法尼酯X受体在消化系统肿瘤中的研究进展*

贺 琪 冯晨晨 时永全,#

西安医学院1(710021) 第四军医大学西京消化病医院肿瘤生物学国家重点实验室2

法尼酯X受体(FXR)是最早发现的胆汁酸受体，主要表达于肝脏、肠道等组织，在胆汁酸、胆固醇以及脂肪代谢中发挥重要作用。近年来，越来越多的研究表明FXR在消化系统恶性肿瘤中表达失调，并与肿瘤的多种恶性表型相关，可能参与了恶性肿瘤的发生、发展。本文就FXR在消化系统肿瘤中的研究进展作一综述。

胆汁酸是由是胆固醇经由肝细胞转化而来的代谢产物，不仅参与营养、脂肪和维生素的吸收、转运和分配，亦可作为一种信号分子激活其受体继而调节胆汁酸和胆固醇的代谢。目前已经明确的胆汁酸受体包括FXR、G蛋白偶联胆汁酸受体1(GPBAR1)(又称为TGR5)和1-磷酸鞘氨醇受体2(S1PR2)。作为配体的胆汁酸可包括游离胆汁酸如胆酸(CA)、脱氧胆酸(DCA)、鹅脱氧胆酸(CDCA)、石胆酸(LCA)和结合胆汁酸如牛磺胆酸(TCA)、牛磺石胆酸(TLCA)、甘氨脱氧胆酸(GDCA)等。胆汁淤积时，胆汁中的结合胆汁酸急剧增多，而游离胆汁酸减少，使细胞处于应激状态，线粒体代谢紊乱，激活细胞内一系列信号转导通路，促进癌症的发生、发展[1]。FXR作为胆汁酸的核受体，在转录水平调控胆汁酸盐输出泵(BSEP)的表达，并直接结合BSEP启动子上的反应元件IR-1，FXR被肠道中的胆汁酸刺激后，可诱导分泌以及合成成纤维母细胞生长因子19/15(FGF19/FGF15)，并与肝细胞表面的成纤维细胞生长因子受体4(FGFR4)结合后参与JNK信号途径，从而调控胆固醇7α羟化酶1(CYP7A1)来维持胆汁酸的稳态[2]。因此，FXR可能参与胆汁酸相关的消化道肿瘤的发生、发展。

一、FXR的结构和生理功能

FXR又称NR1H4，由Forman于1995年首先发现，是从大鼠肝脏cDNA文库中分离出的孤儿核受体。人FXR基因定位于12号染色体(12q23.1)，编码产物属于配体依赖性核转录因子。FXR蛋白质从氨基端到羧基端包括以下结构域：氨基端配体非依赖的转录活化域(AF1)、DNA结合域(DBD)、铰链区、羟基端配体结合域(LBD)、配体依赖的转录活化域(AF2)。FXR通常与视黄醛X受体(RXR)结合形成异二聚体，进而与靶基因启动子区相应的DNA元件相结合，调节靶基因的转录表达。不同种类胆汁酸对FXR的激活能力不同，对FXR的作用由强至弱依次为：CDCA>LCA=DCA>CA，亲水性的熊去氧胆酸(UDCA)对FXR无明显刺激作用[3]。

FXR在肝脏、肠道、肾中高表达，在心脏、卵巢、肾上腺等脏器中低表达[4-5]。激活FXR可诱导回肠胆汁酸结合蛋白(IBABP)和回肠胆汁酸转运蛋白(IBAT)的表达。FXR作为胆汁酸的核受体，是受配体依赖的转录因子，在肝组织中被激活后抑制细胞色素P450同工酶CYP7A1的表达，从而抑制胆汁酸的生成。此外，FXR的反应元件可直接与胆汁酸转运体BSEP结合，减少胆汁淤积。FXR调节胆汁酸的平衡，包括胆汁酸的合成、转运和肠道再吸收，以及其胞内游离浓度，降低胆汁酸的细胞毒性。FXR在调节脂类代谢中亦起有重要作用，可使过多的胆固醇逆向转运入肝，降低血浆胆固醇水平，或调节ATP结合转运蛋白表达，使肝脏胆固醇排入胆汁[6]。

