【doc】妊娠期肝内胆汁淤积症中FXR调节胆汁酸代谢的分子机制研究进展

【doc】妊娠期肝内胆汁淤积症中FXR调节胆汁酸代谢的分子机制研究进展 妊娠期肝内胆汁淤积症中FXR调节胆汁酸 代谢的分子机制研究进展 国际检验医学杂志2008年4月第29卷第4期IntJLabMed,Apl2008,Vo1.29,No.4 妊娠期肝内胆汁淤积症中FXR调节胆汁酸 代谢的分子机制研究进展 邹姝丽综述刘建审校 【摘要】妊娠期肝内胆汁淤积症(ICP)病因及发病机制目前仍不清楚,近年来关于其分子机制 方面的研究取得了较大的进展,确认了多种胆汁酸转运蛋白及其基因,并发现其中大部分为"胆汁酸 感受器"——法尼醇受体(FxR)的靶基因,胆汁酸作用于FXR,通过上调或下调靶基因的转录水平降 低胆汁酸,形成胆汁酸的自身反馈调节机制,保护肝细胞免受毒性胆汁酸成分的损伤. 【关键词】胆汁淤积,肝内;孕妇;胆汁酸类和盐类;代谢;分子作用机制 中图分类号:R575文献标识码:A文章编号:1673—413O(2008)04-355-03 目前关于ICP病因及发病机制有多种学说,如雌 激素学说,孕激素学说,抗心磷脂体学说,硒元素缺乏 学说及分子遗传学说.分子遗传学研究发现,进行性 家族性肝内胆汁淤积(progressivefamilialintrahe— paticcholestasis,PFIC)基因三种类型突变可能引起 妊娠期肝内胆汁淤积症(intrahepaticcholestasisof pregnancy,ICP)l】j.PFICI型:ATP8B1基因突变, ATP8B1基因又称FIC1,位于染色体18q21,22,编 码P型ATP酶;PFIClI型:ATP结合盒(ATP—bind— ingcassette,ABCB11)基因突变,ABCB11基因又称 BSEP基因,编码胆盐转运泵(bilesaltexportpump, BSEP);III型:ABCB4基因突变,ABCB4基因又称 MDR3基因,编码多药耐药P一糖蛋白一3(multidrugre— sistanceP—glycoprotein,MDR3).I,?型基因突变 引起的妊娠期肝内胆汁淤积症患者血清7一谷氨酰胺 (gamma—glutamyltransferase,7一GT)水平多正常,? 型基因突变引起者往往伴有7,GT水平升高.有研究 对PEIC基因进行发现BSEP基因突变率为 18,MDR3基因为38,>50的患者二者均无突 变l_2].这些基因突变分别引起相应的胆汁酸转运蛋 白氨基酸序列改变,肝细胞胆汁酸分泌障碍,引起妊 娠期肝内胆汁淤积症. 胆汁酸代谢途径 肝细胞以胆固醇为原料合成胆汁酸,7a一羟化酶是 此步骤的限速酶,受产物——胆汁酸的反馈抑制,相 对疏水的胆汁酸抑制作用更明显,强度顺序为脱氧胆 酸>鹅脱氧胆酸>胆酸,而亲水胆汁酸无抑制作 用l_3].合成的胆汁酸由肝细胞毛细胆管膜上的多种 胆汁酸转运蛋白分泌至毛细胆管,经过"肝肠循环", 95胆汁酸在回肠被重吸收经门静脉入肝,再被肝细 作者单位:400010重庆医科大学附属第二医院妇产科 ?355? ? 综述? 胞肝窦基侧膜胆汁酸转运蛋白摄取,如此循环.迄今 发现的肝细胞及回肠末端上皮细胞中的胆汁酸转运 蛋白主要有以下几种. 1.肝细胞的胆汁酸转运蛋白:(1)肝窦基侧膜面 的胆汁酸转运蛋白包括:?钠/牛磺胆酸同向转运肽 (sodium—taurocholatecotransportingpolypeptide, NTCP/SLC10A1)特异性地分布于肝细胞肝窦基侧 膜面,特异性地结合胆汁酸盐及硫酸化类固醇,摄取 大于80的结合胆汁酸盐和小于50的非结合胆汁 酸盐;?