核受体FXR在胆汁酸合成与转运调节中作用的研究进展

黄思，刘浩，杨滔，何芋岐，陆远富，鲁艳柳

(遵义医学院，贵州遵义563003)

胆汁酸主要在肝脏中由胆固醇生成，其本身是调节脂质和碳水化合物稳态的核受体法尼基衍生物X受体(FXR)的配体，通过FXR可促进脂肪和胆固醇的吸收，调节脂质和碳水化合物的代谢。FXR可通过调节胆汁酸的合成、排泄和转运影响脂质代谢[1，2]，目前已逐渐成为治疗代谢性疾病、心血管疾病和胆汁淤积性疾病相关药物开发的重要靶点[3]。本文结合文献就核受体FXR在胆汁酸合成与转运调节中作用的研究进展作一综述。

1 胆汁酸的合成与转运

胆汁酸是胆固醇在体内的主要代谢产物[4]。直接以胆固醇为原料合成的胆汁酸称为初级胆汁酸，包括胆酸和鹅脱氧胆酸。初级胆汁酸在肠道中经过脱羟作用生成次级胆汁酸，包括脱氧胆酸和石胆酸等。胆汁酸还可分为游离胆汁酸和结合胆汁酸两类,游离胆汁酸包括胆酸、鹅脱氧胆酸、脱氧胆酸、石胆酸等。当游离胆汁酸与甘氨酸或牛磺酸结合时，形成结合胆汁酸。肝脏是体内惟一能合成初级胆汁酸的器官，其合成通路有两条，即经典通路和替代通路。经典通路又称中性通路，是主要的胆汁酸合成途径，这条通路由胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)启动，经由另一个关键酶胆固醇12α-羟化酶(CYP8B1)作用最终生成胆酸[5]。替代通路又称酸性通路，由线粒体固醇27-羟化酶(CYP27A1)启动，经由胆固醇25α-羟化酶作用最终生成鹅脱氧胆酸[6]。

胆汁酸在肝脏合成后，通过胆盐输出泵(BSEP)、多药耐药性相关蛋白2(MRP2)从肝细胞内泵入胆小管，其中BSEP运输单价胆汁酸、MRP2运输二价胆汁酸[6]，最终胆汁酸汇入胆囊储存。进餐后，胆囊在胰酶分泌素作用下收缩，胆汁酸排入十二指肠，继而发挥生理功能。游离胆汁酸在小肠可通过简单扩散被重吸收，而结合胆汁酸主要在回肠通过胆汁酸转运体(ASBT)被主动重吸收，进入小肠黏膜细胞，继而与胆汁酸结合蛋白(IBABP)结合，再由胆酸转运蛋白(OSTα/β)转运到门静脉。在牛磺胆酸钠协同转运肽(NTCP)和有机阴离子转运肽(OATP)介导下，胆汁酸重新被肝细胞摄取。重新摄取后的胆汁酸，会转变为结合胆汁酸，再次被分泌到胆小管，参与胆汁形成。此过程即胆汁酸的肝肠循环[7]。在经历肝肠循环后，只有约5%胆汁酸会经粪便排出体外，而这部分会通过肝脏从头合成进行补充[8]。

2 FXR的结构、功能及其在胆汁酸合成与转运中的调节作用

2.1 FXR的结构和功能 FXR属于核受体超家族成员，具有典型的核受体结构，包括氨基酸配体非依赖的转录活化域、DNA结合域、铰链区、配体结合域和羧基端配体依赖的转录活化域等。FXR最早是从大鼠肝脏cDNA文库筛选得到的，起初被认为是孤儿核受体。目前，FXR基因已在人、鼠等多个物种成功克隆。当配体与FXR的配体结合域结合后，核受体构象发生变化，DNA结合域结合到靶基因启动子上的FXR反应元件，从而发挥转录调节作用。研究证实，胆汁酸是FXR的内源性配体，对胆固醇稳态具有调节作用，因此FXR也被称为胆汁酸受体。胆汁酸与羧基端配体依赖的转录活化域结合可激活FXR，从而影响其下游靶基因表达，调节胆汁酸的生成、分泌、重吸收以及胆汁酸和胆固醇的稳态平衡，在胆汁酸代谢通路中发挥重要的调控作用[2]。其中，鹅脱氧胆酸是FXR最有效的配体之一[2]。

