PPARγ-CD36信号通路在巨噬细胞脂质代谢中的作用研究进展

赵晓杰，肖涵枝，刘冬梅，王海利，韩晓群

(1.宜春学院 化学与生物工程学院；2.江西省健康促进驿站；3.宜春学院 医学院，江西 宜春 336000)

巨噬细胞(macrophage)是一种吞噬细胞，是负责检测，吞噬和破坏病原体和凋亡细胞的细胞。巨噬细胞是通过单核细胞分化产生的，单核细胞在离开血液后会变成巨噬细胞[1]，其主要作用是吞噬病原体和参与免疫应答，属于多功能细胞，在脂肪组织中还能进行脂质代谢[2]。巨噬细胞参与了脂质稳态紊乱疾病如动脉粥样硬化、非酒精性脂肪肝(NAFLD)和肺泡蛋白沉积等的发病机制。在正常情况下，巨噬细胞通过表面清道夫受体(SR)摄取脂质，经过处理后从细胞中排出，从而阻止泡沫细胞的生成，SR的表达受到多种转录因子的调控[3]。

过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptors，PPRAs)家族转录因子是核激素受体超家族，在脂质代谢中起着重要作用[4]。PPARs这类受体只有与维甲酸X受体(RXR)结合后才会发生作用。目前发现的家族成员包括PPARα、PPARβ(也称为PPARδ)和PPARγ，其中PPARγ作为脂肪酸受体，可以通过调节参与脂质摄取的清道夫受体CD36和SR-A的表达，以及通过激活肝受体(LXRα)调节胆固醇流出基因(包括转运蛋白ABCA1和ABCG1)来实现胆固醇代谢作用[5]。清道夫受体CD36是一种表面糖蛋白，在多种细胞和组织中都有表达。PPARγ被认为是调控CD36表达的关键因子，在PPARγ缺失的细胞中，CD36的表达也相应下调，并且PPARγ介导的CD36信号通路在平衡脂质代谢过程中有着重要作用[6]。

1 巨噬细胞与脂质代谢

1.1 巨噬细胞的脂质代谢功能

巨噬细胞是一种位于组织内的白细胞，源自单核细胞，而单核细胞又源自骨髓中的前体细胞。巨噬细胞在脊髓动物体内参与固有免疫和适应性免疫应答。它的主要功能是以固定细胞或游离细胞的形式，吞噬死亡细胞、细胞残片及病原体，并激活淋巴细胞或其他免疫细胞，加快其对病原体的免疫应答。此外，在不同组织的巨噬细胞也表现出了独特的遗传表型，从而形成特异的转录产物，这表明不同组织定居的巨噬细胞群体具有特定功能，例如，脾红髓巨噬细胞参与铁的获取和代谢，肠内肌层巨噬细胞具有调节胃肠运动的功能等[7]。这些有益于器官的附加功能被称为“附属”功能。而在一些组织内巨噬细胞的辅助功能之一是脂质代谢。

脂质代谢是细胞中脂质的合成和降解，包括脂肪的分解或储存来获取能量以及结构和功能性脂质的合成[8]。其主要功能是将脂质运输到外周组织使用，或将脂质送回肝脏循环或清除。脂代谢途径主要有3种：外源性、内源性和逆向胆固醇转运。外源途径被用来处理膳食脂质，内源性途径是指肝脏合成脂质的过程，从组织中清除胆固醇并将其返回肝脏的过程称为胆固醇逆向转运[9]。巨噬细胞通过将胆固醇外排到高密度脂蛋白(HDL)参与胆固醇逆向转运过程。

巨噬细胞可通过胞吞作用、吞噬作用和清道夫受体介导的途径来吸收低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白(VLDL)以及氧化脂蛋白。这些摄取的脂类在溶酶体中被消化，产生游离胆固醇和游离脂肪酸，游离胆固醇可在内质网(ER)中重新酯化为胆固醇脂肪酸酯，使其以脂滴形式储存在胞浆中，形成泡沫细胞的“泡沫”[10]。细胞中胆固醇的积累会导致多种转录因子的激活，包括肝脏X受体α和β(Lxra，Lxrb)，维甲酸X受体(RXR)和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)家族成员PPARα和PPARγ。Lxr和Rxr形成异源二聚体，并且这些转录因子上调ATP结合盒转运体A1(ABCA1)和ABCG1的表达，使转运蛋白调节游离胆固醇向低脂的载脂蛋白ApoA-I和其他低脂载脂蛋白流入，最终形成成熟的高密度脂蛋白。肝脏和肠道也分泌低脂的ApoA-I，这是由位于外周组织和巨噬细胞的转运蛋白通过胆固醇外流在循环中形成的。获取胆固醇会产生成熟的HDL[11]。胆固醇会被肝脏选择性地从颗粒中去除，多余的胆固醇随后被排泄到胆汁中，而缺乏脂质的高密度脂蛋白被水解或返回到循环中再次利用。

