胆汁酸受体FXR与胆汁酸代谢

胆汁酸受体FXR与胆汁酸代谢前言1胆汁酸受体FXR的概述2结语4参考文献5主要内容胆汁酸受体FXR与胆汁酸代谢31、前言参与脂类物质的消化、吸收胆汁酸淤积会对机体产生各种毒性作用胆汁酸代谢平衡非常重要作为分子信号参与调节物质代谢胆汁酸1957年，已发现胆汁酸受反馈激活或反馈抑制的调节，其机理不清楚。Wang（1999）近年来随着核受体克隆及功能的研究，逐步发现体内多种核受体参与胆汁酸代谢调节。胆汁酸受体FXR肝受体LXR孕烷X受体PXR维生素D受体VDRFXR2、FXR的概述1995年FXR首次被Forman发现一类配体依赖的核受体转录因子，存在于细胞核内建立信号分子和转录系统间的联系FXR2.1FXR的结构FXR属于激素核受体超家族的一员,具有典型的核受体结构。包括A、B、C、D、E和F区六个部分。2.1FXR的结构A/B区：高度可变，包含至少一种本身有活性的配体非依赖性的转录激活域(AF-1)。C区：DNA结合区（DBD），两个高度保守的锌指结构决定了受体作用的特异性。D区：又称为绞链区，该区含有核定位信号肽(NLS)。E区：配体结合区(LBD)，其序列高度保守，决定FXR配体特异性F区：序列高度可变，这个区含一个配体依赖性的转录激活域(AF-2)，在转录调节中非常重要。IR-1胆汁酸等2.2FXR的种类FXR有FXRαl、FXRα2、FXRβ1、FXRβ2四个亚型翻译起始位点不同外显子之间剪接方式不同FXRαlFXRα2FXRβ1FXRβ22.3FXR的分布肝脏小肠、肾、肾上腺心,胃,脂肪卵巢Forman、Zhang、Bishop、OtteK等主要分布于胆汁酸发挥作用的部位2.4FXR的配体3、FXR与胆汁酸代谢合成肠肝循环排泄.胆汁酸代谢平衡3、FXR与胆汁酸代谢酶蛋白载体蛋白3、FXR与胆汁酸代谢FXR对胆汁酸的合成酶的作用及机制3.1FXR对胆汁酸肠肝循环相关载体的作用及机制3.23.1.1调节胆汁酸的合成CYP7A1FXR3.1.1FXR对胆汁酸的合成酶的作用3.1.1FXR对胆汁酸的合成酶的作用以人肝脏肿瘤细胞HepG2细胞为模型：没有转染FXR需添加25微摩胆汁酸能抑制CYP7A1的活性转染了FXR质粒时10微摩的浓度就能抑制CYP7A1的活性John等（2000)3.1.1FXR对胆汁酸的合成酶的作用Guorong等（2002）雄性：新西兰兔、渡边兔去除胆汁酸池测定FXR的mRNA水平，以确定模型是否构建成功。检测CYP7A1的mRNA及蛋白活性。酶活性变化新西兰兔：30-98pmol/mg/min(增加3.3倍）渡边兔：15-79pmol/mg/min(增加5.3倍）mRNA变化新西兰兔：29-94单位(增加3.2倍）渡边兔：4-716单位(增加4倍）FXR的mRNA变化新西兰兔：100-26单位(降低74%）渡边兔：100-44单位(降低56%）说明:模型构建成功说明:FXR可以抑制CYP7A1的活性及mRNA的表达用雄性大鼠为模型也证明FXR可以抑制CYP27A1的转录.Goodwin等（2000）Guorong用雄性新西兰兔和渡边兔为模型，用去除胆汁酸池的方式使FXR去活化，测定FXR和CPY7A1的mRNA和蛋白水平，发现FXR的mRNA水平显著降低而CPY7A1的蛋白及mRNA水平均升高，也表明FXR可以作用于CPY7A1的表达3.1.1FXR对胆汁酸的合成酶的作用CYP7A1(胆汁酸合成经典途径的限速酶)CYP27A(替代途径的限速酶)CYP27A是替代途径的限速酶小结FXR抑制胆酸合成1.胆汁酸合成限速酶没有FXR的结合位点，FXR不是直接抑制其转录。John等（2000）2.发现FXR能诱导SHP表达，SHP能与激活CYPT7A1表达的肝受体同源物（LRH-1)形成抑制性复合物，从而阻断CYP7A1及SHP自身的表达。Lu等（2000）3.证明了SHP也可以与肝脏核因子4α(HNF4α)结合来抑制和CYP27A1的转录Goodwin等（2000）推测：FXR可以通过SHP途径抑制胆汁酸合成酶的表达。3.1.2FXR抑制合成酶表达的机制小异二聚体SHP:不含DNA结合区的核受体，但能与多种核受体形成二聚体并抑制其活性。