韓汶潤 ,張丹丹,朱 彥,杜曉鸝,董鵬志
(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)組分中藥國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 301608;2.天津國際生物醫(yī)藥聯(lián)合研究院中藥新藥研發(fā)中心,天津 300457)
膽固醇是維持細(xì)胞膜流動(dòng)性和產(chǎn)生各種激素及膽汁酸的重要脂質(zhì)。因此,維持膽固醇穩(wěn)態(tài)(包括吸收、輸運(yùn)、生物合成和外排)至關(guān)重要。膽固醇穩(wěn)態(tài)的失調(diào)可能導(dǎo)致各種疾病,如動(dòng)脈粥樣硬化[1]等。肝X受體(liver X receptor,LXR)是膽固醇和脂質(zhì)代謝的重要調(diào)節(jié)因子。在動(dòng)物模型中,LXR活化可減緩心血管疾病并減少動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生[2]。動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展中的一個(gè)關(guān)鍵事件是巨噬細(xì)胞募集到血管壁的內(nèi)皮層及巨噬細(xì)胞對氧化和(或)修飾膽固醇的過量攝取。巨噬細(xì)胞不斷積累氧化和(或)修飾的膽固醇及相關(guān)的炎癥反應(yīng),導(dǎo)致泡沫細(xì)胞形成并促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化早期發(fā)展。逆轉(zhuǎn)巨噬細(xì)胞膽固醇積累的過程和抑制血管壁炎癥反應(yīng)被認(rèn)為是潛在的治療動(dòng)脈粥樣硬化的新策略[3]。膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)(reverse cholesterol transport,RCT)可促進(jìn)巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇清除,減少泡沫細(xì)胞形成,從而阻斷動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生。LXR可促進(jìn)RCT,對體內(nèi)脂質(zhì)代謝平衡的調(diào)節(jié)十分重要。LXR除具有改善脂代謝的作用以外,還參與調(diào)節(jié)多種炎癥因子及炎癥介質(zhì)的表達(dá),同時(shí)調(diào)節(jié)體內(nèi)糖代謝過程,發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化作用。LXR的多重脂調(diào)節(jié)功能揭示了開發(fā)LXR配體預(yù)防和治療心血管疾病的廣泛前景。但由于LXR激動(dòng)劑易引發(fā)肝脂肪變性和高甘油三酯血癥等不良反應(yīng)而限制了其發(fā)展。因此,需要尋求新的防治策略,如開發(fā)LXRβ激動(dòng)劑和組織特異性激動(dòng)劑等。為此,本文就LXR信號(hào)通路涉及的分子及其在調(diào)控脂代謝中的作用予以綜述,并對LXR的天然產(chǎn)物配體及合成配體進(jìn)行簡要總結(jié)。
LXR是核受體家族成員之一,最早在1995年由Willy等[4]從肝cDNA文庫中分離得到,因其在肝中表達(dá)豐富而得名。LXR具有典型的核受體結(jié)構(gòu),由4個(gè)結(jié)構(gòu)域組成:①N端刺激轉(zhuǎn)錄的非配體依賴性功能活化域;②DNA結(jié)合域;③配體結(jié)合和受體二聚化所需的疏水配體結(jié)合域(ligand bound domain);④C端配體依賴性反式激活序列,也稱為轉(zhuǎn)錄活化域[5](圖1)。LXR包括LXRα和LXRβ 2種亞型,二者在DNA和配體結(jié)合域的氨基酸同源性約為77%[6]。LXRα主要在代謝活躍的肝、腎、小腸、脾及脂肪組織和巨噬細(xì)胞中高表達(dá),其中在肝組織表達(dá)最高;而LXRβ在全身多種組織中均有表達(dá)[7]。
圖1 肝X受體(LXR)的核受體結(jié)構(gòu).DBD:DNA結(jié)合域;LBD:配體結(jié)合域.
