法尼醇X受体调节胆汁酸代谢的研究进展

法尼醇X受体调节胆汁酸代谢的研究进展

万红芳周庭庆（通讯作者）王慧

万红芳周庭庆（通讯作者）王慧（绵阳市人民医院四川绵阳621000）

【中图分类号】R816【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2011）28-0074-04

【摘要】法尼醇X受体(farnesoidXreceptor，FXR)在胆汁酸代谢调节中起核心作用。FXR通过调节胆汁酸合成、影响胆汁酸的肠肝循环和调节胆汁酸的解毒过程等途径来维持胆汁酸的内稳态，保护肝功能免受胆汁酸的毒性作用。本文就近年FXR调节胆汁酸代谢的研究进展做一综述。

【关键词】FXR胆汁酸胆盐载体关键酶

胆汁酸是体内胆固醇的溶解剂和肠内脂类的乳化剂，对肝肠内疏水性化合物的吸收、清除和转运有重要作用。正常胆汁酸代谢对维持人体的生理功能有重要作用，人体内胆汁酸代谢受多种因素的调节，近年研究发现，法尼醇X受体(farnesoidXreceptor，FXR)是调节胆汁酸代谢的核心因子[1,2]。FXR在相应配体、协同活化因子及激素的调控下，对胆汁酸代谢的多种酶和胆盐载体进行着精密的调控。

FXR在1995年作为一种孤儿核受体被发现，其命名源于该受体可以被超生理水平的法尼醇激活。FXR属于核受体家族中成员，现统一命名为NR1H4(nuclearreceptorsubfamily1,groupH,member4)。近年发现生理浓度的多种初级和次级胆汁酸可激活FXR，其中鹅脱氧胆酸(chenodexycholicacid，CDCA)为FXR的最适配体，因此，FXR又称胆汁酸受体(bileacidXreceptor，BXR)。当相应配体与FXR结合后，FXR空间构象改变，大多数FXR与视黄醛X受体(retinoidXreceptor，RXR)以异二聚体形式结合于靶基因启动子区的FXR反应元件(FXRresponseelement，FXRE)，或称为胆汁酸反应元件(bileacidresponseelement，BARE)来调控基因的转录[1,2]，另有少数FXR以单体形式与靶基因结合[3]。大多数的FXRE由反向重复的AGGTCA模序组成，反向重复序列之间有一个核苷酸相隔，即IR-1(invertedrepeatswithasinglenucleotidespacer)，IR-1与FXR/RXR异二聚体具有高亲和力[4]；也有的FXRE由同向重复的AGGTCA模序组成，重复序列之间有3个或4个核苷酸相隔，即DR-3或DR-4(directrepeatsseparatedby3or4bases，respectively)[5]。

1FXR调节胆汁酸的合成

胆汁酸合成有两条途径：一是经典途径，由胆固醇7-a羟化酶(cholesterol7a-hydroxylase，CYP7A1)为限速酶催化，中间产物为中性胆固醇，故又称中性途径；另一条是由固醇27α羟化酶(sterol27a-hydroxylase，CYP27A1)催化的替代途径，因生成酸性中间产物，故又称为酸性途径。

1.1FXR对胆汁酸合成经典途径的抑制：⑴抑制CYP7A1基因的表达：FXR／RXR通过诱导转录抑制因子小分子异源二聚体伴侣(smallheterodimerparter，SHP)的表达，并与肝受体同源物1(1iverreceptorhomologue-1，LRH-1)形成一个抑制性复合物来间接阻断CYP7A1基因的转录[6]。此外，在原代培养人肝细胞和小鼠肝脏的研究发现FXR可诱导纤维母细胞生长因子19(FGF-19)和FGF-15，通过JNK途径抑制CYP7A1的表达[7]。通过基因敲除方法研究[8]：胆汁酸则不能抑制FXR-/-小鼠CYP7A1的表达，进一步证实了胆汁酸依耐FXR调节CYP7A1基因的表达。⑵抑制CYP8B1基因的表达[2]。CYP8B1是使CDCA羟基化为CA的关键酶，影响整个胆汁酸池的疏水性，FXR/SHP也是通过与LRH-1结合，抑制CYP8B1基因的表达，从而调节CA与CDCA的比例。

