过氧化物酶体增殖物受体α与肝脏疾病

金宇霆 夏强

一、PPAR－α（过氧化物酶体增殖物受体α）的结构特点

PPAR－α由468个氨基酸构成，定位于人类第22号染色体。作为甾体激素受体超家族的一员，PPAR－α具有4个功能结构域和6个结构区。PPAR－α的A／B区位于N端，是转录活化调节区域，是PPARs中不同亚型生物功能差异的决定区域；C区是DNA结合区，包含一个锌指结构，可与目的基因上的PPAR反应元件（PPRE）结合，具有高度保守性；D区为铰链区，连接DNA连接区和C端的配体结合区；E／F区即是配体结合区，此区域可根据自身的氨基酸序列的不同，对不同的配体产生亲和力。

二、PPAR－α的功能及调控特点

PPAR－α在人体许多组织器官都有相当程度的表达，且在不同的组织中表现了不同的功能。一些研究表明，PPAR－α除了在脂肪酸β氧化，胆固醇、胆汁酸和甘油三酯代谢中发挥重要调节作用以外，也参与调控细胞周期和增殖分化，在宿主防御机制中也发挥一定的功能［2］。PPARα经配体激活后与类视黄醇X受体结合形成异二聚体后进入细胞核内，识别靶基因附近的特定的DNA序列，即所谓的PPRE，调控基因表达，发挥相应的生物学功能［3］。有研究表明PPRE由高度重复一致的核苷酸序列AGGTAC组成。尽管激动剂可以促进PPAR的异二聚体与DNA结合，实际上这种结合状态在基础状态下就已经大量出现［4］。所以PPAR－α在细胞内作为受体与一系列PPs结合后成为中间代谢的主要转录调控位点，影响众多疾病的发生［5］。

三、PPAR－α与肝脏疾病的关系

（一）PPAR－α与非酒精性脂肪性肝病 非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是除外酒精滥用和其他明确因素所致的肝细胞内脂肪过度沉积为主要特征的临床病理综合征，主要包括单纯性脂肪肝，脂肪性肝炎和肝癌［6］。NAFLD与肥胖，2型糖尿病（T2 MD），高胰岛素血症，高甘油三酯血症和胰岛素抵抗相联系，合并称为代谢综合征。NAFLD影响了世界上10%～24%的普通人群，而在肥胖人群中，这个比例上升到了75%［7］。在美国，NAFLD使得大概3000万肥胖者有肝脂肪变性倾向，860万肥胖者患脂肪肝［8］。近些年来，由于人们饮食结构与生活习惯的改变，NAFLD患者人数逐年上升，并且他们的年龄逐步走向年轻化。因此，NAFLD已经成为全球的公共健康问题。

肝脏是脂类代谢的主要器官。它参与合成游离脂肪酸，酯化甘油三酯，并负责把它们加工包装成极低密度脂蛋白（VLDL）输出。目前一些研究表明，PPAR－α作为感知游离脂肪酸的感受位点，调节肝，肾，心脏等器官的脂肪酸氧化。PPAR－α被激动剂激活后可诱导一系列参与脂质代谢的下游蛋白的表达增加，如过氧化物酶体脂肪酸氧化系统的酶类，脂肪酸结合蛋白，中链乙酰辅酶A脱氢酶，肉碱棕榈酰转移酶，微粒体脂肪酸w氧化酶，以及载脂蛋白等。而且研究表明PPAR－α敲除的新生小鼠生酮作用受损，肝细胞脂肪聚积增加［9］。禁食状态下，PPAR－α敲除小鼠在短时间内发生肝细胞肥大，脂质聚集和生酮作用损伤。IP等［10］采用胆碱—蛋氨酸缺乏的饲料喂养野生型小鼠和PPAR－α基因敲除的小鼠，结果发现野生型小鼠无明显的肝细胞脂肪变性，而PPAR－α敲除的小鼠出现了严重的肝细胞脂肪变。最新的研究还发现，在脂肪性肝炎合并肝纤维化的小鼠模型中使用PPAR－α激动剂，GFT505，能减轻肝细胞脂肪性变，并减弱促炎症基因和促纤维化基因的表达［11］。