LXR屬于核受體Ⅱ類亞家族,需要與類視黃醇X受體(retinoid X receptor,RXR)形成LXR/RXR異二聚體才能發(fā)揮其調(diào)控功能。該異二聚體可被LXR與RXR的配體單獨(dú)或共同激活,共同激活時(shí)起到協(xié)同誘導(dǎo)作用[8]。LXR/RXR異二聚體與靶基因啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)的特定DNA序列即LXR反應(yīng)元件(LXR response element,LXRE)結(jié)合,調(diào)節(jié)下游基因表達(dá)(圖2)。LXRE是由4個(gè)核苷酸隔開的2個(gè)保守的六核苷酸序列(5′-AGGTCA-3′)以直接重復(fù)的方式排列,稱為直接重復(fù)元件4(direct repeat 4)[6]。LXR的轉(zhuǎn)錄活性與LXR/RXR異二聚體密切相關(guān),在無配體的情況下,LXR/RXR異二聚體與輔阻遏物結(jié)合時(shí)仍與目標(biāo)基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合,從而抑制了目標(biāo)基因的激活[9]。當(dāng)配體與LXR或RXR結(jié)合后,LXR/RXR異二聚體的構(gòu)象發(fā)生改變,導(dǎo)致輔阻遏物如核輔阻遏物1(nuclear co-repressor 1)及視黃酸和甲狀腺激素受體沉默介體(silencing mediator of retinoic acid and thyroid hormone receptor,也稱為核輔阻遏物2)解離,并募集輔助激活因子,如受體輔助激活因子1(receptor co-activator 1)和激活信號(hào)輔助因子2(activating signal co-integrator 2),從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄活性[10]。
圖2 肝X受體的轉(zhuǎn)錄激活.DR4:直接反應(yīng)元件4;LXRE:LXR反應(yīng)元件;RXR:類視黃醇X受體.
LXR是調(diào)控體內(nèi)膽固醇和脂質(zhì)代謝平衡的重要轉(zhuǎn)錄因子。LXR主要通過幾方面的協(xié)同作用調(diào)控膽固醇穩(wěn)態(tài):①腸道飲食中膽固醇的吸收;②肝膽固醇的生物合成和攝??;③高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)顆粒的合成和重塑及隨后的逆向膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn);④肝中將膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸并排泄到膽汁中[11]。此外,LXR與脂肪酸生物合成及外周血中甘油三酯水平相關(guān)。
LXR的2種亞型在體內(nèi)甾醇穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮獨(dú)特作用。在低密度脂蛋白受體(low-density lipoprotein receptor,LDLR)-/-小鼠背景下,LXRα-/-和LXR β-/-單基因或雙基因敲除實(shí)驗(yàn)表明,LXRα和LXRβ均有抗動(dòng)脈粥樣硬化作用,但LXRβ貢獻(xiàn)弱于LXRα,且2種亞型的功能有所區(qū)別,即LXRα在激動(dòng)劑作用下啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄,而LXRβ可能在配體存在時(shí)抑制轉(zhuǎn)錄[12]。
LXR可刺激膽固醇從外周細(xì)胞排出到肝,然后通過膽汁酸分泌,最終通過糞便排出體外,這一過程被稱為RCT。LXR被激活后,可促進(jìn)肝細(xì)胞及巨噬細(xì)胞的膽固醇外流,并通過細(xì)胞色素P450 7A1(cytochrome P450 7A1,CYP7A1)將游離膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸,或經(jīng)腸膽固醇排泄清除含載脂蛋白B(apolipoprotein B,ApoB)的脂蛋白膽固醇。此外,LXR激活并誘導(dǎo)脂肪生成基因固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(sterol regulatory element-binding protein 1c,SREBP1c)、脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,F(xiàn)AS)、硬脂酰輔酶A去飽和酶1(stearoyl-coenzyme A desaturase 1,SCD1)和LDLR誘導(dǎo)型降解子(inducible degrader of the LDLR,IDOL)的表達(dá)(圖3)[13-14]。其中,依賴ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 A1(ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1)的膽固醇通過HDL從巨噬細(xì)胞外排的過程,在人心血管疾病的生理和病理進(jìn)程中發(fā)揮重要作用[15]。下面將簡要介紹LXR靶基因的生理功能。
圖3 肝X受體調(diào)控膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn).方框內(nèi)所示為LXR靶基因,可被LXR激動(dòng)劑調(diào)控.ABCA1:ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白A1;SR-B1:清道夫受體B1;LXRα:肝X受體α亞型;SREBP1c:固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c;ChREBP:糖反應(yīng)元件結(jié)合蛋白;SCD1:硬脂酰輔酶A去飽和酶1;FAS:脂肪酸合酶;CYP7A1:細(xì)胞色素P450 7A1(也稱為膽固醇-7α-羥化酶);TICE:經(jīng)腸膽固醇排泄;IDOL:LDLR誘導(dǎo)型降解子;LDLR:低密度脂蛋白受體;LDL:低密度脂蛋白;HDL:高密度脂蛋白;Pre-β HDL:HDL前體;VLDL:極低密度脂蛋白;CE:膽固醇酯;CETP:膽固醇酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;TG:甘油三酯;NPC1L1:類尼曼-匹克C1型蛋白;LPL:脂蛋白酯酶.