非钠离子依赖的有机阳离子转运肽(organic aniontransportingpolypeptides,OATPs/SLC21a)能 结合胆汁酸盐,中性类固醇及其硫酸盐,葡萄糖醛酸 结合物及许多药物,如抗组胺药,阿片类活性肽,B一羟一 B一甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMG-CoAR)抑制 剂,雌二醇可致肝内OATPmRNA及其蛋白含量减 低80一90l_4].(2)毛细胆管膜面的胆汁酸转运蛋 白多属于ABC家族.?胆盐转运泵(bilesaltexport pump,BSEP/ABCB11)是肝细胞的主要胆盐排泄系 统,排泄大量牛磺酸/甘氨酸胆酸盐,鹅脱氧胆酸盐, 脱氧胆酸盐,保护肝细胞不受疏水胆汁酸和一些代谢 产物损伤,在雌激素诱导的ICP孕鼠其表达减低,而 熊脱氧胆酸(ursodeoxycholicacid,UDCA)可增加其 表达促进胆汁分泌而发挥利胆作用;?多药耐药P一糖 蛋白家族(multidrugresistanceP—glycoproteins, MDRs/ABCBs)分布于毛细胆管膜的有多药耐药P一 糖蛋白1(MDR1/ABCB1)和多药耐药P一糖蛋白3 (MDR3/ABCB4),MDR1分布于多种组织,底物丰 富,包括内外源性代谢产物,毒素,糖,类固醇激素等, 起着分泌代谢物和毒物,保护肝细胞的作用,决定药 物的吸收,分布,药效和毒性MDR3为ATP依赖的 磷脂翻转酶,将卵磷脂由小管膜内翻转到膜外并与胆 汁酸形成微胶粒,保护胆管不受毒性胆汁酸损伤,同 时还可促进胆固醇分泌;?多药耐药相关蛋白2(mul— 国际检验医学杂志2008年4月第29卷第4期IntJLabMeal,April2008,Vo1.29,No.4 tidrugresistance—associatedproteins,MRP2/ ABCC2)是唯一分布于毛细胆管膜的MRP家族,为 非胆盐依赖的胆汁分泌的主要驱动力,结合有机阳离 子,如胆红素葡萄糖醛酸酯,谷胱甘肽结合物,二价结 合胆盐及一些药物(如吲哚美辛,盘尼西林等),在雌 激素诱导的胆汁淤积大鼠其表达减低;?ABC半转运 体(ABChalf—transporters/ABCGs)主要有两种,一种 是抗乳腺癌蛋白(breastcancerresistanceprotein, ,胎盘高表达,在肝脏亦有分 BCRP/ABCG2)在乳腺 布,参与阳离子结合物的排泄;另一种是ABCGS/AB— CG8,分泌植物固醇和胆固醇,其变异可引起高胆固 醇血症,表现为肠吸收饮食中的胆固醇增多而胆汁中 胆固醇排泄减少;?P型ATP酶(P—typeATPases, ATPSB1/FIC1)为几种PFIC的普遍变异基因,近来 被定位于肝细胞的肝窦基侧膜,毛细胆管膜,胆管上 皮和肠上皮,在肝肠循环中清除疏水胆汁酸并调节 "胆汁酸池". 2.回肠末端上皮细胞的胆汁酸转运蛋白包括: (1)Na依赖的胆盐转运体(apicalsodium—dependent bilesalttransporter,ASBT/SLC10A2)位于回肠末 端上皮细胞刷状缘,小肠黏膜细胞上负责重吸收胆盐 的主要转运蛋白;(2)截短的钠依赖的胆汁酸转运体 (truncatedapicalsodium—'dependentbilesalttrans—- porter,t—ASBT)是最近发现的ASBT的拼接变异 体,位于回肠末端上皮细胞基侧膜,重吸收胆汁酸入 门静脉;(3)有机溶剂转运体a/8异二聚体(organic solutetransporter—a1pha/beta,OSTa/)分布于回肠 末端上皮细胞基侧膜的胆汁酸和固醇转运体,排泄胆 盐进入肠腔;(4)回肠胆汁酸结合蛋白(ilealbileacid- bindingprotein,IBABP)在小肠中仅分布于涉及胆汁 酸肠肝循环的回肠部,是与胆汁酸具有高亲和力的细 胞溶质蛋白,促进胆汁酸在小肠细胞内的转运及重吸 收入门静脉,人肠上皮类似细胞Caco一2实验发现,胆 汁酸诱导IBABP基因表达. FXR介导胆汁酸调节胆汁酸代谢途径 各环节的多个靶基因 1.