2.2 FXR对胆汁酸合成的调控作用 CYP7A1、CYP8B1、CYP27A1是胆汁酸合成通路中具有关键性作用的酶。其中，CYP7A1是胆汁酸合成经典通路的限速酶，在人体内的表达局限于肝脏，属肝脏特异性微粒体细胞色素P450酶[9]，可催化胆固醇的7α羟化反应。CYP8B1是胆汁酸合成经典通路的另一个关键酶，具有与CYP7A1氨基酸序列39%的一致性[10]，分布在多种组织器官中，其作用随着分布部位不同而不同，如在肾脏中可参与甾体生成、在肝脏中可参与胆汁酸生成。CYP27A1启动胆汁酸合成的替代途径，胆固醇经这条途径被氧化，最终生成CDCA。

核受体FXR通过两条通路调控CYP7A1、CYP8B1、CYP27A1这三个关键酶。在肝脏中，核受体FXR与胆汁酸结合，直接诱导小分子异源二聚体伴侣(SHP)，而SHP与肝受体类似物1(LRH-1)结合，从而抑制CYP7A1转录。此外，SHP还可通过肝细胞核因子4α，使CYP27A1、CYP8B1转录水平下降[11]。在肠道中，核受体FXR被胆汁酸激活后，可诱导成纤维母细胞生长因子(FGF15/19)表达和分泌[12]，通过血液循环到达肝脏，与成纤维细胞生长因子受体4结合，激活JNK信号通路，从而抑制CYP7A1转录。有研究还发现，胆管细胞中的CYP27A1表达同样会被FGF15/19的活化所抑制[13]。

2.3 FXR对胆汁酸转运的调控作用 FXR在胆汁酸的肝肠循环中通过调节胆汁酸转运体表达，影响胆汁酸转运。目前认为，FXR可调节与胆汁酸有关的转运体包括分布在肝脏的胆汁酸转运体(如BSEP、MRP2、MDR3、NTCP)[14]、分布在回肠的胆汁酸转运体(如ASBT、IBABP)以及在肝脏和回肠均有分布的胆汁酸转运体(如OSTα/β、OATP等)[15]。

2.3.1 FXR对分布在肝脏的胆汁酸转运体的调控作用 BSEP是胆汁酸在肝脏中的主要转运体之一，主要作用是通过肝细胞胆管膜转运胆盐[16]。研究表明，BSEP被抑制或者表达下调，会导致胆汁淤积，不仅与胆石症的发生密切相关，严重时还会引起肝脏损伤[17]。BSEP启动子上有可与FXR直接结合的反应元件(IR-1)，因而受到FXR的直接调控。使用经典的FXR抑制剂，如GW4064，会使BSEP表达降低[18]。

MRP2属于多药耐药相关蛋白家族，主要分布于肝细胞基底膜上，能促进肝脏中胆汁的分泌[19]，MRP2表达下调会引起胆汁淤积，进而导致肝脏损伤。另外，MRP2表达下调时，会引起炎症细胞因子过度释放，也会造成肝脏损伤[20]。在MRP2转录起始位点上游有一个特殊序列，其能与FXR结合形成异二聚体，在胆汁淤积状态下，FXR使MRP2的表达水平上升，加快胆汁酸排出[21]。

