王定保 丁雪蓮 蔣祖環(huán) 李 玲, 楊 嵐 葉啟發(fā),3

1孝感市第一人民醫(yī)院臨床中心實(shí)驗(yàn)室 湖北 孝感 432100；2武漢大學(xué)中南醫(yī)院/武漢大學(xué)肝膽疾病研究院/武漢大學(xué)移植醫(yī)學(xué)中心/移植醫(yī)學(xué)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖北 武漢 430071；3中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院/衛(wèi)生部移植醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究中心 湖南 長(zhǎng)沙 410013

1 法尼脂X 受體的結(jié)構(gòu)及表達(dá)

法尼脂X 受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）是核受體超家族和膽汁酸（bile acid，BAs）受體成員之一。FXR 作為單體與類(lèi)視黃醇X 受體（retinoid X receptor，RXR）結(jié)合形成異源二聚體，并結(jié)合FXR應(yīng)答元件，調(diào)控眾多下游基因的轉(zhuǎn)錄。

1995 年，Jiang 等［1］通過(guò)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染、序列分析，首次在大鼠的cDNA 序列中分離出一個(gè)屬于NR1H 核受體亞族的新成員，后被編碼為NR1H4，并發(fā)現(xiàn)法尼酯可增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性，因此命名法尼酯受體。后期研究證實(shí)膽汁酸代謝產(chǎn)物與其在生理狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)結(jié)合，在這一過(guò)程中膽汁酸是其內(nèi)源性配體，故又命名膽汁酸受體［2］。

FXR 位 于12 號(hào) 染 色 體 長(zhǎng) 臂2 區(qū)3 帶1 亞 帶（12q 23.1），長(zhǎng)約90 kb，包含11 個(gè)外顯子。FXR 包括N-端配體非依賴的激活功能結(jié)構(gòu)域1（activation function domain，AF1）、DNA 結(jié) 合 結(jié) 構(gòu) 域（DNA binding domain，DBD）、鉸鏈區(qū)（hinge）、配體結(jié)合域（ligand binding domain，LBD）4 個(gè)部分。其中，位于C-端的LBD 包含配體依賴的激活功能結(jié)構(gòu)域2（activation function domain，AF2），參與配體結(jié)合和二聚化過(guò)程（圖1）。

圖1 FXR 的結(jié)構(gòu)

研究表明，F(xiàn)XR 主要在肝、腸、腎和腎上腺中大量表達(dá)［3，4］，通過(guò)復(fù)雜的信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)XR 與機(jī)體內(nèi)相關(guān)激素或各代謝途徑限速酶相互作用，參與調(diào)控機(jī)體膽汁酸代謝、脂質(zhì)代謝、葡萄糖代謝等多種代謝途徑，與多種疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)［5，6］，因此，F(xiàn)XR 有望成為相關(guān)疾病診斷和治療的新靶點(diǎn)。

2 FXR 參與正常生理代謝的過(guò)程

2.1 FXR 在脂質(zhì)代謝中的作用Feng 等［7］發(fā)現(xiàn)，高甘油三酯血癥患者膽汁酸代謝功能障礙，而FXR在膽汁酸代謝調(diào)節(jié)中起到重要作用，因此我們推測(cè)FXR 與甘油三酯代謝有關(guān)。鵝去氧膽酸（chenodeoxycholic acid，CDCA）是FXR 的配體，其在臨床中常作為膽固醇結(jié)石溶解劑發(fā)揮作用，可減少膽汁中膽固醇的濃度，亦提示FXR 在脂質(zhì)代謝中的作用。

2.1.1FXR 調(diào)節(jié)甘油三酯水平 肝是合成甘油三酯（triglyceride，TG）的主要場(chǎng)所，肝TG 水平由脂肪酸氧化水解和甘油、脂肪酸合成的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控。脂肪酸β 氧化主要由過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體α （peroxisome proliferator-activated receptor-α，PPARα）控制。而甘油、脂肪酸合成TG 的過(guò)程受固醇 調(diào) 節(jié) 元 件 結(jié) 合 蛋 白-1（sterol regulatory element-binding protein-1，SREBP-1）調(diào) 控。Sagar等［8］證明，F(xiàn)XR 上調(diào)PPARα 表達(dá)，促進(jìn)脂肪酸β 氧化分解，使TG 合成原料減少，且通過(guò)激活小二聚體伴侶（small heterodimer partner，SHP）介導(dǎo)的信號(hào)通路抑制SREBP-1 的表達(dá)［9］，進(jìn)一步抑制甘油三酯合成。