二、FXR与肝癌

FXR在肝脏中的主要功能是通过对胆汁酸的合成、运输和转运进行调节，防止胆汁酸聚集引起毒性[7]。CYP7A1是胆汁酸生成的限速酶，小异二聚体配体(SHP)可抑制CYP7A1的表达。SHP是FXR的直接靶基因，FXR可通过诱导SHP的表达调控胆汁酸合成[8]。Yang等[9]的研究发现，敲除FXR的小鼠更易受外源性胆汁酸侵害，并在15个月时，所有性别的小鼠均发展成不同程度的肝脏肿瘤，而同龄野生型小鼠中并未发现肿瘤。Anakk等[10]的研究显示，在同时敲除FXR和SHP的小鼠中，胆汁酸水平急剧升高可导致Yap激活，而Yap是Hippo途径的核心成分，是肝癌发生的关键启动分子之一。Su等[11]的研究发现，FXR mRNA在肝癌组织中低表达，虽然其表达水平与患者的年龄、性别、血清甲胎蛋白水平、肿瘤结节数目、门静脉血栓形成以及有无肝硬化等因素无明显相关性，但FXR mRNA水平较低的患者肿瘤体积偏大、晚期患者多、肿瘤分化差、肿瘤多缺失包膜。进一步研究发现，在肝癌细胞中上调FXR后，可增加SHP的表达以及抑制肝癌细胞增殖。Kumagai 等[12]的研究发现，FXR在正常肝组织和慢性肝炎、肝硬化组织中表达较高，高表达FXR的小鼠能耐受化学试剂的诱导而不发生肝癌。Huang等[13]进行的细胞学实验结果显示，FXR过表达能抑制肝癌细胞体外增殖和裸鼠移植瘤生长，并同时抑制mTOR/s6K信号通路，而雷帕霉素能进一步增强FXR的抑瘤效应。

三、FXR与胆管癌

胆管癌发生的病因目前尚无明确定论，当发生因胆汁淤积时引起的原发性硬化性胆管炎(PSC)和肝内胆管结石后，可能会引起毒性胆汁酸积累，增加胆管癌的发生风险，肝内的胆汁淤积并不直接诱发癌变，而是促进诱导胆管细胞炎症和增殖，进而共同发生致癌作用[14]。Dai等[15]采用免疫组化研究发现，FXR在正常胆管组织中高表达。此外，用游离胆汁酸和FXR受体激动剂GW4064共同刺激胆管癌细胞，可显著抑制胆管癌细胞增殖。Lv等[16]研究了FXR在胆管癌组织中的表达与患者临床病理特征的关系，发现FXR缺失与肿瘤大小、淋巴结转移、血管侵犯、肿瘤数目、肿瘤分化程度相关，且FXR低表达预示患者预后较差。此外还发现，在CA19-9阴性的胆管癌患者中，FXR较低的患者复发时间更短。进一步对97例胆管癌患者行免疫组化的结果表明，FXR在胆管癌组织中的表达水平与白细胞介素-6(IL-6)水平呈负相关。IL-6可与其在细胞膜上的受体IL-6R结合后作用于靶细胞，介导激活JAK-STAT通路后可增强小鼠肝细胞肿瘤的增殖能力[17]。Wang等[18]的研究发现，使用FXR 激动剂GW4064和CDCA联合顺铂刺激胆管癌细胞后，细胞的存活率显著降低。与单纯使用顺铂相比，GW4064联合顺铂可显著诱导胆管癌细胞凋亡，并降低胆管癌细胞中Bcl-xL蛋白的表达。而将Bcl-xL质粒转染细胞后，外源性Bcl-xL过度表达可抑制GW4064和顺铂共同诱导的细胞凋亡。提示FXR激动剂通过抑制Bcl-xL表达，进而促进顺铂的细胞毒性。

四、FXR与胰腺癌

胰腺癌发病隐匿，进展迅速，早期诊断困难，预后较差。Giagins等[19]的研究通过免疫组化染色发现，胰腺癌组织中FXR表达较非肿瘤组织中明显升高，且FXR高表达与肿瘤病理分期、肿瘤大小、淋巴结转移以及生存时间密切相关，肿瘤组织中高表达FXR者的生存时间较低表达患者明显延长。