（二）PPAR－α与酒精性脂肪肝 脂肪肝发生的最常见原因是酒精滥用和脂质代谢稳态失衡。酒精性脂肪肝是由于长期大量饮酒导致的肝脏病变，患者常有长期饮酒史，一般超过五年。乙醇进入人体后，经肝脏代谢。在此过程中，乙醇经过乙醇脱氢酶处理，产生大量NADH聚集在肝细胞微粒体中。乙醇代谢能引起脂肪酸β－氧化系统损伤以及三羧酸循环活动障碍，伴随着游离脂肪酸（FFA）水平升高，三脂酰甘油（TAG）酯化增加以及极低密度脂蛋白（VLDL）合成与释放加强［12］。另一方面，乙醇代谢诱发氧化应激，损伤微粒体，也可导致脂肪聚积［13］。众所周知，PPAR－α是脂质代谢过程的重要调节因子，而一些研究表明，PPAR－α的功能抑制在酒精性脂肪肝的发生过程中发挥重要作用。国外有研究报道乙醇的代谢产物乙醛，通过降低PPAR－α与靶基因特定DNA序列的结合能力，进而影响干扰肝癌细胞的PPAR－α转录活性。这些现象可能与乙醛共价修饰PPAR结构或者改变其磷酸化状态有关［14］。另有报道称乙醇灌胃饲养的大鼠肝组织视黄醇含量明显降低［15］，而视黄醇可增强PPAR－α活化。同时，给乙醇灌胃大鼠模型服用PPAR－α激动剂氯贝特，其脂肪肝和肝脏肿大程度明显减轻［16］。此外还有学者认为长期乙醇灌胃的大鼠不能激活肝脏全部的PPAR－α，可能是乙醇肝毒性的原因之一。PPAR－α和其诱导产物在肝小叶外周表达较强，这可能解释了为何酒精性的肝细胞损伤在此区域较肝小叶中央为轻［17］。

（三）PPAR－α与乙肝病毒性肝炎 乙肝病毒（HBV）感染是摆在世界人民面前的健康难题。全世界有超过3．5亿人口感染或感染过HBV。15%到40%的乙肝患者会发展为肝硬化，肝衰竭或者肝细胞癌［18］。目前我们还没有找到非常有效的办法完全消除慢性感染患者的乙肝病毒。现阶段临床常用的抗乙肝病毒药物只能使极少数患者的HBs Ag达到完全清除状态。而HBe Ag则被认为是对药物治疗有良好反应的一项指标。慢性乙肝患者大多采用INF－α或者核苷酸类似物（如拉米夫定）治疗［19］。乙肝病毒增强子－1包含一个视黄醇反应原件（RARE）［20］。Huan（20）等学者发现视黄醇 X受体（RXR－α）与PPAR相互作用，并可结合HNF－4，甲状腺素等细胞核内受体激动物，然后交联到乙肝病毒增强子－1上的RARE，反式激活HBV基因表达［21－22］。Tang等进行了相关的野生型小鼠与突变型小鼠对照实验研究。突变型小鼠进行了HBV核蛋白壳基因启动子近端激素受体结合区的DNA片段突变。他们发现RXR－α—PPAR－α异二聚体可大幅提高野生型小鼠HBV前基因组的RNA转录水平，与之相比，突变型小鼠并无发现相似现象［23］。这提示PPAR－α与乙型肝炎病毒复制的关系密切。一些生物大分子可通过PPAR－α影响HBV复制，如乙肝病毒X蛋 白 （HBX）激 活 PPAR－α 协 助 HBV 复 制［24］。 然 而micr o RNA－141则是被认为是负性调控 HBV复制的分子。micr o RNA－141作用于PPAR－α，抑制 HBV在 Hep G2细胞中的复制与表达。2012年 Hu和 Wang［25］的研究称，他们利用si RNA干扰敲除了小鼠的PPAR－α基因，发现HBV复制受抑制。其复制抑制的程度与micro RNA－141相仿。而更为有趣的是，同PPAR－α抑制 HBV复制的机制类似，micro RNA－141也通过干扰HBV启动子功能达到抑制复制的目的。因此我们推测 micro RNA－141可能通过下调PPAR－α的表达来抑制HBV复制。