1.2FXR对胆汁酸合成替代途径的抑制：CYP27A1是酸性途径的第一个酶。未发现CYP27A1启动子中存在与CYP7A1、CYP8B1类似的FXRE，但CYP27A1启动子近端含有肝细胞核因子4α(hepatocytenuclearfactor4α,hNF4α)反应元件,hNF4α与之结合,反式激活CYP27A1表达,CDCA可通过FXR/SHP途径抑制HNF4α而微弱的抑制CYP27A1表达[9]。

2FXR影响胆汁酸的肠肝循环

2.1FXR对肝脏摄取胆汁酸的调节

肝细胞从门静脉重摄取胆汁酸主要依靠钠-牛磺胆酸同向转运多肽

(Na+-taurocholatecotransportingpolypeptide，NTCP)和有机阴离子转运多肽超家族（organicaniontransportingpolypeptides，OATPs）两个载体系统，这两个载体均位于肝细胞基底膜侧。NTCP是肝细胞摄取胆汁酸的主要系统(占约75%)，OATPs是肝细胞摄取胆汁酸的次要系统。

2.1.1NTCP：FXR抑制NTCP的转录。Zollner[10]等运用FXR(+／+)和FXR(-／-)小鼠BDL模型，发现胆酸减少FXR(+/+)小鼠BDL模型Ntcp表达，但不减少FXR(-／-)小鼠BDL模型Ntcp表达，故认为胆汁酸通过激活FXR来减少Ntcp表达。另外，缺乏FXR的大鼠，不能下调Ntcp，高胆盐喂饲使其胆汁酸浓度过高，导致肝细胞损伤。进一步的研究显示:胆汁酸激活的FXR也通过诱导SHP表达，是引起NTCP下调的主要因素[11]。

2.1.2OATPs：FXR/RXR异二聚体与OATP8启动子上的IR-1元件此元件相结合，在接受鹅脱氧胆酸刺激和在胆淤状态下，FXR上调OATP8基因的表达[12]。OATP-C是人主要的钠非依赖性的胆汁酸摄取系统，其是否受FXR的调节目前尚不清楚。而通过基因敲除方法的研究显示，在FXR缺失的小鼠,肝脏OATP1的表达并未发生变化[13]，因此小鼠肝脏OATP-1可能不是FXR的靶基因。

2.2肝细胞内胆盐转运的调节

目前关于肝细胞内胆盐的转运了解不多，部分胆盐在肝细胞内与蛋白结合，这种蛋白结合体再弥散至毛细胆管膜；另外一些非结合型胆盐则通过细胞内的细胞器，如内质网、高尔基体等以快速弥散的方式转运至毛细胆管膜。肝脏脂肪酸结合蛋白(liverfattyacidbindingprotein，L-FABP)是一种细胞液亲脂性结合蛋白，可能与小鼠肝细胞内胆汁酸的转运有关，有试验提示胆汁酸通过FXR调节肝L-FABP的表达[13]。

2.3FXR调节胆汁酸的分泌

肝细胞具有膜极性，由生化结构和生物功能均不同的基底膜（血窦面）和毛细胆管膜（肝内胆管面）组成。毛细胆管膜上分布的胆盐载体包括胆盐输出泵(bilesaltexportpump，BSEP)和多药耐药蛋白（multidrugresistancep-plycoprotein，MDR）等，将胆汁酸由肝细胞内排入胆管中；基底膜上分布的胆盐载体有多药耐药相关蛋白（multidrugresistanceassociatedprotein-2，MRP）和组织相容性转运体(organicsolutetransporterα-β，OSTα-OSTβ)等，将新合成和重摄取的胆汁酸由肝细胞内排入门静脉血。