2.1.1 三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體家族
目前,已知的膽固醇外流途徑有:①游離膽固醇分子通過水相擴(kuò)散結(jié)合到HDL顆粒;②清道夫受體B1(scavenger receptor class B type 1,SR-B1)介導(dǎo)途徑;③ABCA1介導(dǎo)磷脂和膽固醇從細(xì)胞向低脂Apo如ApoA1的主動(dòng)外排途徑。而ABCA1參與的膽固醇外流是巨噬細(xì)胞RCT的主要途徑[16],這一過程促使細(xì)胞磷脂分子從細(xì)胞質(zhì)小葉轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)膜的外表面小體并促進(jìn)ApoA1結(jié)合到細(xì)胞表面[17]。ABCA1廣泛參與腸、肝和巨噬細(xì)胞中的膽固醇和磷脂轉(zhuǎn)運(yùn),其功能缺失會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。如在丹吉爾?。═angier disease)中,ABCA1突變會(huì)阻斷膽固醇和磷脂在腸上皮細(xì)胞和肝細(xì)胞基底外側(cè)膜的轉(zhuǎn)運(yùn),致使因缺乏足夠的膽固醇和磷脂而影響ApoA1蛋白脂化。這些空載的ApoA1則被腎迅速清除出循環(huán)系統(tǒng),進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的HDL缺乏綜合征[18]。
ABCG1也參與調(diào)控細(xì)胞內(nèi)膽固醇穩(wěn)態(tài)。生理?xiàng)l件下,ABCG1的受體包括較大HDL2顆粒(極大HDL和大HDL)與較小HDL3顆粒(中型HDL、小型HDL和極小型HDL)[19]。研究發(fā)現(xiàn)一種獨(dú)特現(xiàn)象,即ABCA1和ABCG1在刺激膽固醇外排和抑制動(dòng)脈粥樣硬化方面發(fā)揮著協(xié)同作用[20]。一方面,ABCA1介導(dǎo)磷脂和膽固醇向低脂或無脂ApoA1的轉(zhuǎn)移,以生成新生的HDL顆粒;另一方面,上調(diào)ABCG1表達(dá)可促進(jìn)膽固醇向HDL的流出。
而ABCG5和ABCG8也是LXR的直接靶基因,通常形成異二聚體ABCG5/ABCG8發(fā)揮作用。它們在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)二聚化后,輸運(yùn)至腸細(xì)胞的頂膜和肝細(xì)胞的小管膜,將細(xì)胞內(nèi)固醇泵入腸腔和膽汁中,并最終通過糞便排出體外[21]。
2.1.2 載脂蛋白E
ApoE作為脂蛋白的組成部分,在維持血漿脂蛋白穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用。ApoE主要由肝合成,其他器官和細(xì)胞,如腦、腎、脂肪細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞也能產(chǎn)生ApoE[22]。ApoE主要通過ABCA1進(jìn)行脂質(zhì)化,而二者均受LXR的轉(zhuǎn)錄調(diào)控[23]。
2.1.3 膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白
膽固醇轉(zhuǎn)移到HDL顆粒后,經(jīng)卵磷脂膽固醇?;D(zhuǎn)移酶酯化形成膽固醇酯,最終形成成熟的HDL。肝脂肪酶和內(nèi)皮脂肪酶分別介導(dǎo)甘油三酯和磷脂水解進(jìn)而重塑HDL顆粒[24]。在表達(dá)膽固醇酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的物種中,大部分HDL膽固醇酯可通過膽固醇酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)移至含ApoB的脂蛋白中,這些脂蛋白由肝細(xì)胞表面LDLR攝取從而促進(jìn)RCT在體內(nèi)運(yùn)行[25]。