（四）PPAR－α与APAP引起的药物性肝损伤 对乙酰氨基酚（APAP）又称扑热息痛，属于NSAID类药物，是最常用的非抗炎解热镇痛药。目前，该药是西方国家诱发急性肝功能衰竭的主要原因。APAP的毒性与剂量相关，过量使用可致急性肝损伤［26］。但APAP人体中毒剂量并非一成不变，其中毒剂量受患者状态影响，包括营养状况，合并用药情况，有无饮酒史等等。APAP的代谢经过肝脏，绝大多数会与葡糖糖醛酸和硫酸结合，少量经细胞色素P450处理，转化为N－乙酰－对苯醌胺（NAPQI）［27］。NAPQI能与胞内的亲核物质结合进入细胞核，产生肝细胞毒性。研究表明，缺乏细胞色素P450的小鼠在不同程度上抵抗APAP诱发的肝损伤［28］。正常情况下，NAPQI在肝细胞通过结合谷胱甘肽（GSH）解毒。当过量服用APAP，谷胱甘肽耗竭，NAPQI就与胞内的亲和物质共价结合引起肝细胞坏死。此外，氧化应激引起微粒体损伤之后继发肝细胞坏死也是过量APAP导致急性肝衰竭的机制之一。

多项研究均证明激活PPAR－α可保护小鼠减轻APAP肝细胞毒性。已有研究显示，棕榈酰肉碱与长链酰肉碱可能参与APAP肝损伤过程。肝毒性剂量的APAP小鼠模型，血清棕榈酰肉碱水平升高，与甘油三酯和游离脂肪酸聚集程度高度一致。这可能提示APAP毒性能损伤脂肪酸β氧化系统以及微粒体功能［29］。而在另一项研究里学者们发现，预先给APAP小鼠模型0．1%WY－14643（PPAR－α的激动剂）24h后，注射400 mg／kg APAP，，结 果 显 示 肝 损 伤 大 为 减 轻［29－30］。 另 一 方面，最新研究表明，PPAR－α减轻APAP肝损的机制可能与PPAR－α目的基因编码的微粒体解偶联蛋白－2（UCP－2）相关。PPAR－α激活后，UCP－2大量表达，引起c－jun和c－f os表达减少和JNK磷酸化减少，微粒体过氧化氢浓度降低，谷胱甘肽升高，进而导致APAP药物性肝损伤减轻［30］。

