冉 慧 蘇 青

近年來，非酒精性脂肪肝（NAFLD）、肥胖和2型糖尿病等代謝性疾病的發(fā)病率明顯升高［1］。發(fā)病機(jī)制方面，通常認(rèn)為NAFLD與脂肪堆積引起的“一次打擊”，以及氧化應(yīng)激、肝細(xì)胞大量死亡和纖維化誘導(dǎo)的“二次打擊”有關(guān)［2］；肥胖、2型糖尿病也與脂肪堆積、胰島素抵抗密切相關(guān)［3-4］，但這些脂質(zhì)代謝相關(guān)疾病的具體發(fā)病機(jī)制仍待闡明。

葡萄糖是人體主要的供能物質(zhì)之一，在脂質(zhì)代謝中具有重要的作用。當(dāng)機(jī)體攝入過多的糖類后，升高的血糖可通過多種機(jī)制促進(jìn)脂質(zhì)生成。其中，胰島素作為經(jīng)典的降糖激素，通過減少葡萄糖來源和增加葡萄糖去路來降低和穩(wěn)定血糖。在脂質(zhì)代謝方面，胰島素可通過調(diào)節(jié)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子而調(diào)控肝臟糖脂代謝。例如，固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c（SREBP-1c）是肝臟中最主要的調(diào)節(jié)脂質(zhì)合成的轉(zhuǎn)錄因子，其轉(zhuǎn)錄活性依賴胰島素刺激：在空腹或饑餓情況下，肝臟中SREBP-1c的表達(dá)水平很低，攝食后在胰島素的刺激下SREBP-1c水平快速上升，并與靶基因啟動子上的固醇調(diào)節(jié)元件（SRE）結(jié)合而開始靶基因的轉(zhuǎn)錄，從而參與脂肪酸和三酰甘油的合成，后者被運送至肝外的脂肪組織中貯存［5］。此外，葡萄糖不只是脂質(zhì)合成的“原料”，其還可通過直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子而影響脂質(zhì)合成。Yamashita等［6］于2001年發(fā)現(xiàn)了一種與肝丙酮酸激酶（LPK）基因啟動子區(qū)的碳水化合物反應(yīng)元件（ChoRE）特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)，稱為碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（Ch REBP）。不同于SREBP-1c，Ch REBP是一種依賴高濃度葡萄糖而非胰島素激活的轉(zhuǎn)錄因子。目前已知，Ch REBP的主要功能是調(diào)節(jié)糖酵解與脂肪生成過程中關(guān)鍵酶基因的轉(zhuǎn)錄［7-8］?，F(xiàn)就近年來關(guān)于Ch REBP在肝臟，尤其是脂肪肝中和脂肪組織中的作用及其調(diào)節(jié)脂質(zhì)生成的機(jī)制的研究進(jìn)行綜述。

1 分子特征

Ch REBP也稱Mondo B或MLXIPL，是堿性螺旋-環(huán)-螺旋-亮氨酸鋅指結(jié)構(gòu)（b HLH/ZIP）轉(zhuǎn)錄因子家族的一員，通過識別靶基因中E-box序列而與Cho RE結(jié)合。Ch REBP的蛋白序列在不同類哺乳動物組織中高度保守，其含有幾個關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)域：N末端含有一核定位信號（NLS），C末端含有b HLH/ZIP結(jié)構(gòu)域和亮氨酸鋅指樣結(jié)構(gòu)域，中間有一富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域。此外，Ch REBP還含有若干個環(huán)磷酸腺苷（c AMP）依賴的蛋白激酶（PKA）和單磷酸腺苷（AMP）激活的蛋白激酶（AMPK）的磷酸化位點。Ch REBP的196位絲氨酸殘基（Ser196）、626位絲氨酸殘基（Ser626）和666位蘇氨酸殘基（Thr666）可以被PKA磷酸化。Ch REBP的568位絲氨酸殘基（Ser568）則為AMPK 的磷酸化位點［9-10］。

Ch REBP分子含有一個葡萄糖感受組件（GSM），該組件由低葡萄糖抑制結(jié)構(gòu)域（LID）和葡萄糖敏感的激活保守元件（GRACE）構(gòu)成。低糖條件下，LID抑制GRACE的轉(zhuǎn)錄活性，而在高糖條件下這種抑制作用解除而發(fā)揮ChREBP的轉(zhuǎn)錄活性［11］。Ch REBP有兩種大小不同的異構(gòu)體：Ch REBPα和Ch REBPβ，兩者由同一基因編碼，區(qū)別在于ChREBPα轉(zhuǎn)錄起始位點在第1外顯子，其蛋白產(chǎn)物由864個氨基酸殘基組成；Ch REBPβ轉(zhuǎn)錄起始位點在第4外顯子，含有687個氨基酸殘基。與Ch REBPα相比，Ch REBPβ缺失了前面的177個氨基酸殘基，即缺失LID，而兩者后面的氨基酸序列相同。Herman等［12］發(fā)現(xiàn)，在高糖刺激下，先有Ch REBPα的轉(zhuǎn)錄，然后再激活Ch REBPβ的轉(zhuǎn)錄。