2.1.4 脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白
磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與低脂HDL前體(pre-β HDL)的生成,為細(xì)胞膽固醇提供更多的受體,并參與維持循環(huán)系統(tǒng)中HDL的含量穩(wěn)定[26]。脂蛋白脂酶是脂蛋白代謝的關(guān)鍵酶,專司循環(huán)脂蛋白中甘油三酯的水解,向外周組織釋放游離脂肪酸。在肝組織中,脂蛋白脂酶能促進(jìn)HDL膽固醇的攝取,從而促進(jìn)膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)[27]。
2.1.5 CYP7A1
CYP7A1是膽固醇到膽汁酸的經(jīng)典轉(zhuǎn)化途徑中的限速酶[28]。CYP7A1屬于細(xì)胞色素P450蛋白家族。與人不同,嚙齒類動(dòng)物在CYP7A1基因啟動(dòng)子中含有LXRE序列。此外,LXRα(而非LXRβ)是小鼠肝CYP7A1 mRNA表達(dá)的主要調(diào)節(jié)因子[29]。除膽汁酸的合成代謝外,LXR也參與調(diào)節(jié)膽汁酸的分解代謝。有研究表明,配體激活的LXRα通過與啟動(dòng)子中的LXRE序列結(jié)合而上調(diào)人UDP葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶1家族多肽A3(UDP glucuronosyltransferase 1 family polypeptide A3)(葡糖醛酸結(jié)合膽汁酸最活躍的酶之一)基因的表達(dá),從而使膽汁酸葡萄糖醛酸化,并最終轉(zhuǎn)化為可通過尿液排泄的代謝產(chǎn)物[30]。
膽固醇的積累和清除分別由2種轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)。在低膽固醇條件下,SREBP2促進(jìn)膽固醇的合成和攝取,而細(xì)胞膽固醇水平過高時(shí),LXR則促進(jìn)膽固醇外流。研究表明,SREBP2作為ABCA1基因表達(dá)的正調(diào)節(jié)因子,通過誘導(dǎo)下游基因生成LXR的氧甾醇配體發(fā)揮作用[31]。而LXR則通過肝表達(dá)LXR誘導(dǎo)序列(liver-expressed LXR-induced sequence,LeXis)(一種非編碼 RNA鏈)[32]和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜泛素連接酶環(huán)指蛋白145(ring finger protein 145,RNF145)[33]抑制膽固醇的生物合成。其主要機(jī)制是LeXis與異質(zhì)核核糖核蛋白(RALY heterogeneous nuclear ribonucleoprotein)相互作用并影響后者與基因組DNA的相互作用[32]。RNF145誘導(dǎo)SREBP蛋白裂解激活蛋白將靠近外被體蛋白復(fù)合物Ⅱ(coat protein complex Ⅱ)結(jié)合位點(diǎn)的2個(gè)賴氨酸殘基泛素化,進(jìn)而抑制其向高爾基體的轉(zhuǎn)運(yùn)和SREBP2的后續(xù)加工[33]。