法尼醇受体(farnesoidXreceptor,FXR)是核 受体超家族的成员,相对分子质量54×10.,具有典型 的核受体结构,即包括氨基末端高度保守的DNA结 合区(DNA—bindingdomain,DBD),羧基末端配体结 合区(1igand—bindingdomain,LBD),氨基末端的配体 非依赖性转录激活功能区(AF一1)和羧基端的配体依 赖性转录激活功能区(AF-2)等.它主要表达于肝, 肾,肠,肾上腺,与视黄醛受体(retinoicxreceptor, RXR)形成异二聚体才能发挥作用,是体内的"胆汁酸 感受器"和关键的胆汁酸平衡调节体,胆酸,脱氧胆 酸,鹅脱氧胆酸,熊脱氧胆酸都是其生理性配体]. 胆汁酸与LBD直接结合后,核受体空间构象发生变 化,与靶基因的顺式反应元件或反式作用因子结合, 调节其转录水平,从而抑制胆汁酸合成和摄取,增加 其分泌,形成胆汁酸的自身负反馈调节机制,维持肝 内胆汁酸水平的稳定].Miyata等实验发现随着大 鼠饮食中胆酸水平的升高,胆汁酸排泄也代偿性增 加,而FXR基因敲除大鼠其排泄率明显下降并引起 肝内胆酸的聚集及肝细胞损伤,这表明FXR在对抗 胆酸对肝细胞的毒性损伤中起着重要的保护作用]. 近年来,在胆汁淤积模型上采用基因敲除技术和配体 激动实验证实多种胆汁酸转运蛋白皆为FXR的靶基 因.'. 2.FXR调节胆汁酸代谢的分子机制:(1)胆汁酸 合成环节:许多研究证实,胆汁酸升高会导致胆固醇 7a羟化酶基因(cholesteral7a—hydroxy1ase,Cyp7A1) mRNA水平降低,而FXR基因敲除小鼠此基因的转 录不受抑制,表明FXR介导胆汁酸下调了Cyp7A1 的转录,抑制胆汁酸的合成[2].Chen建立胆汁酸 反馈调节Cyp7A1模型发现,胆汁酸与FXR/RXR异 二聚体结合后作用于Cyp7A1启动子区域的胆汁酸 反应元件(bileacidresponseelement,BARE)1I,这个 区域并不含间隔1个碱基的反向重复序列(inverted repeatspacedbyonebasepair,IR-1),于是否定了 FXR通过IR一1下调Cyp7A1的观点.FXR/RXR异 二聚体诱导特异性转录抑制因子——小异二聚体伴 侣(smallheterodimericpartner,SHP)表达,它与 Cyp7A1促进因子(C7aHpromotingfactor,CPF)结 合并使其解离BARE1I,从而失去对BAREII的诱导 作用,下调转录[1.此外,FXR还能通过下调胆固醇 12e羟化酶基因(Cyp8B1)抑制胆酸合成[2].(2)胆汁 酸转化环节:FXR上调尿嘧啶5双磷酸葡萄糖醛酸转 移酶2B4(uridine5diphosphate—g1ucuronosy1trans— ferase2B4,UGT2B4),将疏水胆汁酸转化为亲水,低 毒性的葡萄糖醛酸衍生物;FXR还诱导不同的胆汁酸 修饰酶,促进游离胆汁酸与甘氨酸,牛磺酸结合生成 结合型胆汁酸,从而减轻对肝细胞的毒性作用]. (3)胆汁酸转运环节:研究发现FXR能上调毛细胆管 膜上的多种胆汁酸转运蛋白基因,促进胆汁酸分泌, 其中以对BSEP基因和MDR3基因的研究较为深 入.TomasGerloff发现在BSEP基因的5侧翼 区一64处有一个胆汁酸反应元件IR一1,因此认为FXR 是介导胆汁酸反馈刺激BSEP转录的主要调节因子, 动物实验也证实胆酸能上调野生型大鼠BSEP基因 转录水平,但不能上调FXR基因缺陷大鼠此基因的 转录[1副;Huang发现FXR能通过结合MDR3启动子 远端高度重复的保守序列,激活MDR3启动子,上调 转录口;此外,Fiorucci也发现FXR能在6一乙基鹅脱 氧胆酸激动下显着上调MRP2的表达.