固醇调节元件结合蛋白在脂质代谢相关疾病中的作用

马文玲，刘 阳

(1.辽宁中医药大学 中西医结合临床医学；2.辽宁中医药大学附属医院 内分泌科，辽宁 沈阳 110032)

1 SREBPs家族

固醇调节元件结合蛋白(sterol regulatory element-binding proteins,SREBPs)作为脂质体内平衡的主要调节剂，是膜结合的碱性螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链转录因子，包括3个家族成员SREBP- 1a、SREBP- 1c和SREBP- 2。其中SREBP- 1c通过调节脂肪酸合成酶(FAS)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)和硬脂酰辅酶A去饱和酶1(SCD1)基因参与脂肪酸(FA)、三酰甘油(TG)合成。SREBP- 2主要调节胆固醇相关基因，如羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶、低密度脂蛋白受体(LDLR)和前蛋白转化酶枯草溶菌素9(PCSK9)基因[1]。而SREBP- 1a较长的酸性NH2-末端使其比SREBP- 1c更有效，可以激活介导FA、TG和胆固醇合成的所有SREBPc反应性基因。

SREBPs首先被合成为无活性前体，其通过短循环连接的两个疏水性跨膜跨越链结合于内质网(ER)膜。当甾醇水平低时，SREBPs裂解激活蛋白(SCAP)将SREBPs从ER护送到高尔基体(Golgi)，并依次由S1P和S2P蛋白酶切割，产生SREBPs活性核形式。当细胞甾醇水平高时， ER保留蛋白Insig将SREBPc/SCAP复合物保留在ER[2](图1)。但某些调脂药引起的固醇消耗不能调节SREBP- 1c的切割过程。其他因素如胰岛素或多不饱和脂肪酸(PUFA)可能参与SREBP- 1c切割[3]。这种独特的PUFA敏感的SREBP- 1c切割可能是通过经典系统之外的新的位点介导的，但加工中涉及的切割位点和酶仍未被确认。

SREBP- 1a和SREBP- 1c、SREBP-2是3个具有单独但重叠功能的同工型。研究证明：1)高水平表达SREBP- 2可以激活FA合成。2)SREBP- 1c或SREBP- 1a和SREBP- 1c的选择性敲除导致小鼠肝脏中SREBP- 2表达的显著代偿性增加，从而阻断对FA合成的总体作用。3)在小鼠肝细胞中消除SREBP- 2也显著降低了SREBP- 1c及其调节的基因表达。4)SREBP- 2表达是产生肝脏x型受体(LXR)配体所必需的，而LXR是SREBP- 1c正常表达所需要的配体[4]。实验表明，抑制肝脏中SREBP- 2或SCAP均可降低胆固醇和FA合成，可能对于高三酰甘油血症和非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)具有治疗上的优势[1]。

2 SCAP和Insig在SREBPs代谢过程中的作用

SREBPs的激活受3种ER膜结合蛋白SCAP、Insig- 1和Insig- 2的调控[4]。SREBPs/SCAP复合物抵达高尔基体后，SCAP通过高尔基体酶β-甘露糖苷酶Ⅰ、β-甘露糖苷酶Ⅱ和GlcNAc转移酶I的顺序作用而返回ER。但实验观察表明[5]若未经S1P切割，SCAP则不会再循环并最终在溶酶体中降解(图1)。而未绑定到SREBPs的SCAP在ER和高尔基体之间可正常循环。一种可能性是SCAP可能包含ER检索信号，在S1P位点裂解过程中，改变了复合物的寡聚状态并显示ER检索信号。重要的是，这种机制可以防止复合体过早返回到ER，确保在SCAP再循环之前启动SREBP切割，防止生理条件下的细胞内胆固醇过载。

Insig蛋白家族发现2个ER成员Insig- 1和Insig- 2。Insig- 1结合SCAP，阻止SREBP的蛋白水解，最终抑制脂肪细胞的分化和脂肪生成。对应地，Insig- 2也抑制脂肪形成的发生。值得注意的是， 在脂肪细胞分化过程中，Insig- 2的表达变化高于Insig- 1[6]。 2种Insig结合蛋白具有类似的组织结构，在胆固醇代谢中起关键作用。一方面都可以活化HMG-CoA还原酶降解，另一方面Insig蛋白还可以通过抑制SREBPs的活化来负调节HMG-CoA还原酶转录。这种Insig对HMG-CoA还原酶的作用使胆固醇体内平衡的机制更加透明。

脂质代谢是三大物质代谢之一，具有能量储存和供应、构成血浆脂蛋白、维持细胞膜结构以及信号传导等重要生理作用。SREBPs 对于维持细胞的脂代谢稳态有重要意义，是治疗代谢性疾病的重要靶标。目前，已有更多的研究针对SREBP 信号通路的不同分子靶点进行代谢性疾病治疗的研究。