1.2 泡沫化巨噬细胞

泡沫细胞是一种含有大量脂肪的巨噬细胞，也是导致动脉硬化的一种原因，并可能进一步导致心脏病和脑梗塞。在动脉粥样硬化疾病中，泡沫细胞是最早可见的病变特征[12]。

研究发现，通过清道夫受体摄取氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)可以触发巨噬细胞形成泡沫细胞。目前B类清道夫受体CD36作为巨噬细胞摄取ox-LDL的关键介质受到了最广泛的关注，其在高脂血症、炎症、内皮功能障碍、巨噬细胞迁移、泡沫细胞形成和血栓形成等方面具有重要作用，这些与动脉粥样硬化病变的发生和发展有明显的关系[13]。CD36参与了脂肪代谢的多个过程，包括膳食脂肪的摄入、脂蛋白的产生和运输、脂肪的利用、储存和脂解。

巨噬细胞摄取的低密度脂蛋白通过激活核激素受体PPARγ来增加CD36的表达，PPARγ是调节CD36表达的转录因子。由于摄取ox-LDL促进了细胞对ox-LDL的进一步摄取，这种正向循环可能加速了动脉内膜中泡沫细胞的形成。通过激活核转录因子孤核受体4(TR4)和PPARγ，脂肪酸及其代谢产物如13羟基十八碳二烯酸(13-HODE)可在转录水平上调CD36的表达，从而促进ox-LDL的细胞摄取并导致泡沫细胞形成[14]。

2 PPARγ-CD36通路调节脂质代谢

PPARγ是脂质激活核受体超家族成员，在细胞增殖、分化和炎症的转录调控中起着公认的作用，也在脂质代谢中起着重要作用。该受体受脂肪酸代谢物的调节，并可作为转录因子，形成与维甲酸X受体(RXR)结合的异源二聚体，并结合靶基因启动子区的特异PPAR应答元件[15]。 PPARγ在多种组织中广泛表达，包括肺中的巨噬细胞和树突状细胞。PPARγ在肺泡巨噬细胞中高表达，并由CSF-2信号诱导，是肺泡巨噬细胞的发育和维持所必需的。PPARγ也在肝库伯细胞和脾红髓中表达，但表达水平较低。目前PPARγ在这些细胞稳态条件下的作用仍然未知。脂肪酸受体PPARγ最突出的作用是胆固醇代谢，PPARγ可调节动脉粥样硬化斑块中巨噬细胞的脂质聚集，可通过调控巨噬细胞表面清道夫受体以及调节胆固醇外排基因来参与脂质代谢过程[16]。

巨噬细胞表面清道夫受体可摄取脂质，其中CD36属于B类清道夫受体，其胞外片段为行使功能的区域，具有许多配体结合部位[17]。CD36可以维持正常脂质代谢，是介导脂质内吞的关键性受体，CD36能通过干预巨噬细胞内胆固醇的流出促进动脉粥样硬化，此外CD36还是游离脂肪酸的转运体，存在于脂肪酸代谢的各种组织细胞表面，介导多种细胞对脂肪酸的摄取及酯化，在细胞脂质代谢和能量代谢发挥了重要作用。

CD36可与乙酰化低密度脂蛋白(ac-LDL)和氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)等结合，暴露于oxLDL可显著诱导CD36 mRNA表达，CD36 mRNA表达的诱导伴随着CD36蛋白的增加[18]。而oxLDL诱导CD36的机制是由于其激活了转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体PPARγ，在分子水平上，内化的oxLDL提供作为PPARγ配体的氧化脂肪酸，从而诱导基因如CD36和LXRα(NR1H3)，导致HDL生成增加和胆固醇转逆转运[19]。PPARγ配体(15脱氧前列腺素J2和噻唑烷二酮TZD类降糖药)也可以增加CD36的表达。PPARγ的转录激活上调CD36的表达，CD36的表达随着单核细胞分化为巨噬细胞而增加，佛波酯(Phorbol esters)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)和白细胞介素4(IL-4)也被证明能增加单核/巨噬细胞中CD36的表达，诱导CD36响应这些不同的刺激也依赖于PPARγ的表达和激活[20]。在PPARγ缺失的情况下，CD36的表达几乎不可检测，过度激活PPARγ，会促进CD36的表达增加，促进对oxLDL的进一步摄取，导致巨噬细胞胆固醇酯的积累，最终形成泡沫细胞[21]。