LXR還調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)膽固醇的積累。研究發(fā)現(xiàn),LXR通過調(diào)控IDOL抑制LDLR通路。已知IDOL是一種E3泛素連接酶,可觸發(fā)LDLR在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)泛素化而被靶向降解[34]。LXR-IDOL途徑為SREBP2途徑提供了補(bǔ)充,即SREBP2途徑在低膽固醇條件下增加LDLR轉(zhuǎn)錄,而增加LDL膽固醇的攝取[35]。
類尼曼-匹克C1型蛋白1(Niemann-Pick C1-like1,NPC1L1)分布于腸上皮細(xì)胞刷狀緣膜,其功能包括介導(dǎo)腸細(xì)胞攝取游離膽固醇、將新分泌的膽汁膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)回肝細(xì)胞,從而防止內(nèi)源性膽固醇的過度流失。LXR可調(diào)控NPC1L1在小鼠和人腸細(xì)胞中的表達(dá),降低腸道膽固醇的吸收[36]。
LXR激活后,通過誘導(dǎo)SREBP1c、糖反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(葡萄糖敏感轉(zhuǎn)錄因子,可將肝中過剩的糖類轉(zhuǎn)化為脂質(zhì))及SREBP1c靶蛋白FAS和SCD1的表達(dá),促進(jìn)脂肪酸的生物合成[13]。在脂肪組織中,LXR調(diào)節(jié)脂結(jié)合蛋白和代謝蛋白如ApoD和甲狀腺激素應(yīng)答基因的表達(dá),并可能通過誘導(dǎo)脂肪酸在線粒體中的β-氧化而促進(jìn)其分解。此外,LXR通過誘導(dǎo)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4促進(jìn)葡萄糖攝取。綜上,LXR影響脂肪組織中碳水化合物和脂質(zhì)代謝,促進(jìn)葡萄糖攝取,增強(qiáng)脂肪酸β-氧化及其分解[37]。
除調(diào)節(jié)脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)外,LXR同時(shí)參與調(diào)控多個(gè)炎癥信號(hào)通路。例如,LXR對白細(xì)胞介素18(interleukin-18,IL-18)和IL-1β的調(diào)節(jié)具有多重作用。LXR抑制脂多糖誘導(dǎo)的骨髓源性巨噬細(xì)胞IL-1β和IL-18表達(dá)水平,同時(shí)負(fù)向調(diào)節(jié)IL-18前體胱天蛋白酶1的水平,從而抑制IL-18的成熟,且LXR激活后通過調(diào)節(jié)干擾素調(diào)節(jié)因子8增強(qiáng)IL-18BP(IL-18的有效內(nèi)源性抑制劑)的表達(dá)[38]。配體激活的LXR可以抑制典型炎癥基因的表達(dá)(如誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、環(huán)氧合酶2和基質(zhì)金屬蛋白酶9)和各種趨化因子對脂多糖、腫瘤壞死因子α和IL-1β刺激的反應(yīng)[39]。
有報(bào)道稱,LXR通過以小泛素相關(guān)樣修飾物(small ubiquitin-like modifier,SUMO)信號(hào)通路依賴的方式與NF-κB轉(zhuǎn)錄復(fù)合物相互作用來抑制炎性基因表達(dá)[40]。而Ito等[41]報(bào)道,在無SUMO的條件下,LXR激活仍發(fā)揮抗炎作用,其機(jī)制主要是通過調(diào)控固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCA1的轉(zhuǎn)錄,改變膜膽固醇穩(wěn)態(tài),抑制Toll樣受體下游的NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶介導(dǎo)的炎癥信號(hào)。