3 SREBPs调节脂代谢疾病

3.1 SREBPs与非酒精性脂肪肝

NAFLD是世界范围内常见肝脏疾病之一，对人群健康的威胁日益加剧，它的病理范围从简单的脂肪变性到非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，最终可能发展为肝硬化和肝细胞癌[7]。NAFLD与代谢紊乱密切相关，包括肝脂质积聚和炎性反应。在肝细胞中，FA可转化为TG进行储存或被氧化，过量的TG可以储存在脂滴中。由于线粒体β-氧化的饱和，线粒体中游离脂肪酸(FFA)的积累可能导致肝细胞中活性氧的产生，诱导氧化应激并在肝脏中产生炎性反应。另外，肝细胞中增加的FFA通过上调SREBP- 1c促进新生脂肪生成。AMP激活的蛋白激酶(AMPK)是属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族的关键细胞能量和营养传感器。活化的AMPK磷酸化ACC，使FA合成急性关闭，并且可以通过减少SREBP- 1c的转录，长期减少FA合成[8]。进一步研究表明，AMPK磷酸化SREBP- 1c的Ser372位点，抑制SREBP- 1c裂解和移位，进而抑制其靶基因在肝细胞中的表达，导致脂肪生成和脂质积聚减少。因此，AMPK/SREBP- 1c途径可能参与缓解肝脂质积聚。二甲双胍在肝细胞中激活AMPK，减少ACC活性，诱导FA氧化和抑制SREBP- 1c的表达，从而预防肝脂肪变性[7]。研究发现中药黄芪有效成分黄芪甲苷增强了SREBP- 1c的磷酸化，抑制成熟SREBP- 1的积累和核移位，并在暴露于FFA的肝细胞中通过激活AMPK降低了ACC- 1、FAS和SCD- 1的mRNA水平，减少了肝脏脂质积累[9]。最近对NAFLD的治疗主要关注于能抑制肝脂质积聚和炎性反应的草药活性成分或提取物，例如：绞股蓝皂甙通过减少关键转录因子SREBP- 1c和ACC、丙二酰辅酶A和SCD- 1表达，同时上调脂肪酶CPT- 1的表达，参与肝组织中的脂肪酸氧化，减轻炎性细胞浸润，对NASH起到治疗作用[10]。

3.2 SREBPs与动脉硬化

动脉粥样硬化(atherosclerosis,As)是急性心血管疾病发病机制的主要原因。SREBP- 2作为脂代谢转录因子，能够在细胞内胆固醇消耗的状态下上调LDLR 和PCSK9的表达，是加重内皮细胞促炎反应并促进As形成的关键分子[11]。研究发现LDLR缺陷导致动脉脂质含量增加和巨噬细胞浸润，出现明显的动脉粥样硬化样改变。此外，共聚焦显微镜观察显示，炎性反应增强SCAP对SREBP- 2的护送，从而激活LDLR基因转录，增加未经修饰的LDL的过量摄取，进一步加剧As进展[12]。总之，作为调节血浆LDL-C浓度的最主要载体，LDLR的表达在转录和转录后水平上都处于复杂的调控之中。PCSK9通过结合肝脏LDLR的细胞外EGF-A结构域，抑制LDLR再循环到细胞表面并增强LDLR的溶酶体降解，通过下调LDLR的翻译后水平发挥其对胆固醇代谢的作用。并且PCSK9水平的升高与心血管风险增加有关[13]。有趣的是，已显示PCSK9表达受代谢状态和昼夜模式的调节，但PCSK9的昼夜节律伴随着稳定的血清LDL-C浓度，因此，PCSK9与LDL-C的相互作用机制尚需进一步阐明[14]。

他汀类药物(statin)介导激活转录因子SREBP- 2，一方面可以诱导LDLR基因表达，另一方面，PCSK9表达被显著上调，导致LDLR的降解增加。因此理论上PCSK9抑制剂与他汀类药物组合是降低血浆LDL-C浓度的有效策略。有研究认为，中药姜黄素通过不依赖SREBP的途径抑制PCSK9，在抗As和心脏保护方面是他汀类的辅助药物[13]。但两种抑制剂联合使用的效果及安全性尚未明确。丹参酮ⅡA是从中药丹参中分离的营养药物，具有抗As等作用，已被广泛用于预防和治疗心血管疾病。对其潜在机制研究表明，腹腔注射丹参酮ⅡA可上调高脂血症大鼠SREBP- 2、PCSK9和LDLR的表达，最终表现为LDL-C总体的肝清除率增强[15]。因此，丹参与姜黄配伍应用对抗动脉粥样硬化可能具有良好的治疗前景。