3 分枝杆菌感染通过PPARγ-CD36通路影响脂

质代谢

分枝杆菌感染过程中PPARγ表达的增加对巨噬细胞的脂质代谢和炎症反应具有重要意义。研究表明，分枝杆菌感染显著增加人和小鼠巨噬细胞中PPARγ的表达，用牛卡介苗(BCG)或结核分枝杆菌感染巨噬细胞，会引起体内和体外肺中巨噬细胞PPAR表达的时间依赖性增加[22]。感染后2 h ，PPARγ表达明显增加，感染后24小时达到最大水平。病原菌引起的宿主细胞脂质代谢失调是分枝杆菌感染发病机制中的一个重要特征，通过分枝杆菌诱导的脂滴形成来调节宿主脂质代谢在结核病和麻风病中是重要的[23]。分枝杆菌的生存和生长在很大程度上依赖宿主脂质，泡沫样巨噬细胞在肺结核发病机制中起着重要作用，无论是在巨噬细胞感染的初始阶段还是在肉芽肿中。在分枝杆菌感染中已经观察到增加的清道夫受体包括MARCO、巨噬细胞清道夫受体CD36的表达，并导致感染细胞中的宿主衍生氧化脂质的增加和积累[24]。

作为B类清道夫受体家族的一员，CD36可以识别多种内源性有害分子(如ox-LDL)，从而激活无菌性炎症。尽管这一过程最初是为了消除有害分子，但持续性炎症导致了一系列慢性代谢紊乱，包括动脉粥样硬化、2型糖尿病和阿尔茨海默病。因此CD36的上调与慢性炎症和动脉粥样硬化的发生发展密切相关。巨噬细胞清道夫受体介导ox-LDL的摄取，正常生理状态下，巨噬细胞通过清除血管壁上的修饰脂蛋白来维持体内稳态；在分枝杆菌感染的病理状态下，PPARγ介导的CD36表达增加，巨噬细胞持续摄取ox-LDL导致泡沫化[25]。用脂肪酸合成酶抑制剂C75(PPARγ靶向)治疗已显示出明显抑制分枝杆菌感染引起的脂滴形成。

感染BCG或甘露糖修饰的脂阿拉伯糖(ManLAM)刺激的巨噬细胞中PPARγ的表达依赖于TLR2信号[26]。BCG以TLR2依赖性方式诱导NF-κB活化和PPARγ表达增加，BCG触发的脂质体生物合成增加受PPARγ拮抗剂GW9662抑制，但不受NF-κB抑制剂JSH-23抑制。BCG感染在体外诱导巨噬细胞CD36表达增加。此外，CD36在BCG感染的巨噬细胞中与TLR2共同免疫沉淀，表明其在BCG信号传导中与TLR2相互作用[27]。用CD36中和抗体预处理可显著抑制BCG诱导的PPARγ表达，脂质体形成和PGE2产生。 CD36参与巨噬细胞中BCG诱导的脂质体形成减少进一步证实了CD36参与脂质体形成，CD36-TLR2的协同作用和信号传导区室化，通过PPARγ依赖性和NF-κB依赖性途径转移了宿主应答信号，导致巨噬细胞脂质蓄积增加和巨噬细胞应答的下调[28-29]。

4 结论与展望

PPARγ介导的CD36信号通路在巨噬细胞脂质代谢过程中有着重要作用，是脂质稳态和免疫稳态的重要调节信号。巨噬细胞在脂质代谢和脂质相关疾病的发病机制中起着重要作用，脂质代谢的紊乱会引起一系列代谢并发症，目前我们还未完全了解发病机制。PPARγ是CD36信号转导的靶点，它可能为脂质代谢的有益控制提供潜在的替代物的开发[30]。虽然CD36在体内泡沫细胞形成过程发挥的作用存在争议，CD36仍然有着作为动脉粥样硬化和代谢综合征其他并发症的治疗靶点的潜力，也有望成为抗结核分枝杆菌感染的治疗靶点之一。