法尼酯衍生物X受体(FXR)在糖尿病肾病中的研究进展

熊浩君，赵 凯，陈 姗，何凤田，陈丙波

(第三军医大学实验动物中心，第三军医大学生物化学与分子生物学教研室，重庆 400038)

法尼酯衍生物X受体(FXR)在糖尿病肾病中的研究进展

熊浩君，赵 凯，陈 姗，何凤田，陈丙波

(第三军医大学实验动物中心，第三军医大学生物化学与分子生物学教研室，重庆 400038)

糖尿病肾病(DN)是糖尿病常见的慢性微血管并发症，最初是由高血糖引起的肾脏适应性高滤过率，进而导致肾脏细胞的代偿性增生、炎症以及纤维化。法尼酯X受体(FXR)被证明对糖尿病肾病有负性调节的作用，FXR可以通过不同的方面(血糖、血脂、炎症以及纤维化)对糖尿病肾病进行调控，从而有效的控制糖尿病肾病的发生和发展。本文将对FXR以及FXR调控糖尿病肾病的不同方面予以综述。

糖尿病肾病;FXR;血糖;肾纤维化;炎症

1 糖尿病肾病

糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病常见的慢性微血管并发症，是慢性肾病(CKD)的一种，在欧美已成为导致终末期肾病的首要原因［1］。在我国，糖尿病患者达4000万，其中约20%～30%进展为DN，严重危害人类健康［2］。目前，糖尿病肾病的发病机制还不十分清楚。最初的损伤机制是由于在高糖的环境下，肾脏的适应性高滤过率，肾小球基底膜均匀肥厚伴有肾小球系膜细胞基质增加、肾小球囊和肾小球系膜细胞呈结节性肥厚及渗透性增加，进而引起肾纤维化、炎症等一系列肾单位的功能进行性损伤。在肾脏纤维化和炎症中，如 TGF-β-smad3和 NF-κB通路起着重要作用。在肾纤维化过程中，转化生长因子(TGF-β)具有促进纤维化的作用:TGF-β1通过 TGF-β-smad3通路介导胞外基质，如1型、4型胶原等胞外基质(ECM)的生成，从而导致 ECM的堆积，引发肾脏的纤维化;NF-κB通路则通过炎症介质的释放导致肾脏的炎症反应。另外，晚期糖基化终末产物(AGEs)，肾素-血管紧张素系统(RAS)，细胞因子，足细胞修复信号通路也有重要作用［3］。

目前对糖尿病肾病(DN)的治疗仍然没有很好的办法，因为在DN早期，很难精确地诊断出来，在终末期又很难治愈，通常只能通过肾移植和透析进行治疗，但由于配型和肾源的关系，这一比例仍十分小。所以，寻求一种能从根本上预防、治疗糖尿病肾病的药物以及研究相应的机制对于糖尿病肾病的治疗及其重要。近年来随着对核受体如法尼酯衍生物 X受体(FXR)等研究的逐渐深入，发现FXR在调控糖尿病肾病中有着重要的作用［4］，具有降低血糖、血脂，抑制肾纤维化、炎症的效应。但FXR抑制糖尿病肾病的具体机制还不十分清楚。

2 FXR的基本介绍

核受体(NRs)属于配体激活的转录因子，在发育和维持正常生理机能方面具有重要的作用［5］，在人类中有48个核受体家族。由于核受体在不同代谢通路中的重要作用，所以它们成为了新药研究的重要靶点。法尼酯衍生物X受体(FXR;NR1H4)属于核受体超家族中的一员，作为一种多功能转录因子，通过调节诸多靶基因而发挥非常重要的作用，尤其在调节糖脂代谢方面，FXR已作为一个新的治疗靶点应用于糖、脂相关性疾病治疗的临床研究，胆汁酸是其内源性配体［6－8］。FXR能单独地或者FXR 与类维生素 X 受体(RXR)［9，10］形成异二聚体与DNA上的FXR反应元件结合，进而调节靶基因的转录。编码FXR的基因有两个，FXRα和FXRβ。在人和啮齿动物中，编码FXRα的基因可以通过不同的启动子和RNA剪切编码四种不同的亚型，FXRα1、FXRα2、FXRα3和 FXRα4［11］.FXRβ 在小鼠，大鼠，兔子和狗中是具有功能性的受体，但在人和灵长类动物中却是一个假基因。被FXRα调控的大多数基因都是识别亚型的，为了方便，我们将FXRα及其他亚型直接称为FXR。