3.3 SREBPs与胰岛素抵抗

胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)是人类许多生理和病理状况中存在的共同特征，是2型糖尿病的重要发病基础。据报道SREBP- 1c通过下调肝脏中胰岛素受体底物- 2基因的表达来加重IR。胰岛素在两个水平(SREBP- 1c核形式及基因的转录)上激活肝脏中的SREBP- 1c，使SREBP- 1c mRNA和前体蛋白增加。有趣的是，最近的研究结果[16]显示，在大鼠肝脏及脂肪组织中急剧升高血浆胰岛素水平可显著增加SREBP- 1 mRNA，但SREBP- 1c的翻译后活化仅在大鼠肝脏中增加，在脂肪组织中减少。在这一过程中，伴随着组织Insig蛋白变化。这些发现支持胰岛素刺激SREBP- 1c的活化，但既没有证明其与Insig蛋白表达的因果关系，也没有排除其他原因。例如，已经发现内质网应激(ERS)与各种条件下的SREBPs活化有关，而ERS有助于肝脏脂肪变性、炎性反应和IR[17]。中药桑叶可以通过降低高血糖或直接降低肝脏的ERS水平来改善实验性糖尿病中的肝损伤，并在此过程中发现肝脏SREBP- 1c水平降低。

已知SREBP- 1c活性由胰岛素和营养状态上调，并被AMPK下调。有趣的是，进一步研究发现，胰岛素在脂质过剩条件下通过活化AMPK降低SREBP- 1c的表达，这与生理状态下胰岛素激活SREBP- 1c、抑制AMPK的调节不同。此外，高葡萄糖诱导FAS，SREBP- 1表达增加，导致培养的肾细胞中TG含量增加[18]。以上结果表明血糖、血脂及胰岛素在介导SREBP- 1活化过程中可能存在串扰，需要进一步的研究来证明这种网络调节在体内脂质平衡的生理控制中的作用。近年来，二肽基肽酶4(DPP- 4)抑制剂降低血糖，减少SREBP- 1c表达，改善胰岛素敏感性，发挥调脂作用，广泛用于2型糖尿病治疗[19]。中药脱水淫羊藿素抑制SREBPs活化，并可能是通过阻断SCAP/SREBPs复合物与COPII蛋白的相互作用来抑制SREBPs的加工，改善饮食诱导的肥胖和高脂血症，并缓解IR，成为治疗代谢疾病的重要手段[20]。

3.4 SREBPs与糖尿病肾病

糖尿病肾病(diabetic nephropathy, DN)是以肾小球硬化为特征的糖尿病重要的微血管并发症，其病理变化包括肾小球细胞外基质(ECM)的积累、肾小球肥大、肾小球基底膜(GBM)增厚等。研究证明LDLR/SREBP/SCAP信号通路的上调在肾脏脂质积聚、肾小球硬化和肾小管间质性纤维化中起重要作用[21]。近年来，肾小球硬化的组织学特征与AS观察到相似的变化，术语“肾小球动脉粥样硬化”已被提出。正如上述动脉硬化中所介绍的，炎性反应破坏LDLR反馈调节，加速血管平滑肌细胞和肾小球系膜细胞之间的泡沫细胞形成，并诱导脂肪累积促进足细胞损伤，加速DN的进展[22]。

已知肾小球系膜细胞(MC)通过合成和调节ECM蛋白在肾小球硬化的发展中发挥关键作用。抗纤维化细胞因子转化生长因子β1(TGF-β1)是MCs中ECM积累的关键介质，在肾小球硬化的发展中起着核心作用。有研究显示SREBP- 1响应于高糖直接结合TGF-β1启动子，在TGF-β1上调中起着重要的作用。最新研究表明，SREBP- 1是肾小球系膜细胞中TGF-β受体Ⅰ(TβRⅠ)表达的新型调节剂，可能通过介导其在外泌体中的分泌来调节细胞表面TβRⅠ表达，进而调节TGF-β1信号传导，预防肾纤维化，但具体调节机制尚不清楚[23]。据报道，血管紧张素1- 7通过下调SCAP-SREBP- 2-LDLR途径而减少实验小鼠的肾脏炎性反应和肾损伤，其中血管紧张素Ⅱ激活SREBP- 1以诱导MC产生TGF-β1和基质蛋白累积[24]。药物实验表明，RAAS系统抑制剂是一种有效的治疗措施，但抗蛋白尿和肾脏保护作用可能是短暂的。小檗碱[25]已广泛用于治疗DN，并取得了很大的效果。小檗碱通过降低细胞内TGF-β1和其下游炎性反应介质的mRNA水平，同时激活AMPK信号通路以抑制FAS、SREBP1c在细胞中的表达，进而显著降低TG和胆固醇的合成和分泌，最终改善肾小球硬化和肾纤维化程度。

4 展望

SREBPs在代谢性疾病信号传导中起关键作用。最近的工作表明中药对SREBPs介导代谢性疾病的治疗显示出突出的优势，从而为有效、特异性和毒性较低的靶向治疗提供了机会。虽然目前对SREBPs的研究尚未完善，但其介导的脂肪生成已成为脂质代谢相关疾病的关键环节。因此，探索SREBPs表达的调控机制及其生物学功能，对明确非酒精性脂肪性肝病、动脉硬化、胰岛素抵抗和糖尿病肾病等疾病的发病机制和指导临床治疗必将产生深远的影响。

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