(4)胆汁酸的 重吸收,摄取环节:动物实验证实胆酸和熊脱氧胆酸 只有在FXR基因(+/+)大鼠才能升高Ostba/8 国际检验医学杂志2008年4月第29卷第4期ImJLabMed,April2008,Vo1.29,No.4 mRNA和蛋白水平,因此认为FXR能上调Ostbs/l? 基因,减少回肠对胆汁酸的重吸收_1;有研究认为 FXR还能通过上调ASBT减少回肠对胆汁酸的重吸 收;JacquesGrober将人IBABP基因启动子克隆及 FXR/RXR共转染Caco一2细胞,发现FXR/RXR异二 聚体与IBABP基因启动子上游一160/-148处的IR一1 结合激活转录,促进胆汁酸从回肠上皮细胞内转运至 门静脉;胆汁酸也可通过SHP间接下调NTCP转录, 减少肝细胞对胆盐的摄取u. FXR在ICP发病机制中的作用 有学者认为,无论是基因变异还是内,外源性代 谢产物引起胆汁酸转运蛋白变异和功能障碍都会导 致毒性胆汁酸成分聚集,引起胆汁淤积性肝细胞损 伤_3].妊娠期高水平的雌孕激素也可能通过抑制胆 汁酸转运蛋白表达及功能,引起胆汁酸转运障碍,诱 发ICP.法尼醇受体作为多种胆汁酸转运蛋白的普遍 调节体,有可能成为雌孕激素的攻击目标,失去对靶 基因的调控作用.一些学者研究发现17一a一乙炔雌二 醇诱导的孕鼠ICP孕鼠肝脏,胎盘FXR水平上调, BSEP水平下降[1,即FXR基因虽有代偿性上调,但 失去了对BSEP基因转录的上调作用,即其对靶基因 的调控作用被阻断.但是17一a一乙炔雌二醇阻断FXR 对BSEP基因实施调控的具体环节,还有待进一步研 究.实验还发现UDCA能对抗17一a一乙炔雌二醇诱导 的肝内胆汁淤积效应,保护肝细胞;能上调BSEP基 因表达.即作为FXR生理性配体的UDCA能对抗 雌激素,恢复FXR对BSEP的调控作用,Zollner实验 发现UDCA不能诱导FXR基因敲除大鼠Bsep基因 的表达,就证实了这一点,但具体机制也有待进一步 的研究?. 小结 综上所述,FXR在介导胆汁酸的自身负反馈调 节,维持胆汁酸平衡中起着关键作用,绝大多数胆汁 酸转运蛋白都是FXR的靶基因,胆汁酸与FXR结合 后通过调节靶基因的mRNA及其蛋白水平抑制胆汁 酸的合成,促进其转运和分泌,降低胆汁酸水平,避免 肝细胞内胆汁酸的聚集及疏水胆酸对肝细胞的毒性 损伤.妊娠期高水平的雌孕激素可能通过抑制FXR 对靶基因的调控作用引起胆汁酸代谢障碍,胆汁酸水 平升高,疏水胆汁酸聚集并损伤肝细胞,诱发ICP,但 其具体机制还有待进一步的探索. 参考文献 [11曹泽毅,主编.中华妇产科学[M].第2版.北京:人民卫生出版 社,2004.46. ? 357? [2]Pauli-MagnusC,MeierPJ.Hepatocellulartransportersandcho, lestasis[J].JClinGastroenterol,2005,39(4Suppl2):S103一 S110. [3]石马森,王炳煌,主编.肝胆外科基础与临床[M].第1版.北 京:人民卫生出版社,2003.66. 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