MDR3是ATP依赖型转运体，位于肝细胞胆管膜，通过消耗ATP将肝小叶胆管膜内的磷脂酰胆碱转移到膜外。MDR3的启动子上也有与FXR直接结合的标志性序列IR-1。有研究发现，当对原代人肝细胞使用经典的FXR激动剂GW4064或CDCA时，MDR3 mRNA表达明显上调，提示转运体MDR3很可能受FXR的直接调控[22]。李琦等[23]在研究茵栀黄注射液的作用机制时发现，茵栀黄注射液可通过FXR促进MDR3 mRNA和蛋白表达来调控肝脏胆汁酸代谢，故通过FXR调控MDR3表达来治疗胆汁淤积性疾病是可行的。

NTCP位于肝细胞的基底膜侧，是第10个溶质转运蛋白家族成员之一，负责促进肝细胞吸收胆盐，在胆汁酸的肝肠循环过程中发挥重要作用[24]。在高血脂大鼠胆固醇代谢机制的研究中发现，FXR通过诱导SHP表达抑制胆汁酸合成的同时，作为FXR靶蛋白的NTCP表达亦被抑制，并与FXR表达变化相反。在大鼠原代HepG2和COS肝细胞中亦发现，SHP激活与NTCP表达被抑制具有明显相关性。

2.3.2 FXR对分布在回肠的胆汁酸转运体的调控作用 在胆汁酸的肝肠循环过程中，ASBT是负责小肠对胆盐重吸收的重要转运体之一。虽然早期研究在大鼠体内未发现FXR对ASBT的调控作用，但近期在小鼠动物实验中发现，胆汁酸与FXR结合后可上调SHP表达，进而抑制LRH-1表达，而LRH-1表达被抑制又会下调ASBT表达[25]。另外，在家兔体内亦发现了同样的调节机制。

IBABP负责将胆盐从小肠细胞转运到肝内血液中，重吸收的胆盐经Na+共转运多肽和Na+依赖性离子/转运聚合肽作用，重新被肝细胞摄取。IBABP的启动子区域有与FXR特异结合序列IR-1，CDCA可通过激活FXR而诱导IBABP基因表达，然而FXR对IBABP的调控并不呈简单的正负关系。在FXR敲除的大鼠模型中发现，FXR对IBABP表达同时存在上调和下调两种作用相反的调控机制。虽然FXR对IBABP的调控机制尚未完全明确，但在结肠癌细胞和大肠癌细胞增殖机制的研究中均发现，FXR与IBABP表达均存在异常，因此理论上可通过配体类药物调控FXR表达，进而影响细胞中IBABP表达，最终达到治疗目的[26]。

2.3.3 FXR对分布在肝脏与回肠的胆汁酸转运体的调控作用 胆汁酸转运蛋白OSTα/β同时存在于肝脏和回肠两个部位，可参与胆汁酸转运，是胆汁酸循环的重要转运蛋白之一[27]。有研究表明，FXR与OSTα/β的表达可能存在调控关系，在发生胆汁淤积的个体中，会出现FXR诱导OSTα/β表达，从而促进肝脏排出多余胆汁酸的代偿性反应[28，29]。

OATP属于溶质载体超家族，是机体内重要的膜转运蛋白，广泛分布于胃肠道、肝脏、肾脏、血脑屏障，肝脏中主要有OATP1A2、OATP1B1和OATP1B3，是Na+依赖型胆汁酸转运体。研究表明，OATP表达受包括FXR在内的多种核受体调控，病理条件下OATP表达改变会导致相应靶器官中OATP转运物质蓄积，用药治疗时则会产生细胞毒性和药物不良反应[30]。

综上所述，核受体FXR与胆汁酸结合后，可抑制胆汁酸的合成和在肝脏的重吸收，促进胆汁酸在肝脏的分泌和在肠道的重吸收，从而对胆汁酸代谢起到调节作用。随着对FXR调控胆汁酸合成、转运研究的深入，通过FXR这一靶点，开发治疗相关疾病的药物已成为国内外研究的热点。FXR的激动剂或抑制剂有可能成为治疗胆汁淤积性疾病的潜在药物。