FXR主要在肝脏、肾、肠和肾上腺中表达，在脂肪组织和心脏中表达较少，最先是作为法尼酯受体被发现的。胆汁酸是FXR的内源性配体的发现增加了人们对FXR的兴趣，因为胆汁酸在代谢中的作用。尤其是FXR在糖尿病肾病中的作用。近年来发现，在对抗胆酸相关代谢病如，糖尿病肾病，调节FXR的活性的是一个可靠的和有趣的策略［12］。FXR能负性调控糖尿病肾病，所以研究FXR在糖尿病肾病中的具体机制对研究药物靶点以及糖尿病肾病的治疗，将产生较大的意义。

3 FXR抑制糖尿病肾病

3.1 FXR可抑制肾纤维化

糖尿病肾病的最主要的特征是肾纤维化。肾纤维化过程中纤维母细胞集聚，细胞外基质蛋白表达增加，伴随着肾单位功能的缺失进行性肾病的主要病理特征。许多研究表明多种因子介导进行性肾纤维化过程，包括生长因子(GF)，细胞因子，代谢毒素和氧化应激分子。其中，转化生长因子 β1(TGF-β1)在肾纤维化中起着重要的作用.一方面，通过增加细胞外基质蛋白的表达，另一方面，可以抑制细胞外基质蛋白的降解。TGF-β1是 TGFβ超家族中的一员，TGF-β超家族包括激活素(activins)，抑制素(inhibits)，生长因子等。它有3种亚型:TGF-β1，TGF-β2，TGF-β3。肾脏的所有细胞都能合成并分泌这三种亚型。刚分泌的 TGF-β1和潜在 TGFβ结合蛋白结合(latent TGF-β binding protein，LTBP)，没有活性。当细胞受到刺激后，TGFβ1通过水解作用从LTBP上解离下来从而具有活性。具有活性的 TGF-β通过自分泌或旁分泌的方式和膜上的受体结合，通过smad依赖或非依赖两种途径，发挥其致纤维化和致炎的生物学效应。Smad依赖途径被认为是肾脏纤维化的最主要的途径［13］。

近年来，随着对FXR研究的深入，发现FXR具有抗肾脏纤维化的功能。由于FXR在代谢方面的作用，进一步发现FXR激动剂在肾脏脂代谢和调控肾脏疾病方面的作用。结果表明，将用 FXR激动剂处理的C57BL/6J小鼠能防止高脂饮食诱导的固醇反应元件结合蛋白-1(SREBP-1)的生成。另外，用FXR激动剂能阻止db/db小鼠蛋白尿，肾小球硬化症，肾脏甘油三酯的堆积，促纤维化因子的的表达，促炎症因子的表达。在高糖培养下的体外细胞试验中显示，FXR能抑制SREBP-1介导的脂肪酸合成和促纤维化因子、促炎症因子的表达。研究发现，FXR基因敲除鼠将加剧糖尿病肾病的进程。而FXR激动剂则可以组织糖尿病肾病的发展。但对于FXR抑制肾纤维化的机制仍没有说明。近期，有研究［14］表明，SHP可以通过抑制 TGF-β 信号通路进而抑制纤维化蛋白的表达。而SHP的表达受FXR的直接调控。通过小鼠单侧输尿管结扎(UUO)诱发的肾纤维化模型的建立，检测野生型和SHP敲出鼠中纤维化蛋白的表达情况。腺病毒介导的SHP在大鼠系膜细胞中和肾小管上皮细胞中的过表达抑制TGFβ介导的纤维化蛋白(如1型胶原、纤连蛋白、PAI-1等)的表达。SHP抑制 TGF-βsmad3诱导的纤维化蛋白的启动子活性，进而抑制纤维蛋白的表达，这就形成了FXR-SHP-抑制纤维蛋白的抗纤维化通路。FXR通过上调SHP，SHP竞争性结合 CBP和 P300。在纤维化蛋白如纤连蛋白(FN)、PAI-1等表达时，首先smad3募集协同转录因子CBP和P300，然后才能启动纤维化蛋白的表达。而SHP竞争性结合 CBP和 P300，这就导致了纤维化蛋白的表达受到抑制。但目前这方面的研究较少，还没有形成共识，FXR调节纤维化的具体作用靶点和分子机制仍需要深入研究。