肝受体同源物-1LRH-1:可激活基因表达的核受体肝脏核因子4α(HNF4α):可激活基因表达的核受体CYP7A1、CYP27A1胆汁酸肝脏FXR胆汁酸SHPSHPLRH-1SHPHNF4α胆固醇SHPLRH-1HNF4α结合肝脏可能的机制一：研究表明，SHP缺陷的小鼠胆汁酸合成的反馈抑制作用虽然有所减弱，但并没有完全废除。Kerr等（2002）不一致暗示可能还存在独立于SHP的途径抑制胆酸的合成3.1.2FXR抑制合成酶表达的机制成纤维细胞生长因子受体4基因缺失鼠胆汁酸池增大，CYP7A1表达增加，提示了FGFR4在胆汁酸代谢中可能有作用。Yu等（2000）3.1.2FXR抑制合成酶表达的机制在鼠的研究上发现，小肠中的FXR激活可以增强成纤维细胞生长因子15（FGF-15)的转录和分泌。Gutierre等（2006）3.1.2FXR抑制合成酶表达的机制肠道中FXR激活后，直接与FGF的反应元件结合，增加肠道FGF的表达和分泌，通过血液循环到达肝脏，与FGFR4结合，激活JNK途径抑制CYP7A1的表达。Inagaki等（2007）推测：FXR还可能通过FGF途径抑制胆汁酸合成酶的表达。3.1.2FXR抑制合成酶表达的机制CYP7A1、CYP27A1胆汁酸肠道FXR胆汁酸FGF胆固醇FGFR4FGFJNK途径肝脏肠道血液可能的机制二：3、FXR与胆汁酸代谢3.2.1对胆汁酸肝脏分泌载体的作用及机制3.2.2对胆汁酸肠道重吸收载体的作用及机制3.2.3对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用及机制FXR对胆汁酸肠肝循环相关载体的作用及机制3.2胆汁酸分泌:胆汁酸由肝细胞进入毛细胆管的过程FXRMDR3多药耐药蛋白转运磷脂，形成包含胆汁酸混合微团，可排出体内多余胆汁.BABP胆盐输出泵分泌单价胆汁酸盐OSTα/OSTβ杂二聚体有机溶质转运体钠离子非依赖性胆盐转运载体，参与胆汁酸的分泌3.2.1.1FXR对胆汁酸分泌载体的作用资料来源试验模型试验内容Yu(2002)人肝细胞和HepG2加入内源性FXR激动剂CDCA3h后发现BSEP的mRNA水平出现升高，且CDCA与BSEP的mRNA水平呈时间及剂量依赖关系。添加50微摩尔的CDCA时，BSEP的mRNA量最大。黄健容(2006)妊娠妇女FXR、BSEP也表达与胎盘，且母体血清胆酸浓度增加可以激活胎盘FXR并诱导BSEP的表达，产生的BSEP可加速胎儿血胆酸向母体侧的转运，维持胎儿正常血胆酸水平。Plass（2002）HepG2细胞发现FXR过量表达可以促进BSEP表达，并且当FXR结合位点IR-1突变能强烈的抑制FXR对BSEP表达的诱导作用。提示：FXR可诱导BSEP表达，而且FXR对激活BSEP的转录至关重要。3.2.1.1FXR对胆汁酸分泌载体的作用BSEPHuang等（2003）在原代培养的人肝细胞的研究中发现：MDR3启动子末梢发现FXR反应元件IR-1，当该序列被删除或发生突变时,FXR介导的MDR3启动子激活就消失。MDR3的mRNA表达水平与FXR内源配体CDCA和合成激动剂GW4064呈时间剂量依赖关系提示：FXR可通过与MDR3的IR-1结合，诱导MDR3表达。3.2.1.1FXR对胆汁酸分泌载体的作用MDR3与正常对照者相比,原发性胆汁性肝硬化阶段III和IV患者肝脏OSTα/βmRNA和蛋白水平都上升，OSTβ的增加更为明显。mRNA蛋白质3.2.1.1FXR对胆汁酸分泌载体的作用Boyer等（2006）OSTα/OSTβBoyer等用FXR（-/-）小鼠证明了OSTα/β的mRNA的升高依赖FXR的作用说明：FXR可以诱导OSTα、OSTβ蛋白基因的表达3.2.1.1FXR对胆汁酸分泌载体的作用FXR有促进胆汁酸分泌的作用OSTsMDR3BABP促进表达小结•大量试验证明：分泌相关蛋白基因上面具有FXR的结合反应元件IR-1。•因此推测FXR可以直接结合到这些蛋白的IR反应元件上面，激活这些蛋白的表达。