2 糖脂代謝相關(guān)靶基因和糖脂代謝效應(yīng)

Ch REBP廣泛表達(dá)于哺乳動物各組織中，以肝臟、白色脂肪、棕色脂肪和小腸中表達(dá)水平較高，在胰腺中的表達(dá)水平也較高。Ch REBP調(diào)控的靶基因主要是糖酵解和脂質(zhì)生成過程中的各種酶類，這些基因遍布于從葡萄糖轉(zhuǎn)化為三酰甘油的整個過程。如糖酵解中的葡萄糖激酶（GK）、丙酮酸激酶（LPK），參與脂肪酸合成的乙酰輔酶A羧化酶（ACC）、脂肪酸合酶（FAS），以及參與三酰甘油形成的三磷酸甘油脫氫酶（GPD1）、線粒體三酰甘油轉(zhuǎn)移蛋白（MTTP）等［7-8］。此外，肝臟中的成纖維細(xì)胞生長因子21（FGF21）的轉(zhuǎn)錄也由Ch REBP調(diào)控，從而參與機(jī)體能量代謝［13］。

只有與b HLH/ZIP家族的另一個成員Max樣蛋白X（Mlx）形成異源二聚體，才能與靶基因的ChoRE結(jié)合，從而發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用［14］。既往研究［15-16］結(jié)果表明，人肝細(xì)胞核因子4α（HNF-4α）、c-Myc也在調(diào)控Ch REBP依賴的葡萄糖應(yīng)答基因轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮分子伴侶的作用。

Iizuka等［10］進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，在正常飲食條件下，與野生小鼠相比，ChREBP基因敲除小鼠的LPK表達(dá)水平下調(diào)、丙酮酸生成減少、糖酵解過程受抑制；同時，肝臟的6-磷酸葡萄糖和糖原增多、肝臟重量增加，提示糖原合成增加；給予高糖飲食時，ChREBP基因敲除小鼠的脂肪組織明顯減少，糖酵解和糖異生顯著下調(diào)，同時肝臟中由葡萄糖轉(zhuǎn)化的脂質(zhì)成分減少。值得注意的是，Ch REBP基因敲除小鼠的肝臟糖異生相關(guān)酶如葡萄糖-6-磷酸酶、磷酸烯醇式丙酮酸激酶的表達(dá)水平下調(diào)，表明其肝臟葡萄糖和糖原的增多并非來源于糖異生，而主要是由糖酵解過程受抑制導(dǎo)致。由此看來，Ch REBP是促使葡萄糖酵解并向脂質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子之一。

3 與肝臟脂肪合成和脂肪肝的關(guān)系

NAFLD的發(fā)展過程包括單純性脂肪肝、脂肪性肝炎（NASH）、肝硬化和肝癌［1］。根據(jù)脂質(zhì)的來源、生成、分解和運輸，導(dǎo)致脂肪變性的原因可歸結(jié)如下：外周儲存的脂肪組織中脂肪的分解減少，肝細(xì)胞中從頭脂肪酸生物合成增加而β氧化受損，肝臟中三酰甘油輸出減少而產(chǎn)生堆積［17］。如前所述，現(xiàn)在觀點認(rèn)為脂肪肝患者常合并胰島素抵抗，一些脂質(zhì)具有“脂毒性”且與胰島素抵抗的發(fā)生有關(guān)［18］。關(guān)于Ch REBP在肝臟脂肪合成中的重要性及其與脂肪肝的關(guān)系，通過幾項在體研究進(jìn)行分析和探討。

3.1 全身ChREBP基因敲除小鼠 全身Ch REBP基因敲除小鼠可以正常發(fā)育，但出現(xiàn)了糖酵解減少，脂質(zhì)合成減少，糖原合成增加，肝臟腫大，以及一定程度的糖耐量異常和輕度的胰島素抵抗［10］。

3.2 ob/ob小鼠中Ch REBP基因全身或條件性敲除 ob/ob小鼠肝臟中Ch REBP表達(dá)明顯上調(diào)，糖酵解和脂質(zhì)合成相關(guān)酶的表達(dá)也明顯增多。在肝臟特異性敲除ChREBP基因的ob/ob小鼠中發(fā)現(xiàn)，脂肪肝和胰島素抵抗都減輕［19］；在全身Ch REBP基因敲除的ob/ob小鼠中，不僅糖酵解和脂質(zhì)合成功能均得以改善，脂肪肝和胰島素抵抗也都減輕，攝食量和體重也下降［20］。以上研究均提示，抑制Ch REBP的作用對脂肪肝和胰島素抵抗有緩解作用。

3.3 高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠過表達(dá)Ch REBP Benhamed等［21］發(fā)現(xiàn)，高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠過表達(dá)Ch REBP，脂肪肝加重而胰島素抵抗減輕，即“脂肪肝與胰島素抵抗分離”現(xiàn)象，提示并非所有的脂質(zhì)都會損害胰島素敏感性；該研究還發(fā)現(xiàn)，Ch ERBP促進(jìn)硬脂酰輔酶A去飽和酶1（SCD1）表達(dá)，從而使飽和脂肪酸（SFA）轉(zhuǎn)化為單不飽和脂肪酸（MUFA），而MUFA作為有益脂肪調(diào)節(jié)了胰島素敏感性，符合“脂益性”［22］的概念。

