PPARγ功能与疾病关系研究进展

马晶晶，章 涛

(遵义医学院附属医院贵州省细胞工程重点实验室，贵州遵义 563003)

过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferatoractivated receptors，PPARs)是一类由配体激活的核转录因子，属II型核激素受体超家族成员，包括PPARα、β/δ、γ 3种受体亚型。通常，PPARs与维甲酸类受体(RXR)形成异二聚体并招募共抑制蛋白复合物与之结合，抑制靶基因的转录，当PPARs与配体结合被激活后，此异二聚体释放共抑制蛋白并结合辅激活蛋白，然后与所调节基因的启动子上游过氧化物酶体增殖物反应元件(peroxisome proliferator response element，PPRE)结合，从而发挥对靶基因的转录调控作用，并由此实现其诸多不同的生物学作用。PPRE通常是含有一个核苷酸间距的正向重复序列，不同物种来源的PPARs反应基因的PPRE序列略有差异，其中人PPRE的共有核苷酸序列为AGGTCA-N-AGGTCA。

自上世纪90年代陆续发现几种PPARs受体以来，由于PPARs所显现出的重要作用，使得围绕PPARs受体功能和配体筛选研究成为生物医学和药理学研究的前沿热点。大量研究表明，PPARs与肥胖、心血管病、糖尿病、高血压及肿瘤等疾病的转归有密切的关联，使得PPARs有望成为治疗上述常见顽疾的新的药物靶标［1－3］。本文现就PPARγ与疾病关系的研究进展做一综述。

1 PPARγ的结构与组织分布

人类PPARγ基因位于第3号染色体p25区域，由于选择的启动子和可变剪切方式的不同，PPARγ基因可转录生成4种不同的PPARγ mRNA，但仅能翻译出2种蛋白，分别称其为 PPARγ1 和 PPARγ2。其中，PPARγ 1 mRNA、PPARγ 3 mRNA和PPARγ 4 mRNA翻译的蛋白相同，称为PPARγ1;而PPARγ2 mRNA翻译为 N-末端多30个氨基酸残基的PPARγ2。PPARγ1表达见于大多数组织中，而PPARγ2主要分布于脂肪组织［4］。PPARγ有A～F 6个区域，分4个功能结构域:氨基端结构域是调节区(由A/B区形成)，MAPK可磷酸化此结构域的某些丝氨酸残基，磷酸化能抑制PPARγ的活性;DNA结合结构域(DNA-binding domain，DBD)由C区形成，PPARγ通过此结构域与PPRE结合而调节基因转录;转录活性调节结构域由D区形成，许多核内因子与此结构域结合后可影响PPARγ的活性;配基结合结构域(ligand binding domain，LBD)由E/F区形成，该结构域在PPARγ信号转导过程中与配体结合，发挥启动环节的作用［5］。

2 PPARγ激动剂与拮抗剂

PPARγ激动剂可分为天然激动剂和合成激动剂两大类。天然激动剂包括:① 脂肪酸及其代谢衍生物:亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等;② 前列腺素衍生物:15d-PGJ2、PGD2、PGA，其中15d-PGJ2是PPARγ较强的天然激动剂，激活浓度大约在微摩尔水平。合成激动剂包括:①抗糖尿病药物:噻唑烷二酮类(Thiazolidinediones，TZDs)，如环格列酮、罗格列酮、吡格列酮、曲格列酮;②非甾体类药物(非类固醇消炎药):消炎痛、舒林酸、布洛芬等。PPARγ拮抗剂包括GW9662、L-764406、BADGE 等。

3 PPARγ的功能与疾病关系

现有的研究显示，PPARγ的生物学功能复杂多样，包括调控脂肪和糖代谢、能量平衡，抑制炎症反应，诱导肿瘤细胞分化和凋亡，抑制肿瘤血管生成，抗肝纤维化作用，抗动脉粥样硬化，降血脂和降血压，改善心功能衰竭和参与心室重构等。