Kappus等[42]發(fā)現(xiàn),在缺乏ABCA1 和ABCG1的條件下,激活LXR仍產(chǎn)生有效的抗動(dòng)脈粥樣硬化作用,即LXR發(fā)揮抗炎作用不依賴于巨噬細(xì)胞ABCA1和ABCG1介導(dǎo)的膽固醇外流通路。而Westerterp等[43]研究表明,ABCA1和ABCG1缺陷導(dǎo)致骨髓細(xì)胞中的膽固醇積累并激活NOD樣受體蛋白3炎性小體,促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化病變中的中性粒細(xì)胞浸潤和網(wǎng)狀病變。另有研究發(fā)現(xiàn),LXR激動(dòng)劑通過順式抑制(cis-repression)LXR和調(diào)節(jié)膽固醇代謝可抑制體內(nèi)無菌性炎癥時(shí)中性粒細(xì)胞的遷移[44]。綜上,LXR通過多種途徑調(diào)節(jié)炎癥信號(hào)通路,其具體機(jī)制需要深入研究。
動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展可導(dǎo)致心臟病發(fā)作和卒中等嚴(yán)重后果。LXR激活可發(fā)揮幾種不同的抗動(dòng)脈粥樣硬化作用,如增加外周膽固醇的流出、促進(jìn)膽固醇向肝的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)及膽汁酸分泌、抑制炎癥、提高巨噬細(xì)胞的存活率并減少其對含ApoB脂蛋白的攝?。?5],充分表明LXR是治療動(dòng)脈粥樣硬化的潛在藥物靶標(biāo)。綜上,通過配體激活LXR控制膽固醇通量從而預(yù)防和治療心血管疾病具有很好的應(yīng)用前景。
LXR的整體結(jié)構(gòu)尤其是配體結(jié)合口袋(ligandbinding pocket)可非常靈活地與結(jié)構(gòu)高度不同的配體結(jié)合。激動(dòng)劑在配體結(jié)合口袋中的結(jié)合導(dǎo)致LXR-RXR異二聚體的受體構(gòu)象發(fā)生變化,從而影響異二聚體的轉(zhuǎn)錄活性(圖4)[46]。
圖4 肝X受體/類視黃醇X受體異二聚體整體結(jié)構(gòu)示意圖.A和B:RXRα/LXRβ沿DNA方向(5′到3′)結(jié)構(gòu)和側(cè)面結(jié)構(gòu)(藍(lán)色:LXRβ;品紅色:RXRα;青色:配體;灰色:輔因子肽);C:RXRα/LXRβ異二聚體中結(jié)構(gòu)域位置;D:LXRα/RXRβ異二聚體LBD的結(jié)構(gòu)(黃色:LXRα-LBD;紫色:RXRβ-LBD;綠色:LXR羧端配體依賴的轉(zhuǎn)錄活化域螺旋).
4.1.1 內(nèi)源性激動(dòng)劑
最初研究認(rèn)為,LXR是一種孤兒受體。但后續(xù)研究證實(shí),氧化甾醇是LXR的內(nèi)源性配體。氧化甾醇是膽固醇的氧化衍生物,包括24(S)-和25-環(huán)氧膽固醇及22(R)-、24(S)-、20(S)-和 27-羥基膽固醇(但不包括膽固醇)均是LXR的配體。22(R)-和20(S)-羥基膽固醇是甾體激素合成過程中的中間產(chǎn)物。24(S)-羥基膽固醇在大腦中產(chǎn)生,是循環(huán)系統(tǒng)中最豐富的氧化甾醇,而24(S)-和25-環(huán)氧膽固醇主要存在于肝中[47]。
4.1.2 內(nèi)源性拮抗劑
花生四烯酸和其他不飽和脂肪酸競爭性地阻斷LXR的激活,抑制T0901317誘導(dǎo)的內(nèi)源性SREBP1c基因表達(dá)升高。前列腺素F2α(花生四烯酸的環(huán)氧合酶代謝產(chǎn)物之一)以劑量依賴性方式拮抗T0901317誘導(dǎo)的LXRα-LBD和LXRβ-LBD激活,并拮抗ABCA1和ABCG1啟動(dòng)子的激活[48]。