五、FXR与结肠癌

高脂饮食引起的胆汁酸代谢增加可能会增加结肠癌的发生风险，而肠道慢性炎症是结肠癌患者的促进因素。FXR作为胆汁酸的天然受体，在胆汁酸和肠道炎症的调节中起有极为重要的作用[20]。Mühlbauer等[21]的研究发现，结合胆汁酸可刺激核因子-κB(NF-κB)通路，调节炎性因子表达，导致结肠上皮细胞异常增殖。Lax等[22]使用系统定位以及对75例结肠癌患者的FXR免疫组化分析发现，FXR表达水平从回肠末端到乙状结肠逐渐下降，在回肠末端表达最强。结肠癌组织中FXR的表达明显低于癌旁非癌黏膜组织，FXR表达水平与肿瘤分期和临床预后呈负相关，但与患者年龄和性别无关。Maran等[23]将APC基因突变(APCmin)的小鼠作为模型，采用结肠致癌物氧化偶氮甲烷(AMO)诱导小鼠产生结肠腺瘤和结肠癌，在敲除FXR的小鼠中，57%的雄鼠和43%的雌鼠最终发展为结肠癌，且小鼠结肠腺瘤的类型和数量均有不同程度增加。进一步研究发现，FXR缺失小鼠与野生型小鼠相比，结肠黏膜中活化的中性粒细胞数量和黏膜浸润增加，并促进Wnt信号通路活化。 Bailey等[24]检测了FXR在238例正常结肠组织、32例结肠息肉和159例结肠癌组织中的表达，发现FXR在结肠癌组织中的表达水平显著降低。进一步研究发现，FXR基因在结肠癌细胞株中发生了甲基化，而在结肠癌细胞株中去除甲基化可恢复FXR的表达，进而抑制结肠癌细胞的上皮间质转化。Fu等[25]的研究发现，经FXR激动剂GW4064、FexD、OCA刺激后，FXR显著上调，结肠癌干细胞基因Lgr5和Olfm4的表达水平下降了50%～90%，其中FexD不仅可降低Wnt依赖性癌症干细胞基因Ascl2表达，亦能阻断胆汁酸DCA诱导的结肠癌干细胞标记基因Lgr5表达。进一步研究显示敲除FXR基因可使野生型和APCmin/+小鼠结肠膜中Lgr5表达增加，提示激活FXR表达有可能成为干预结肠癌发生、发展的一种新型手段。

六、FXR与食管癌

Barrett食管是食管腺癌发生的最重要的危险因素，而Barrett食管与胃食管反流病息息相关。胃酸(盐酸和胃蛋白酶)和(或)十二指肠反流物(胆汁酸和胰腺分泌物)可能是引起食管黏膜损伤的有害因素。胆汁和酸的混合反流对食管黏膜的损害较单纯酸反流对食管黏膜的损害更为严重[26]。De Gottardi等[27]的研究发现，从正常食管到炎症性食管组织中，FXR表达逐渐增加，然而在食管腺癌中，FXR表达低于食管炎和Barrett食管但明显高于正常食管组织。采用FXR激动剂GW4064处理食管来源细胞后，其凋亡能力未出现明显改变。Guan等[28]亦得到了相似结果，并且发现FXR表达与肿瘤分级、肿瘤大小、淋巴结转移有关。进一步研究发现，敲除FXR能显著抑制食管癌细胞增殖，而胆汁酸刺激可增加FXR在食管癌细胞中的表达，并抑制维甲酸受体-β2启动子的活性，激活FXR/NF-κB信号通路，从而上调细胞增殖通路。

七、FXR与胃癌

胆汁酸长期反流入胃内，可改变胃内微环境。除自身的细胞毒性外，胆汁酸还可作为信号分子通过激活FXR，调节下游信号通路和细胞功能，参与胃癌的发生、发展。Zhou等[29]的研究发现，FXR在胃癌细胞中的蛋白表达水平较正常细胞升高。Yu等[30]采用免疫组化染色法发现胃癌组织中尾型同源盒2(CDX2)mRNA表达水平与FXR和黏蛋白2 (MUC2) mRNA水平呈正相关。CDX2在胃黏膜肠化生组织中表达升高，而在发育不良和胃癌组织中表达降低。下调FXR表达可减弱胆汁酸增强的CDX2转录活性。MUC2在正常胃黏膜中无表达，在胃黏膜肠化生和胃癌中均表达升高。FXR和NF-κB介导了胆汁酸调控胃上皮细胞CDX2和MUC2的表达，从而参与胃癌的发生、发展。

八、小结和展望

综上所述，FXR在肝癌、胆管癌、结肠癌和食管癌中表达下降，其能在一定程度上抑制肿瘤细胞生长。但FXR在胃癌细胞中的表达较高，对胃癌细胞的效应尚未明确，提示FXR对肿瘤的作用具有组织特异性。总体而言，FXR发挥抑癌效应，其可能的机制与调控mTOR通路、Hippo通路、NF-κB通路和细胞凋亡等有关。由于FXR是胆汁酸在体内的主要受体，加之FXR激动剂不断推陈出新，深入探讨FXR与消化系统肿瘤的关系，明确FXR作为靶点调控消化系统肿瘤发生、发展的价值，将具有良好的科学意义和临床应用前景。