Panzitt 等［10］報(bào)道，脂肪組織中FXR 通過(guò)抑制腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）、過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor-γ，PPARγ）、CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白（CCAAT/enhancer binding protein，CEBPα）及脂肪酸結(jié)合蛋白（fatty acid binding protein，F(xiàn)ABP）的表達(dá)，促進(jìn)脂肪儲(chǔ)存，降低血液中TG 濃度。

2.1.2FXR 調(diào)節(jié)游離脂肪酸水平 研究者對(duì)FXR基因敲除小鼠和野生型小鼠同時(shí)給予高脂飲食喂養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)FXR 基因敲除小鼠循環(huán)游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FA）水平更高，這是由于FXR 缺陷小鼠中脂蛋白脂肪酶（lipoprtein lipase，LPL）活性高于野生型小鼠［11］，從而使乳糜微粒（chylomicron，CM）中TG 及磷脂水解增多，故產(chǎn)生的FFA 增高，提示FXR 在降低循環(huán)游離脂肪酸中的作用。在正常非肥胖但無(wú)糖尿病大鼠中，F(xiàn)XR 激活能改善其體內(nèi)的游離脂肪酸分布也得到證實(shí)［10］。此外，F(xiàn)XR 還調(diào)節(jié)多個(gè)脂質(zhì)代謝相關(guān)蛋白的基因表達(dá)［12］，如抑制磷脂轉(zhuǎn)移蛋白（phospholipid transfer protein，PLTP）和載脂 蛋 白（apolipoprotein，apo）C-Ⅱ，以 及apo A-Ⅰ，C-Ⅲ，載 脂 蛋 白E 和 對(duì) 氧 磷 酶1（paraoxonase 1，PON1）等，間接調(diào)節(jié)FFA 水平（圖2）。

圖2 FXR 對(duì)脂質(zhì)代謝的影響

2.2 FXR 在糖代謝中的作用

2.2.1FXR 在糖異生和葡萄糖水平正?；械淖饔?膽固醇-7a-羥化酶（cholesterol-7a-hydroxylase，CYP7A1）和糖皮質(zhì)激素受體（glucocorticoid receptor，GR）是糖異生過(guò)程中的關(guān)鍵基因［13］。FXR 激活引起FGF19（成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子）表達(dá)水平的升高，F(xiàn)GF19 分泌進(jìn)入門(mén)靜脈循環(huán)，隨后在肝臟中與FGFR4 受體結(jié)合，活化MAPK 信號(hào)通路，進(jìn)而引起CYP7A1 表達(dá)的下調(diào)［14］，另外FXR 也抑制GR 的表達(dá)［15］，由此推斷FXR 通過(guò)抑制糖異生來(lái)調(diào)節(jié)血糖水平。

磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）和 葡 萄 糖-6-磷 酸 酶（G6Pase）是肝臟糖異生過(guò)程中的主要限速酶，PEPCK 和G6Pase 過(guò)表達(dá)引起循環(huán)葡萄糖水平升高和葡萄糖不耐受，而HNF-4α 可以在轉(zhuǎn)錄層面調(diào)控編碼這兩種基因。FXR 通過(guò)SHP-LRH1 途徑抑制HNF-4α 的表達(dá)，在轉(zhuǎn)錄水平上抑制糖異生來(lái)使血糖水平正?；?4］。

