和核受體，在內臟-肝軸上廣泛表達，PXR與引起細菌易位的各種機制的調控有著復雜的關系，而病理水平的細菌易位是慢性肝病進展的主要驅動因素[12]。PXR是維持腸道微生物群與腸黏膜內環境之間穩態的一個組成部分，缺乏PXR，腸道微生物群干擾腸上皮的完整性，表現出明顯的上皮“滲漏”現象，“滲漏”能促進細菌易位，導致腸道惡性腫瘤的發生[13]。PXR屬于配體依賴性調節靶基因的核受體亞家族，可在活化后調節各種藥物的代謝酶和轉運蛋白的表達，影響臨床藥物的療效和耐藥性；PXR通過調節肝臟中脂質和糖的代謝來影響肝臟疾病的發生和發展，并可用作藥物篩查和治療肝臟疾病的潛在藥物靶點[14]。

2.2PXR介導的肝損傷機制 肝臟在轉化和清除外來物質方面發揮著至關重要的作用，肝臟連續接觸外源性藥物時，有可能會導致肝功能受損，這種情況被稱為藥物性肝損傷。肝毒性根據臨床表現可分為三大類，即肝細胞損傷(肝細胞特異性損傷所致)、膽汁淤積損傷[膽管上皮細胞和(或)膽汁泵特異性損傷所致]和混合損傷?？傊螕p傷的臨床意義與血清丙氨酸轉氨酶、堿性磷酸酶或總膽紅素水平有關，臨床化學檢測可顯示肝生化和功能概況[15]。炎癥負荷是許多肝病的主要細胞事件，藥物的整體清除能力下降，而PXR和CAR是編碼藥物代謝酶和轉運體基因的兩個主要調控因子，可以隨意識別多種結構多樣的化合物，尤其是異種生物[16]。有研究表明，PXR激活后可加速肝臟攝取非酯化脂肪酸，減少肉毒堿棕櫚酰轉移酶1α(一種關鍵的脂肪酸β-氧化酶)的表達，并抑制脂肪酸β-氧化，與PXR作用相反，CAR激活后會抑制肝臟脂質的生成，同時增加脂肪酸的氧化，改善肥胖和胰島素抵抗[17]。過氧化物酶體增殖物激活受體α和PXR相互作用，兩種化合物均可誘導脂肪變性相關基因的表達和細胞三酰甘油的積累[18]。PXR激活細胞色素P450(CYP)酶以抵抗由二級膽汁酸引起的肝損傷，在臨床用藥的情況下，PXR介導的CYP3A4酶蛋白表達變化可能導致組合藥物的功效降低，甚至喪失[19]。PXR激活的致敏作用是由PXR誘導CYP3A和肝臟氧化應激增加引起的，通過消融或藥物抑制CYP3A、用氧化劑N-乙酰半胱氨酸酰胺治療或P拮抗劑治療，PXR的致敏性減弱，表明創傷患者不可避免地使用PXR激活藥物有可能加重失血性休克引起的肝損傷，但這種損傷可以通過聯合使用抗氧化劑、CYP3A抑制劑或PXR拮抗劑來減輕[20]。

3 PXR治療不同類型肝病

3.1PXR治療膽汁淤積性肝病 膽汁酸通過肝臟中膽固醇的轉化產生，它們不僅可以作為脂質和脂溶性維生素的消化促進劑，還可以作為幾種核受體的信號分子，調節多種生物過程(包括脂質、葡萄糖和能量代謝、解毒和藥物代謝、肝臟再生以及癌癥)。核受體包括PXR、尼醇X受體、維生素D受體和小異聚體配偶體等，構成膽汁酸信號轉導的組成部分[21]。膽汁酸的生理功能是幫助脂肪和脂溶性維生素吸收和運輸，并參與膽固醇體內平衡的調節，由一系列酶促反應產生的初級膽汁酸進入膽囊并與膽汁分泌一起儲存[22]。肝細胞和肝內外膽管異常可引起膽汁排泄障礙，膽汁回流至血液，進而誘發膽汁淤積性肝損傷，導致肝小葉結構損傷和功能紊亂，長期的膽汁淤積最終會導致肝硬化，甚至肝衰竭[23]。作為內源性配體，PXR在膽汁形成、膽汁脂質分解以及吸收促進中起重要的生理作用；作為靶點，PXR可預防膽汁淤積，PXR可通過調節膽汁酸的轉運阻止膽汁的淤積，因為PXR激活后可阻止膽汁淤積，所以可以使用PXR激動劑治療人類膽汁淤積性肝病[24]。

3.2PXR與非酒精性脂肪性肝病 非酒精性脂肪性肝病是一種與胰島素抵抗和遺傳易感性密切相關的代謝應激性肝損傷[25]，它正在影響西方國家一般人口的1/3，主要與不健康的生活方式有關[26]。非酒精性脂肪性肝病包括一系列肝臟病變過程，從非酒精性脂肪肝到非酒精性脂肪性肝炎、肝纖維化和肝硬化，最終可能發展為肝細胞癌[27]。具體的發病機制導致不同的病因和病理階段，“二次打擊”理論已被大多數學者所認識，第一次攻擊主要是指肝細胞中脂質的積累，該階段的特征是肝細胞脂肪變性簡單，通常是可逆的；繼發性發作主要包括氧化應激、腫瘤壞死因子-α和其他細胞因子炎性損傷以及肝星狀細胞活化，導致肝細胞炎癥性壞死和纖維化[28]。有學者研究發現，PXR激活劑Rif短期傳遞至肝星狀細胞可顯著抑制纖維化相關基因的表達，而長期傳遞可減少星狀細胞的增殖和轉分化，顯示出PXR依賴性效應，表明PXR可能是抗纖維化治療的潛在目標[29]。PXR最開始被認為是一種核受體，用來調節藥物的代謝，隨著研究的不斷深入，原來的定義已經被替換。PXR基因過表達小鼠與野生型和PXR基因剔除小鼠相比，PXR基因過表達小鼠顯著增多了肝臟三酰甘油的積累，其機制主要表現在3個方面，即PXR加強脂肪酸的合成；PXR加強脂肪酸合成酶以及ATP檸檬酸裂解酶的轉錄；PXR加速肝細胞攝取非酯化脂肪酸[30]。PXR的轉錄和表達在外源性藥物代謝和內源性脂質及膽汁酸代謝中均發揮重要作用[31]。PXR主要通過調節細胞色素酶CYP3A基因的表達來抵抗外源性物質引起的肝損傷[32]。

4 小 結

肝臟是異生生物轉化和營養穩態的重要器官，PXR和CAR是參與異生物質代謝以及運輸的基因[33]。PXR和CAR的發現為藥物和其他外源化合物調節外源酶及轉運蛋白的表達提供了重要的分子基礎[13]。PXR主要存在于肝臟和腸道，參與外源性和內源性反應，CAR主要存在于肝臟和小腸，與PXR共享一些常見的配體，并且有重疊的靶基因和功能。PXR和CAR均可以被細胞色素CYP家族成員誘導表達，并發生解毒反應[34]。肝臟PXR激活后可加重胰島素抵抗，增加脂質生成并減少脂肪酸的氧化，CAR激活后會抑制肝臟脂質的生成，同時增加脂肪酸的氧化，改善肥胖和胰島素抵抗。在治療肝臟疾病時，PXR和CAR激活劑共同使用可取得較好的療效[35]。因此，未來PXR在治療肝病方面將會發揮至關重要的作用。