3.1 PPARγ与肿瘤 PPARγ在多种肿瘤细胞中均有表达，经PPARγ的配体激活后，能抑制癌细胞的生长，如乳腺癌、胰腺癌、结肠癌、胃癌等［6］。Dong 等［7］研究表明，PPARγ 在胰腺癌PANC-1细胞上高表达，15d-PGJ(2)可以激活PPARγ从而抑制PANC-1细胞的生长并呈剂量依赖性。罗格列酮可以在体内显著抑制胰腺癌的生长，与对照组相比，罗格列酮治疗组的增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及微血管密度(microvascular density，MVD)表达水平均大幅下降。这表明，抑制血管生成可能是PPARγ抑制肿瘤生长的机制之一。Gottfried［8］等发现吡格列酮可以通过降低培养基pH，降低耗氧量，增加乳酸分泌的方式调节前列腺癌细胞代谢来抑制其增殖。PPARγ激动剂HODE可以抑制结肠癌细胞增殖并诱导其凋亡，这一过程是通过PPARγ 途径抑制 NF-κB 表达实现的［9］。此外，激活的PPARγ可通过抵抗Smad介导的上皮－间质转化进而抑制肺癌细胞的转移［10］。He等［11］研究表明，罗格列酮呈剂量依赖性引发细胞周期G1期阻滞，诱导细胞凋亡，减少VEGF的表达，从而抑制人SGC-7901胃癌细胞生长、侵袭及血管生成，并且，上述效应可被PPARγ拮抗剂GW9662完全逆转。然而，也有研究显示TZD类药物的诱导细胞周期停滞于G0/G1期并不完全依赖于 PPARγ途径［12－14］，其药理机制有待进一步的研究。

3.2 PPARγ与动脉粥样硬化 PPARγ 对动脉粥样硬化的抑制作用主要表现为抑制炎症反应和调节细胞增生和迁移。PPARγ配体或激动剂可减少炎症因子IL-1β、IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的表达，抑制单核细胞/巨噬细胞转录因子AP-1、NF-κB和转录活化因子(Stat)的活性，显示激活的PPARγ可调节动脉粥样硬化中的炎性反应。此外，PPARγ能够明显抑制内皮细胞细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule，VCAM-1)和金属基质蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)表达，这有助于抑制慢性炎症，调节血管内皮功能，防止动脉粥样硬化的形成。ATP结合盒转运体A1/G1(ABCA1/G1)是介导巨噬细胞内胆固醇外流的重要分子，A1转运体受 PPARγ-LXR信号通路调节，Ozsa等［15］发现吡格列酮可增加ABCA1/G1的表达以增强巨噬细胞中胆固醇的外流，发挥抗动脉粥样硬化的作用。趋化因子Fractalkine(FKN)及其受体(FKN receptor，FR)在白细胞迁移及其在炎症区域积聚的过程中起重要作用，Wan等［16］研究发现激活的PPARγ能够抑制该信号的表达，可能有益于改善动脉粥样硬化中的炎症反应。

平滑肌细胞增殖迁移是动脉粥样硬化发生发展的重要环节。Law等［17］研究表明，人和鼠的平滑肌细胞中都有PPARγ1mRNA和蛋白的表达，在体外培养的平滑肌细胞中加入15d-PGJ2或TZDs后，均可抑制平滑肌细胞增殖与迁移。在平滑肌细胞特异性PPARγ受体缺乏的LDLR－/－小鼠中，血管紧张素Ⅱ能导致更为严重的动脉粥样硬化程度。吡格列酮能够抑制野生型小鼠的动脉粥样硬化，却不能抑制平滑肌细胞特异性PPARγ受体缺乏的小鼠，提示平滑肌细胞中的PPARγ受体可能是吡格列酮抗动脉硬化作用的靶点［18］。Ruiz等［19］研究发现，PPARγ 的人工合成配体激动剂TZDs可诱导糖尿病患者平滑肌细胞的凋亡，同时也提示PPARγ的激活可能限制动脉粥样硬化的发展。