2.2.2FXR 在糖原合成中的作用 葡萄糖通過(guò)糖原合酶的連接作用，實(shí)現(xiàn)糖原合成及葡萄糖儲(chǔ)存的過(guò)程。糖原合酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）的磷酸化及其失活直接影響糖原合酶活性（糖原合酶磷酸化后則失去活性）。且GSK-3β 主要通過(guò)胰島素受體-胰島素受體底物（insulin receptor substrate，IRS）-Akt 途徑被胰島素滅活，而FXR 可誘導(dǎo)Akt 磷酸化［16］。由此我們推測(cè)，F(xiàn)XR 可 能 通 過(guò)IRS-Akt 途 徑 滅 活GSK-3β，減 少 糖原合酶磷酸化，升高其活性來(lái)增加葡萄糖糖原合成，降 低 血 漿 葡 萄 糖 濃 度。Katafuchi 等［17］發(fā) 現(xiàn)，F(xiàn)XR 治療能增加小鼠中糖原合成和儲(chǔ)存。正常喂養(yǎng)的FXR 基因敲除小鼠對(duì)比同等喂養(yǎng)條件野生小鼠，表現(xiàn)明顯餐后高血糖，可能與糖異生作用增強(qiáng)和糖原合成抑制有關(guān)；而禁食FXR 基因敲除小鼠出現(xiàn)低血糖，提示FXR 可能有助于空腹條件下血糖生成，提示FXR 在血糖濃度調(diào)節(jié)中可能表現(xiàn)雙重作用，取決于機(jī)體的病理生理?xiàng)l件，最終保證血糖水平平衡。此外，肝是糖原合成與分解的主要場(chǎng)所，F(xiàn)XR 基因敲除小鼠中肝細(xì)胞凋亡增加，血糖調(diào)節(jié)能力減弱，而經(jīng)FXR 激動(dòng)劑CDCA 和GW4064 處理后HepG2 細(xì)胞凋亡減少，進(jìn)一步驗(yàn)證了FXR 在維持體內(nèi)葡萄糖穩(wěn)態(tài)中的作用［18］（圖3）。

圖3 FXR 對(duì)葡萄糖代謝的影響

3 FXR 與代謝性疾病的關(guān)系

FXR 作為一種重要核受體，它在全身代謝尤其是糖、脂代謝中均發(fā)揮了重要作用，因此，F(xiàn)XR 與某些代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

3.1 糖尿病2 型糖尿病作為一種常見(jiàn)的代謝性疾病，其重要特征包括胰島素抵抗、脂質(zhì)代謝紊亂等，而FXR 調(diào)控膽汁酸代謝與上述特征均有緊密聯(lián)系。研究表明，膽汁酸（bile acid，BA）治療有利于緩解2 型糖尿病［19］。Wang 等［20］指出，糖尿病嚙齒動(dòng)物模型中FXR 表達(dá)降低。高葡萄糖濃度刺激FXR 表達(dá)，而高胰島素抑制后者的表達(dá)［21］，提示FXR 在維持機(jī)體血糖濃度平衡中的作用。早期有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR 基因敲除小鼠的胰島素敏感性降低，其FXR缺乏是胰島素抵抗發(fā)生及發(fā)展為糖尿病的關(guān)鍵［22］。與此發(fā)現(xiàn)一致的是，用FXR 特異性激動(dòng)劑治療野生型和兩種糖尿病模型（ob/ob 和db/db）小鼠能改善它們的胰島素敏感性并降低其血漿葡萄糖水平［22］。葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（glucose transporter 4，GLUT4）是存在于肌和脂肪組織中的轉(zhuǎn)運(yùn)載體，其作用是以胰島素依賴方式促進(jìn)細(xì)胞攝取利用血糖，而前者的表達(dá)受FXR 調(diào)控，若FXR 數(shù)量或功能異常，則GLUT4 無(wú)法響應(yīng)胰島素分布于脂肪和肌組織細(xì)胞膜，即引起胰島素抵抗，阻礙血中葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞。

靶組織中脂質(zhì)含量增加可能是引起胰島素敏感性降低的關(guān)鍵因素。FXR 基因敲除的小鼠顯示脂肪組織異常，外周胰島素抵抗，PPARα 和β/Δ 激活，以及肝臟和骨骼肌代謝受損［23］，而PPARα 過(guò)表達(dá)進(jìn)一步導(dǎo)致了胰島素抵抗增加。缺少FXR 時(shí)，肝臟葡萄糖和TG 輸出的增加引起骨骼肌中的胰島素抵抗，進(jìn)而調(diào)節(jié)全身糖脂代謝。Kong 等［24］在體內(nèi)和體外均證明了β 細(xì)胞中FXR 能增加了胰島素釋放并保護(hù)脂毒性。另有研究報(bào)道，F(xiàn)XR 激活能引起極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）輸出率下降［25］，降低脂質(zhì)水平，從而引起循環(huán)葡萄糖水平總體下降，有利于對(duì)抗胰島素抵抗，達(dá)到治療糖尿病的目的。