3.2 FXR可抑制肾脏炎症

在糖尿病肾病进程中，炎症是一个重要的特征。肾脏纤维化形成共分3期:炎症反应期、纤维化形成期、斑痕形成期。炎症反应期是肾脏组织受各种致病原因损伤后，出现的炎症反应阶段，NF-κB是炎症反应的主要通路，它能介导白介素，肿瘤坏死因子等炎症介质的释放，进而导致炎症。所以，如果能对炎症反应期进行控制，糖尿病肾病也将得到抑制。

虽然胆汁酸在糖脂代谢、抗炎方面的作用已经发现了很多年，但FXR转录水平上发挥抗炎的通路直到最近才被发现。FXR敲出鼠(FXR－/－)表现出炎症水平升高和易形成肝细胞癌，这一现象表明，FXR可能在保护肝脏炎症和炎症介导的肿瘤方面起着关键的作用。但是其具体的分子机制仍然不清楚。另外，在肠道中，FXR可能通过诱导抗菌因子如血管紧张素，诱导性一氧化氮合酶(iNOS)，白介素-18(IL-18)来维持肠道的完整性，进而保护肝脏对抗肠源性的毒素。有关FXR和炎症的直接证据是，Wang等在研究肝病学过程中证明，FXR可以直接和炎症因子NF-kB直接结合进而调控炎症反应。NF-κB是介导炎症反应和细胞增殖的关键转录因子。在接受促炎症因子如细菌脂多糖(LPS)刺激的情况下，NF-κB能够被迅速激活参与炎症反应。Wang等［15］在最近的实验中发现，(1)FXR基因敲出鼠(FXR－/－)的肝脏对反正刺激(LPS)比野生型更敏感，(2)在肝细胞中，FXR激动剂能抑制NF-kB的靶基因如肿瘤坏死因子(TNF-α)，iNOS的表达，(3)FXR的激活后抑制 NF-κB的活化，(4)炎症诱导的NF-κB的活化可以反过来抑制FXR的活性以及抑制FXR靶基因的表达。目前，证明 FXR与NF-κB之间有联系不仅仅是在肝细胞中，FXR曾被报道在内皮细胞和血管平滑肌细胞中能抑制NF-κB的活性，可能是通过SHP来实现抗炎的。Raffaella M.Gadaleta等［16］在肠细胞中证明了，FXR可以结合NF-κB的两个亚基P50/P65，进而抑制炎症反应。但在肾脏细胞中是否也纯在一样的调控机制，FXR是否也通过结合P50/P65两个亚基发挥抗炎作用，至今还不清楚。

3.3 FXR通过降低血糖来改善糖尿病肾病

糖尿病肾病的一个重要的发病原因就是由于糖尿病所导致。如果能找到一种有效的降低血糖的方法，无疑将对糖尿病肾病的治疗产生深远的意义。

SHP是FXR的一个较重要的下游靶基因，FXR激活后能促进SHP的表达，进而促进Cyp7a1、糖皮质激素受体(GR)和HNF-4的转录。糖皮质激素受体(GR)和HNF-4在糖异生中具有重要作用，由此可推测胆汁酸(BAs)、FXR在调节血糖稳定方面具有重要作用［17］。因为磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCK)和葡萄糖6磷酸酶(G6P)过表达后将导致循环血糖水平上升，所以FXR对这两种酶的水平的调控对于血糖维持正常水平至关重要。最近，两个独立的科研小组在体内和体外实验中，都证明了FXR在胰腺β细胞中的功能，激活FXR以后将导致胰腺β细胞胰岛素的释放和细胞对脂毒性的抵抗［18］。有趣的是，有研究表明，FXR激活后导致糖分解降低和低密度脂蛋白的输出速率降低。所以，激活FXR导致了整体循环血糖的降低，对治疗糖尿病大有益处。FXR在调节糖储存中也有重要的作用。糖在体内通过糖原合成形成糖原，该过程被糖原合成酶调控。糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)可以通过磷酸化来调控糖原合成酶的活性。因此，GSK-3β在维持血糖的稳定方面具有重要的作用。最近的一些研究表明，FXR可能调控GSK3β的活性。用FXR激动剂 GW4064喂养肥胖小鼠(ob/ob)后，糖原合成和糖储存量将增加［19］。另外，在 FXR基因敲除鼠表现出高糖血症，这是因为增加了糖异生和抑制了糖原合成所致;饥饿的FXR基因敲除鼠表现出低血糖症，这是因为不能激活糖异生所致［20］。这些都表明了FXR在维持血糖稳定方面的作用，如果能阐明其调节血糖的机制，那么在对于治疗糖尿病肾病将有一定的帮助。