3.3 PPARγ与肝纤维化 慢性肝损伤发展成肝纤维化是细胞外基质合成和降解不平衡的结果。肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSCs)的激活及其转化为成肌纤维细胞是肝纤维化的主要事件。在小鼠和人活化的HSCs中发现PPARγ活性表达下降，提示PPARγ表达及活性增加可能促使活化HSCs恢复静息状态。Wang等［20］进行体内和体外实验发现HSCs中PPARγ过量表达可以降低纤维化细胞因子α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)、I型胶原蛋白和羟脯氨酸水平，达到抑制肝纤维化和逆转HSCs增殖、活化的目的。Wang等［21］发现CCAAT增强子结合蛋白α(C/EBP-α)具有抑制肝纤维化的作用，向激活的HSCs细胞中转入C/EBP-α基因后可诱导HSCs细胞凋亡并呈现剂量和时间依赖关系，可能的机制是过表达的C/EBP-α上调PPARγ和p53的表达并在HSCs细胞中激活死亡受体通路导致HSCs的凋亡。Sun等［22］发现PPARγ天然激动剂15 d-PGJ2和合成激动剂GW7845能够抑制大鼠HSCs细胞中转化生长因子-β1(TGF-beta1)诱导的结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)的表达，提示 PPARγ可能是治疗或预防肝纤维化的潜在靶标。Yavrom等［23］通过构建PPARγ的异位表达研究，证实PPARγ异位表达能减少HSCs的活化，最显著的是 I型胶原表达减少，可能的机制是PPARγ通过抑制p300促进NF-1结合肝星状细胞DNA，而阻止I型胶原蛋白启动基因的表达。

3.4 PPARγ与肾脏病变 吡格列酮可以缓解蛋白尿，防止肾小球肥大，抑制TGF-β、Ⅳ型胶原蛋白、ICAM-1的表达，抑制糖尿病大鼠肾脏的巨噬细胞浸润。此外，糖尿病大鼠肾脏NF-κB的活性可因吡格列酮干预降低。高糖环境可以升高体外培养的肾小球内皮细胞ICAM-1的表达和NF-κB的活性，而TZDs药物可以将这一状况改善，提示吡格列酮可能通过其抗炎功能发挥对肾脏的保护作用。罗格列酮能够降低DOCA-盐高血压大鼠 ET-1、ED-1、COX-2 及 TGF-β1 的过表达，发挥抗炎和抗纤维化作用，进而降低血压并有效预防肾损伤［24］。PPARγ在常染色体显性多囊性肾病的肾脏组织及多囊肾病囊肿衬里上皮细胞系中表达高于正常组织及细胞，罗格列酮能够抑制上述细胞系细胞周期停滞于G1期并诱导其凋亡，提示 PPARγ可能是今后治疗多囊性肾病的靶点［25］。

3.5 PPARγ与神经系统疾病 除前述作用外，新近的研究显示，PPARγ激动剂TZDs还具有神经保护的功能。Gamboa等［26］证明TZDs类药物可以减小大脑中动脉闭塞再灌注模型大鼠的梗死区域，并改善神经机能，并且在缺血后先进行TZDs类药物预处理，再进行再灌注，即使缺血时间较长也能较好的保护神经系统。在脑缺血/再灌注后，小胶质细胞中PPARγ表达水平升高，罗格列酮可通过干预胶质激活和增加抗炎因子的表达延迟神经损害，发挥神经保护的作用［27］。另有研究显示脑缺血后，cyclin D1表达的升高与神经元死亡相关，环格列酮处理后，主要皮质神经元降低cyclin D1的表达量以适应缺氧－复氧的过程，且这一过程可被PPARγ拮抗剂GW9662逆转，提示PPARγ可能通过调节cyclin D1表达而发挥对神经系统的保护作用［28］。

4 结语

目前对PPARγ及其激动剂的研究已涉及生物医学的诸多领域，有关研究结果为临床防治糖尿病、高血压、肾脏病、肝脏病等提供了新的思路。虽然PPARγ的表达存在明显的物种、组织特异性上的差异，不同疾病状态下PPARγ的作用和机制也有待进一步的深入研究，这对评价PPARγ作为新的药物治疗靶标等具有重要意义。可以相信，随着研究的不断推进，PPARγ作为疾病治疗新靶标的价值将会逐步明晰。

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