（五）PPAR－α与肝肿瘤 PPARs是经典的非遗传致癌物受体。有报道称长期给予大鼠过氧化物酶体增殖物可诱发肝癌［31，32］。而PPAR－α敲除的大鼠能抵抗PPARs产生的多重效应，如细胞增殖，肝癌发生等。目前过氧化物酶体增殖物引起啮齿类动物肝癌发生的机制主要归为两点，一是氧化应激作用导致的基因突变或者DNA破坏；二是增强细胞增殖，减少细胞凋亡。肝癌发生是一个多因素过程，持续的氧化应激使过氧化氢酶活性成比例增加，造成过氧化氢生产与降解失衡［33］，氧自由基梯度上升，损伤DNA或者发生基因突变［34］。抗氧化剂能减少暴露于过氧化物酶体增殖物的大鼠的肿瘤形成［35］。过氧化物酶体增殖物诱导肝细胞增殖的机制，可能与其丝裂酶原活性相关。PPARs激活蛋白酶C（PKC）干扰信号转导通路和增强EGF受体磷酸化，引发肝细胞增殖分化失衡，促进肿瘤发生［36，37］。有研究表明 WY－14643处理的小鼠体内细胞周期蛋白的表达水平显著增加，提示与PPAR－α依赖的机制有关。此外还有学者认为，库普弗细胞对肝细胞增殖也有影响。活化的库普弗细胞分泌大量细胞因子，包括TNF－α等，刺激原代肝细胞增殖［38］。WY－14643与降脂素可激活库普弗细胞发挥作用，这暗示着PPAR－α可能参与其中机制。而且在 WY－14643饲养的大鼠加入库普弗细胞抑制剂棕榈酸甲酯后，研究者发现，虽然WY－14643诱发的DNA复制完全被阻断，但是肝细胞乙酰辅酶A氧化活动依然活跃。这些都能证明库普弗细胞是PPARs诱导肝细胞增殖过程中不可缺少的一环。氧化应激经PPAR－α介导诱发肝癌发生已经得到证实，但有部分学者认为PPARs引起的细胞增殖在肝脏肿瘤形成过程作用有限［34］。尽管PPARs能诱导啮齿类动物肝肿瘤生成已经有多数报道［39］，但是肝细胞增殖加强尚未在服用这些药物的人身上发现。有学者认为这类现象可能与人体PPAR－αmRNA表达水平只有小鼠的十分之一有关［40］。PPARs在不同物种之间作用差异有待进一步研究。

讨 论

PPARα是肝脏细胞中非常重要的调控分子，在肝实质细胞的脂质代谢过程扮演重要角色。其中，已经有多项研究证实，PPAR－α在脂肪肝，肝癌，药物性肝损伤以及肝炎病毒复制等方面发挥一定作用。尤其是PPAR－α参与脂肪代谢和影响肝细胞脂肪变性的研究已经取得了有目共睹的成果。而PPAR－α与药物性肝损伤的关系相对比较少研究。本文选取临床上常见的对乙酰氨基酚（APAP）肝损伤为切入点，综述其与PPAR－α的研究进展，并概述药物性肝损伤发生的经典机制。此前有研究认为，APAP诱发肝损伤主要是NAPQI产生肝细胞毒性以及谷胱甘肽（GSH）抗氧化物减少所致。而最近的研究发现，PPAR－α介导的APAP肝毒性保护作用，可能与PPAR－α依赖的ROS或微粒体脂肪酸β氧化相关。而且UCP－2作为PPAR－α靶基因编码的蛋白，能减轻APAP肝损伤。然而UCP－2如何保护减轻APAP肝损伤的机制还有待进一步明确，ROS增强肝毒性药物损伤的过程也需更深入研究。PPAR－α的激动剂非诺贝特属于二代氧芳酸类调脂药物，它能通过增强富甘油三酯脂蛋白的脂解作用和上调肝细胞脂肪酸摄入以及脂肪酸β氧化，提高HDL生成水平并减少VLDL合成［41］。临床上贝特类药物用于各类高脂血症以及相关因素引起的脂肪性肝病的治疗。目前，非诺贝特常与他汀类药物联合使用治疗高脂血症，其降脂效果明显优于非诺贝特或者他汀类单药使用，并能被患者较好耐受，而且，尚无证据表明长期联合用药会增加患者死亡率和药物相关的严重不良反应发生率，如横纹肌溶解等［42］。随着医学进展，PPAR－α在肝脏病理生理过程的作用被逐渐揭示，新的、特异性强的PPAR－α激动剂也被广泛应用于临床治疗。相信伴随研究不断深入，PPAR－α可以作为肝脏疾病治疗的主要靶点，为肝病临床治疗提供更多有效手段。

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