LXR的配體包括很多天然產(chǎn)物或其衍生物(表1)。研究發(fā)現(xiàn),花青素可與LXRα和LXRβ結(jié)合,調(diào)控靶基因如ABCA1和ABCG5的表達(dá),但對LXRα的親和力高于 LXRβ(LXRα EC50為 3.5 μmol·L-1,LXRβ為125.2 μmol·L-1)。單萜桉樹腦是在茶和草藥精油中發(fā)現(xiàn)的成分,可組織特異性激活LXRα和LXRβ。桉樹腦(50~200 μmol·L-1)處理RAW264.7巨噬細(xì)胞后,ABCA1和ABCG1 mRNA水平顯著升高;桉樹腦未顯著影響HepG2肝細(xì)胞中SREBP1c mRNA表達(dá),而FAS和SCD1 mRNA表達(dá)顯著下降。芍藥苷是一種單萜苷,用于治療高脂血癥和高血糖。熒光素酶報(bào)告基因檢測發(fā)現(xiàn),芍藥苷10 μmol·L-1可顯著激活HepG2細(xì)胞LXRα。槲皮素或槲皮素糖苷被胃腸道吸收后,形成槲皮素-3-O-葡萄糖苷。槲皮素-3-O-葡萄糖苷(50 μmol·L-1)可增加RAW264.7巨噬細(xì)胞中ABCA1 mRNA和蛋白水平[49]。
表1 肝X受體的天然產(chǎn)物配體
從植物氣生部分分離出的化合物,如蝶呤倍半萜(2R,3S)-5-羥甲基蝶呤C,亦可激活LXRα和LXRβ,比 GW3965(10 μmol·L-1)對 2 種 LXR 亞型的激活更明顯[50]。Chen等[51]研究發(fā)現(xiàn),黃腐酚可增加細(xì)胞表面LDLR表達(dá),進(jìn)而增加HepG2細(xì)胞中LDL攝??;黃腐酚(10和20 μmol·L-1)可顯著降低IDOL mRNA和蛋白的表達(dá)。此外,與T0901317單一處理相比,用黃腐酚 20 μmol·L-1預(yù)處理 HepG2細(xì)胞后與T0901317共孵育,IDOL mRNA和蛋白質(zhì)水平均降低,LXRα mRNA和蛋白水平無明顯改變,表明黃腐酚可抵消LXR的激活。
經(jīng)典LXR合成類激動(dòng)劑有T0901317和GW3965等[52]。在非臨床動(dòng)物模型中,合成的LXR激動(dòng)劑可改善動(dòng)脈粥樣硬化和廣泛的炎癥性疾病,但系統(tǒng)性LXR激活可引發(fā)肝脂肪變性和高甘油三酯血癥(LXRα在肝中誘導(dǎo)脂肪生成基因表達(dá)的后果)。近來研究出一些新的防治策略,包括LXRβ選擇性激動(dòng)劑、組織選擇性LXR激動(dòng)劑和轉(zhuǎn)抑制選擇性LXR激動(dòng)劑等[14]。不同種類的LXR合成配體見表2。
表2 肝X受體的合成配體(激動(dòng)劑和拮抗劑)
4.3.1 非特異性激動(dòng)劑
IMB-808激活LXRα和LXRβ,在多個(gè)細(xì)胞系中有效增加與RCT以及與膽固醇代謝途徑有關(guān)基因的表達(dá),尤其顯著促進(jìn)RAW264.7和THP-1巨噬細(xì)胞的膽固醇外流,并相應(yīng)減少細(xì)胞脂質(zhì)的積累,且不會(huì)上調(diào)脂肪生成基因的表達(dá)[52]。
4.3.2 肝X受體 β選擇性激動(dòng)劑
LXRβ激動(dòng)劑LXR623可增加外周血細(xì)胞中LXR靶基因ABCA1和ABCG1的表達(dá),但最高劑量時(shí)可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)和精神疾病等不良反應(yīng),導(dǎo)致其研發(fā)終止[53]。BMS-779788和BMS-852927在食蟹猴或小鼠中選擇性激活LXRβ,可顯著改善血脂異常,誘導(dǎo)RCT相關(guān)基因表達(dá)且具有較低的成脂潛能[54-55]。與其他LXR激動(dòng)劑相同,LXRβ激動(dòng)劑E17110在體外可增加ABCA1和ABCG1表達(dá),并增強(qiáng)RAW264.7巨噬細(xì)胞中的膽固醇外流,表明其可能具有抗動(dòng)脈粥樣硬化活性[56]。