2.3.1FXR调节毛细胆管膜上的胆盐载体

2.3.1.1BSEP：BSEP是主要的肝细胞毛细胆管膜胆汁酸排泄系统，其变化与肝内胆汁酸水平、胆汁流量密切相关。BSEP基因突变或缺失，可引起进行性家族性肝内胆汁淤积症2型[1]。FXR/RXR与BSEP基因的IR-l结合，调节BSEP的表达。有研究发现[14]，在原代培养的人HepG2肝细胞中加入内源性FXR激动剂CDCA和合成的激动剂GW4064均可上调BSEP的mRNA水平，且呈时间及剂量依赖关系。Plass等[15]发现人FXRE突变能显著降低FXR对BSEP表达的诱导作用，这进一步表明FXR对激活BSEP转录是至关重要的。疏水性胆汁酸LCA部分拮抗FXR对BSEP的上调作用[14]，使肝胆汁酸分泌减少，从而增加肝脏胆汁酸浓度，引起肝内胆汁淤积症发生及肝脏受损。

2.3.1.2MRP2：MRP2是特异性有机阴离子运输单位，介导肝细胞毛细胆管膜非胆盐有机阴离子的分泌。MRP2基因突变可引起Dubin-Johnson综合征[1]。体外实验证明，人和鼠FXR通过与MRP2基因的ER-8(evertedrepeat)结合而上调MRP2的表达，但CA仍能诱导FXR-/-小鼠的Mrp2的表达，说明FXR在MRP2表达的调节中可能并不起主要作用[16]，而与其他核受体如孕烷X受体的关系更为密切[2]。

2.3.1.3MDR3：MDR3是ATP依赖性磷脂输出泵，它能有效的将磷脂泵出至毛细胆管膜外，与胆固醇代谢密切相关。在毛细胆管内胆盐与磷脂可形成混合微粒，防止胆盐对胆管上皮细胞的毒性损伤。研究表明MDR3基因突变或缺失，可引起进行性家族性肝内胆汁淤积症3型（PFIC-3）[1]。研究发现CDCA和GW4064通过FXR剂量依赖性诱导人肝细胞MDR3表达，缺失或修改MDR3启动子的FXR反应元件可减少MDR3转录，故提示FXR活化可促进肝细胞内胆汁向胞外分泌[17]。

2.3.2FXR调节基底膜上分泌胆盐的载体

2.3.2.1OSTα-OSTβ：OSTα-OSTβ以二聚体形式存在，定位于肝细胞等细胞的基底膜侧，可排出胆汁酸及其它物质。在人OSTα-OSTβ发现结合FXR的模序[2]，有研究结果提示，在胆淤情况下，OSTα-OSTβ表达的改变依耐于FXR[18]，OSTα-OSTβ表达增加，通过向门静脉排出过多的胆汁酸，以减轻胆汁酸对肝细胞的损害。

2.3.2.2MRP3、MRP4：MRP3和MRP4作为胆汁酸负荷过重时排除多余胆汁酸的替代途径之一。但通过观察小鼠CBDL胆淤模型亦显示Mrp3和Mrp4不是FXR的靶基因[19]。

小节：当在肝脏中胆汁酸浓度升高时，有活性的FXR一方面增加BSEP和OSTα-OSTβ的表达从而促进胆盐的分泌，另一方面上调MDR3的水平，促进磷脂的分泌，再一方面下调NTCP的表达，减少肝脏对胆汁酸的摄取。在FXR的调控下BSEP、OSTα-OSTβ、MDR3和NTCP等协同作用，同时增加胆汁酸和磷脂分泌,减少肝脏对胆汁酸的摄取，降低肝脏的胆汁酸负荷，减少胆汁酸对肝细胞的毒性作用。

2.4FXR影响胆汁酸在肠道的重吸收

在肠上皮，FXR通过抑制顶膜钠盐依赖的胆汁酸转运体(apicalsodium-dependentbileacidtransporter,ASBT)抑制胆汁酸的重吸收[20]；FXR上调肠胆汁酸结合蛋白(intestinalbileacidbindingprotein,IBABP)的表达，影响胆汁酸在肠上皮细胞内的转运[21]；FXR上调肠上皮细胞基底膜侧OSTα-OSTβ影响胆汁酸进入门静脉的速率。