3.4 其他ChREBP基因敲除小鼠 Erion等［23］用Ch REBP特異性反義寡核苷酸抑制小鼠肝臟和脂肪中Ch REBP的表達(dá)，同時給予高果糖飲食。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比野生小鼠，上述小鼠血漿三酰甘油水平下降，肝臟中脂肪從頭合成的各種酶的表達(dá)均下調(diào)，脂肪輸出相關(guān)酶微粒體甘油三酸酯轉(zhuǎn)運蛋白（MTTP）也下調(diào)，脂肪肝和胰島素抵抗無改善。提示，在果糖刺激下，Ch REBP參與肝臟中從糖酵解和脂質(zhì)生成到脂質(zhì)輸出的全過程；Ch REBP表達(dá)抑制并不能夠改善高果糖飲食誘導(dǎo)的脂肪肝和肝臟的胰島素敏感性。另外，Wu等［24］發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，給予ChREBP基因全身敲除的小鼠高碳水化合物、高脂、高膽固醇的西方飲食后，小鼠的脂肪從頭合成減少，但仍出現(xiàn)肝腫大、肝臟脂滴形態(tài)變大、腸吸脂率增高、肝極低密度脂蛋白（VLDL）分泌增多和β氧化減少等引起脂肪肝加重的現(xiàn)象，其他改變包括體重有所控制，血糖和胰島素改善。提示，在這種碳水化合物和脂質(zhì)含量都很高的西方飲食模型中，抑制Ch REBP可能仍不足以阻止脂肪肝的發(fā)展。

4 在脂肪組織中的作用

Ch REBP在脂肪組織中的表達(dá)量也較高，脂肪組織三酰甘油的從頭合成與葡萄糖轉(zhuǎn)運體4（GLUT4）介導(dǎo)的葡萄糖攝入關(guān)系密切。為了明確ChREBP在脂肪組織中的具體作用機(jī)制，Herman等［12］在小鼠白色脂肪上特異性過表達(dá)GLUT4（AG4-OX），結(jié)果顯示，AG4-OX小鼠出現(xiàn)了脂肪生成增加，肥胖加重，胰島素敏感性和糖耐量明顯改善，提示脂肪細(xì)胞中GLUT4介導(dǎo)的葡萄糖攝取增多并改善了胰島素敏感性；而AG4-OX小鼠在全身Ch REBP敲除后（AG4-OX/Ch REBP-KO），除了脂肪從頭合成、血脂降至正常外，過強(qiáng)的胰島素敏感性也恢復(fù)至正常，說明在脂肪組織中，Ch REBP可以調(diào)節(jié)脂肪從頭合成，也可通過調(diào)節(jié)葡萄糖進(jìn)入脂肪細(xì)胞而改變胰島素敏感性，尤其是ChREBP-β可作為胰島素敏感性的預(yù)測指標(biāo)。AG4-OX小鼠中胰島素敏感性的變化與循環(huán)中血脂變化不一致，提示脂肪組織可分泌一些有益脂質(zhì)增強(qiáng)胰島素敏感性。Yore等［25］又對AG4-OX小鼠的脂肪組織進(jìn)行脂質(zhì)分析，結(jié)果顯示羥基脂肪酸支鏈脂肪酸酯（FAHFA）水平明顯上升。該研究在小鼠中觀察以羥基硬脂酸棕櫚酸酯（PAHSA）為代表的FAHFA的變化，發(fā)現(xiàn)Ch REBP-KO的小鼠中皮下脂肪和附睪脂肪中的PAHSA水平下降，血漿中的PAHSA水平無變化；AG4-OX/Ch REBP-KO小鼠中皮下脂肪、附睪脂肪和血漿中的PAHSA水平均下降。在胰島素抵抗方面，有胰島素抵抗的患者血漿和脂肪組織中的PAHSA水平均下降，而有胰島素抵抗的小鼠給予PAHSA后，胰島素抵抗減輕（通過促進(jìn)胰島素和GLP1分泌）。因此，F(xiàn)AHFA被認(rèn)為是與胰島素敏感性緊密相關(guān)的有益脂質(zhì)。這些研究進(jìn)一步闡明了前文所述Ch REBP敲除小鼠中脂肪肝與胰島素敏感性的關(guān)系。

綜上所述，近年來多項關(guān)于Ch REBP與脂肪肝關(guān)聯(lián)性的研究表明，Ch REBP的表達(dá)異常與糖脂代謝紊亂的代謝性疾病的發(fā)生和發(fā)展相關(guān)。這些對Ch REBP作用機(jī)制的研究，豐富了對脂肪肝等代謝性疾病發(fā)病機(jī)制的認(rèn)知，可為臨床治療提供參考和新思路。