4.3.3 組織選擇性激動(dòng)劑
Li等[57]建立了62個(gè)甾醇衍生物庫并進(jìn)一步設(shè)計(jì)、合成和測試了12個(gè)甾醇衍生物的生物學(xué)性質(zhì),證明化合物4和6是LXR激動(dòng)劑,可以抑制巨噬細(xì)胞泡沫細(xì)胞的形成而不會(huì)誘導(dǎo)肝細(xì)胞或脂肪細(xì)胞中甘油三酯的累積。GW6340是腸特異性激動(dòng)劑,顯著上調(diào)小腸中的ABCA1,ABCG5和ABCG8的表達(dá),促進(jìn)巨噬細(xì)胞RCT,但在肝中無此作用[58]。ATI-829可在THP-1巨噬細(xì)胞中強(qiáng)烈誘導(dǎo)ABCA1表達(dá),且在HepG2肝癌細(xì)胞中未明顯上調(diào)SREBP1c表達(dá)。LDLR-/-小鼠給藥后,ATI-829激活了腸道和巨噬細(xì)胞中的LXR靶基因,但未激活肝中脂肪酸合成基因而未增加肝和量[59]。MePipHCA是一種基于甾醇的LXR激動(dòng)劑,抑制葡聚糖硫酸鈉結(jié)腸炎和創(chuàng)傷性腦損傷2種模型小鼠炎癥而未引起肝脂質(zhì)蓄積或肝損傷[60]。
4.3.4 其他
最近開發(fā)的LXR激動(dòng)劑還有反向激動(dòng)劑等類型[62]。Zhang 等[64]報(bào)道,含有合成 LXR 激動(dòng)劑GW3965的納米顆粒〔(乳酸-共聚乙二醇)-b聚(乙二醇)共聚物〕具有抗炎作用,并在不引起肝脂肪變性的情況下抑制動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。
LXR在調(diào)控膽固醇代謝過程中起到核心作用。此外,LXR在調(diào)控糖代謝、脂質(zhì)代謝、炎癥反應(yīng)以及先天免疫等方面也發(fā)揮重要作用。隨著對LXR在動(dòng)脈粥樣硬化疾病發(fā)展中的作用及合成LXR配體的深入研究,以LXR為靶點(diǎn)尋找激動(dòng)劑,在治療高脂血癥和動(dòng)脈粥樣硬化等疾病方面將具有很好的應(yīng)用前景。LXR協(xié)調(diào)抑制炎癥的能力對于理解脂質(zhì)代謝和炎癥之間的相互作用以及藥物發(fā)現(xiàn)具有重要意義,但LXR的這種協(xié)調(diào)作用仍然存在很多疑問。目前常用的LXR合成激動(dòng)劑,多會(huì)引起脂肪在肝的積累以及血中甘油三酯水平升高。LXR的功能研究為動(dòng)脈粥樣硬化和眾多炎癥性疾病的治療提供了潛在的機(jī)會(huì)。然而,由于嚙齒類動(dòng)物以及非人類靈長類動(dòng)物與人之間的種屬差異,難以預(yù)測LXR激動(dòng)劑對人體的不良反應(yīng),致使LXR激動(dòng)劑的研究進(jìn)一步復(fù)雜化且困難重重。因此,深入研究LXR的作用機(jī)制,充分了解LXR調(diào)控脂質(zhì)代謝的組織特異性,將有助于開發(fā)更加安全有效的LXR選擇性激動(dòng)劑,也將為開發(fā)新型的抗動(dòng)脈粥樣硬化藥物及多種心血管疾病的治療提供理論基礎(chǔ)。此外,將LXR激動(dòng)劑與其他可減輕脂肪生成的藥物(如IDOL拮抗劑)進(jìn)行聯(lián)合用藥也是一種可行方案。隨著LXR激動(dòng)劑作用機(jī)制研究的不斷深入,綜合結(jié)構(gòu)信息指導(dǎo)下的藥物研發(fā),最終會(huì)實(shí)現(xiàn)靶向藥物的有效和安全性應(yīng)用。