3.2.1.2FXR促进分泌载体表达的机制IR-1BSEPMRR2MDR3OSTsFXR胆汁酸促进胆汁酸分泌可能的机制：3、FXR与胆汁酸代谢3.2.1对胆汁酸分泌载体的作用及机制3.2.2对胆汁酸肠道重吸收载体的作用及机制3.2.3对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用及机制FXR对胆汁酸肠肝循环相关载体的作用及机制3.2被动吸收主动吸收胆汁酸肠道重吸收IBABPIBABPFXR3.2.2.1FXR对胆汁酸肠道重吸收载体的作用Sinal（2000）Hwang（2002）Hwang等发现激活FXR可以提高了哺乳小鼠IBABP的mRNA和蛋白水平表达，且当IR-1突变会降低或消除CDCA对IBABP启动子的诱导作用。Sinal等报道，FXR(-/-)小鼠的外观与野生型小鼠一样,但不能诱导回肠胆汁酸结合蛋白IBABP的表达。提示：激活的FXR可以诱导IBABP的表达。3.2.2.1FXR对胆汁酸肠道重吸收载体的作用IBABP启动子上也发现了IR-1位点，推测FXR促进胆汁酸肠道重吸收机制与促进分泌的机制一致。Makisima（1999）3.2.2.2FXR促进肠道重吸收载体表达的机制IR-1IBABPFXR胆汁酸促进胆汁酸重吸收3、FXR与胆汁酸代谢3.2.1对胆汁酸分泌载体的作用及机制3.2.2对胆汁酸肠道重吸收载体的作用及机制3.2.3对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用及机制FXR对胆汁酸肠肝循环相关载体的作用及机制3.2胆汁酸肝脏重吸收:是将胆汁酸由门静脉吸收进入肝细胞的过程FXRNTCP3.2.3.1FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用野生小鼠和FXR(-/-)小鼠为模型研究发现：FXR(-/-)小鼠与野生型小鼠相比没有降低NTCP、OATP1B1表达。Sinal（2000）3.2.3.1FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用FXR(-/-)FXR(+/+)胆管结扎术胆酸(CA)喂养测量FXR(+/+)、FXR(-/-)Ntcp的mRNA水平Zollner(2005)3.2.3.1FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用56%58%88%101%FXR(+／+)鼠的NtcpmRNA表达明显下调FXR(-/-)鼠NtcpmRNA表达改变不明显3.2.3.1FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用提示：激活的FXR能抑制Ntcp、OATP1B1的表达Zollner(2005)NTCP胆汁酸摄取的主要载体OATP胆汁酸摄取的次要载体FXR对肝脏重吸收有抑制作用小结由于胆汁酸摄取相关的蛋白基因上不含有FXR的直接结合位点，FXR通过间接方式抑制这些蛋白的表达。3.2.3.2FXR抑制胆汁酸肝脏重吸收载体表达的机制•研究发现，肝脏核因子HNF1α、HNF4α都可以调控NTCP表达，但后者作用是前者的7倍，SHP主要通过HNF4α发挥作用。Andreas（2008）•FXR通过诱导SHP与肝脏核因子4α结合来抑制OATP1B1表达Jung（2004）3.2.3.2FXR抑制胆汁酸肝脏重吸收载体表达的机制CYP7A1、CYP27A1胆汁酸肝脏FXR胆汁酸SHPSHPHNF1αSHPHNF4α胆固醇NTCP、OATP1B1可能的机制：FXR胆汁酸胆固醇CYP7A1、CYP27A1SHPSHPLRH-1SHPHNF4αFGFFGFR4FGFJNK途径BSEP、MDR3、MPR2、OSTs、IBABPSHPSHPHNF4α/1αNTCP、OATP1B1总结：维持器官(肝脏)胆汁酸浓度正常，保障动物健康四、结语4、结语FXR作为一种胆汁酸受体，激活后可以调节胆汁酸代谢。FXR激活对胆汁酸代谢调节作用主要有(1)抑制胆汁酸合成(2)促进胆汁酸肝脏分泌(3)促进胆汁酸肠道重吸收(4)抑制胆汁酸肝脏重吸收4、结语目前，在FXR的研究中仍存在一下问题