3.2 非酒精性脂肪肝非酒精性脂肪肝（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）是一種常見(jiàn)肝臟疾病，主要特征為肝細(xì)胞內(nèi)脂肪滴的積累，并可演化為非酒精性脂肪肝炎（non-alcoholic steatohepatitis，NASH）甚至肝細(xì)胞癌［25］。NAFLD 患者FXR 水 平 較 低，TG 合 成 和 肝X 受 體（LXR）及SREBP-1 表達(dá)增加，這些因素與患者肝細(xì)胞脂肪變性程度有關(guān)［26］。最新研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR 激活抑制細(xì)胞內(nèi)PERK/EIF2α/ATF4 和CHOP 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，降低了肝脂肪變性中的肝細(xì)胞ER 應(yīng)激，有效減弱蛋氨酸和膽堿缺乏的L-氨 基 酸（methionine-choline-deficient，MCD）飲食和高脂肪飲食（high-fat diet，HFD）喂養(yǎng)小鼠中NAFLD 和代謝紊亂的進(jìn)展［27］。以上研究均從不同角度證實(shí)FXR 在脂肪變性及NAFLD 的發(fā)展中的作用。

3.3 肥胖癥肥胖癥是以脂肪過(guò)剩為主要特征的代謝疾病。FXR 作為核受體，在脂肪細(xì)胞分化和脂質(zhì)儲(chǔ)存中發(fā)揮重要作用。脂肪組織的代謝變化與肥胖及FXR 參與的胰島素抵抗過(guò)程密切相關(guān)。胰島素抵抗的發(fā)生發(fā)展與脂肪因子的嚴(yán)重改變相關(guān)，其特征在于促炎細(xì)胞因子的釋放增加和來(lái)自脂肪組織的抗炎細(xì)胞因子釋放減少。Seok 等［28］報(bào)道，內(nèi)源性FXR 的配體去氧膽酸（CDCA）可抑制促炎因子［TNF-α，單核細(xì)胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein 1，MCP-1）、白細(xì)胞介素-6（interleukin，IL-6）、脂肪因子Chemerin、纖溶酶原激活物抑制劑1 型（plasminogen-activator inhibitor type 1，PAI-1）、視黃醇結(jié)合蛋白4（retinol binding protein 4，RBP4）、抵抗素、脂肪因子vaspin 等的表達(dá)。因此，F(xiàn)XR 激動(dòng)可能通過(guò)調(diào)節(jié)脂肪因子改善肥胖癥中的胰島素抵抗。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

近期研究報(bào)道，F(xiàn)XR 除了作為調(diào)節(jié)全身能量代謝的傳感器的作用外，它還影響各種器官的完整性維持，包括肝臟、腸道、腎臟、白色脂肪組織（white adipose tissue，WAT）和胰腺，可能與調(diào)節(jié)它們的代謝功能密切相關(guān)［29］。FXR 還通過(guò)膽汁酸和成纖維細(xì) 胞 生 長(zhǎng) 因 子-15/19（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF-15/19）促進(jìn)器官間信號(hào)傳遞，特別是腸肝循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全身組織代謝的廣泛影響。

鑒于FXR 對(duì)代謝的改善作用，近十年來(lái)科學(xué)家為發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化FXR 激活的潛在候選藥物投入大量研究，其中FDA 已批準(zhǔn)奧貝膽酸（obeticholic acid，OCA）作為第一個(gè)成功上市的FXR 受體激動(dòng)劑用于治療原發(fā)性膽汁性肝硬化。但存在較大的安全問(wèn)題，在某些條件下還發(fā)現(xiàn)了FXR 活化后不良影響，其N(xiāo)ASH 適應(yīng)證正處于三期臨床試驗(yàn)驗(yàn)證階段［30］。FXR 參與體內(nèi)代謝機(jī)制的因子繁多，機(jī)制復(fù)雜，作用多方面，可能與組織特異性、疾病類(lèi)型和狀態(tài)，病理刺激和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)有關(guān)。對(duì)FXR 的研究應(yīng)擴(kuò)大樣本量，科學(xué)、合理地選取觀測(cè)指標(biāo)，探尋FXR 在不同病理生理狀態(tài)下的用法和劑量，以求做到個(gè)體化用藥，并結(jié)合臨床試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)其臨床意義。