2.4.1ASBT：研究[20]显示，FXR通过FXR-SHP-LRH1途径（与FXR抑制CYP7A1的机制类似）抑制小鼠和兔ASBT的表达，从而影响胆汁酸的肠肝循环，但是FXR对ASBT的表达影响可能存在种属间差别。

2.4.2IBABP：已有试验证明在鼠和人IBABP基因的启动子上存在FXR反应元件[22]。通过基因敲除方法研究[13]发现，胆汁酸，尤其是疏水性胆汁酸（如CDCA）可诱导回肠IBABP的表达。

2.4.3OSTα-OSTβ：在回肠，FXR调节OSTα-OSTβ的表达，以协调胆汁酸在回肠的重吸收和排出。FXR通过与OSTα-OSTβ基因的FXRE的不同区域结合，可正向和负向调节OSTα-OSTβ的表达，总的来说以正向调节占优势[23]。

3FXR调节胆汁酸的解毒过程

肝内合成的胆汁酸因其相对疏水性而具有潜在的毒性，通过使游离型胆汁酸转化成结合型胆汁酸、使胆汁酸羟基化、磺化和糖苷化，可增加胆汁酸的亲水性，减少毒性，且更利于胆汁酸通过肾脏等排出。而参与上述解毒过程的关键酶如胆汁酸辅酶A氨基酸—N乙酰转移酶(bileacidCoAaminoacidN-acetyltransferas，BAT)、胆汁酸辅酶A合成酶(bileacidCoAsyntbetase，BACS)、细胞色素P4503A4（cytochromeP4503A4，CYP3A4）、去氢异雄酮硫转移酶(dehydroepiandrosteronesulfotransferase，STD)又叫做SULT2A1、二磷酸尿苷葡萄糖醛酸转移酶2B4(uridine5-diphosphateglucuronosyltransferase2B4，UGT2B4)等都是FXR的靶基因，表明FXR参与了胆汁酸减毒及清除，FXR进一步实现了对胆汁酸代谢的调节，在胆汁酸稳态中起关键作用[3,24,25,26]。

3.1BAT和BACS：BAT与BACS可以促进游离型胆汁酸与氨基酸(甘氨酸、牛磺胆酸)结合转变成结合型胆汁酸。研究表明，BAT和BACS均含有反向重复序列和IR-1，FXR／RXR异二聚体直接结合到这一元件上[25]，正向调节BAT和BACS的表达。

3.2CYP3A4：CYP3A4解毒是通过使疏水性胆汁酸羟基化成更具亲水性的胆汁酸来实现的，FXR通过上调CYP3A4基因的表达来影响胆汁酸代谢[2]。已有研究证实CYP3A4存在FXR结合元件：ER-8、IR-1和dR-3，此三种结合反应元件均与FXR调节CYP3A4相关[24]。

3.3SULT2A1：此酶使胆汁酸磺化，磺化后的胆汁酸极性、水溶性增加，毒性减少[2]。FXR与SULT2A1的IR-0(invertedrepeatwithoutaspacingnucleotide)结合，调节SULT2A1的表达[26]。

3.4UGT2B4：UGT2B4使胆汁酸葡萄糖醛酸化，使疏水性的胆汁酸转化成更具亲水性的胆汁酸。Barbier等[3]实验研究报道，CDCA和GW4064激活FXR，FXR单体(不与RXR形成二聚体)与UGT2B4启动子的胆汁酸反应元件结合，促进人肝细胞UGT2B4mRNA表达增加、活性增强。

4小结

FXR通过调节CYP7A1、CYP27A1和CYP8B1的表达而调节胆汁酸的合成；通过调节BSEP、MRP2和MDR3来调节胆汁酸的分泌；通过调节ASBT、NTCP、IBABP和OSTa–OSTβ等来调节胆汁酸的肠肝循环；通过调节CYP3A4、SULT2A1、UGT2B4、BACS和BAT来调节胆汁酸的解毒过程。由此可见，FXR在胆汁酸代谢调节、维持胆汁酸的内稳态和保护肝功能免受胆汁酸的毒性作用中起核心作用。

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