3.4 FXR可降低血脂来改善糖尿病肾病

FXR具有重要的调节脂代谢的作用［21］，FXR敲除或FXR激动剂处理后小鼠表现出显著的脂质代谢改变，因此FXR的这种抑制血脂的作用是对血浆脂蛋白表达的直接调控，还是仅限于糖尿病肾脏中通过调节脂类代谢进而改变脂毒性等病理生理机制来实现的尚不清楚。在FXR基因敲除鼠中发现，血清中高密度脂蛋白(HDL)和甘油三脂水平升高，相反，能将HDL胆固醇清除的HDL受体清除受体家族SREB1却降低［22］。FXR也调控与脂代谢有关的蛋白的合成，如磷脂转移蛋白(PLTP)和载脂蛋白。另外，在高脂肪饮食下，FXR基因敲除鼠比野生型具有较高水平的游离脂肪酸(FFA)，这可能是由于增加了脂肪分解酶的活性所致。FXR的激动剂能降低血脂这一现象在正常大鼠、非肥胖大鼠和非糖尿病大鼠中都得到了证实。有研究表明，FXR激动剂能调控肾脏固醇反应元件结合蛋白-1(SREBP-1)的表达。在肾小管间质细胞中，过表达FXR或者用GW4064处理后，SREBP-1和其他的脂合成的基因将被抑制。关于FXR降低SREBP-1的机制目前还不是很清楚，可能的机制是FXR通过调控SHP的生成，进而调控SREBP-1的生成。在糖尿病小鼠(db/db，C57BL/6)模型中，长期的用胆汁酸将显著改善糖尿病肾病。但还需对机制做深一步的研究。

4 结语

目前关于肾脏纤维化的研究较多，但仍尚未找到有效的治疗靶分子。由于FXR在控制糖尿病肾病的发展方面有着重要的作用，所以对FXR在糖尿病肾病方面的深入研究有助于糖尿病肾病的攻克。FXR具有降低肾纤维化、炎症、血糖和血脂等各个方面的作用，这无疑使人们期望其在糖尿病肾病中的巨大治疗潜力。如果能对FXR在糖尿病肾病的各个通路研究清楚，那无疑将将会为糖尿病肾病防治靶点的选择提供了新的可能，也将是攻克糖尿病肾病过程中的一个里程碑。

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The Role of Farnesoid X Receptor in Diabetic Nephropathy

XIONG Hao-jun，ZHAO Kai，CHEN Shan，HE Feng-tian，CHEN Bing-bo
(Laboratory animal center of Third Military Medicine University，Biochemistry and molecular biology laboratory of Third Military Medicine University，Chongqing 400037，China)

Diabetic Nephropathy is well known as complication of microvessel disease caused by diabetes.High glucose leads to compensable high filtration rate of kidney，and then contribute to kidney cell groth，inflammation and fibrosis.Farnesoid X Receptor has been proved to ameliorate diabetic nephropathy.FXR can improve diabetic nephropathy through different aspects such as glucose，lipid，inflammation and fibrosis.How FXR improve diabetic nephropathy will be discussed in this review.

Diabetic Nephropathy;FXR;Glucose;Lipid;Inflammation

R332

A

1671-7856(2012)07-0064-05

10.3969.j.issn.1671.7856.2012.007.016

2012-07-06

重庆市科技攻关重点项目(CSTC，2011AB1045);重庆市科技攻关重点项目(CSTC，2011GG10014)。

熊浩君(1989－)，男，硕士生，研究方向:实验动物分子遗传。E-mail:xionghaojun@yahoo.cn。

陈丙波，教授，硕士生导师，E-mail:chenbb81@126.com。