維生素D受體變異對下游靶基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的研究進展

李寶群，劉 剛，關(guān)麗華

（1.承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000；2.承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院）

維生素D 受體(vitamin receptor,VDR)是介導(dǎo)1,25(OH)2D3VD（維生素D的活性形式）發(fā)揮生物效應(yīng)的核受體。VD與VDR結(jié)合后可與靶基因上游啟動子區(qū)或調(diào)控區(qū)域上的特定DNA序列相結(jié)合，進而對靶基因的轉(zhuǎn)錄表達進行調(diào)控[1]。研究表明，VDR在藥物代謝、轉(zhuǎn)運及藥物療效中起關(guān)鍵作用[2]，而造成個體對藥物代謝、療效及腫瘤易感性的差異與基因多態(tài)性密切相關(guān)[3]，因而對VDR變異的研究也就成為近年來研究的熱點。本文在轉(zhuǎn)錄水平上論述VDR的變異對藥物代謝酶CYP3A4的影響。

1 VDR的結(jié)構(gòu)染色體定位和分布

人類VDR基因位于常染色體12q13-14，其基因組DNA全長45kd，由9個外顯子和8個內(nèi)含子組成[1]，VDR廣泛分布于體內(nèi)各組織細胞中。在腸道、腎臟、骨骼分布最多，另外，腫瘤組織中也有一定的表達[3]。

2 VDR對下游靶基因轉(zhuǎn)錄的影響

VDR被其配體結(jié)合后，以VDR-RXR異二聚體復(fù)合物的形式與VDRE結(jié)合,調(diào)控下游一系列靶基因的轉(zhuǎn)錄，如骨鈣蛋白，參與骨的形成和骨化；調(diào)節(jié)癌基因、抑癌基因，在VDR所激活的眾多靶基因中，VDR還在藥物代謝、轉(zhuǎn)運療效中起關(guān)鍵作用。研究表明，VDR可以調(diào)控Ⅰ相藥物代謝酶基因（包括CYP450超家族）[4]，VDR在腸道表達較多，在腎臟、肝臟有中等程度的表達，這些都是藥物吸收、轉(zhuǎn)運、代謝及排泄的重要器官，由此我們可以這樣認為，VDR數(shù)量和/或質(zhì)量的改變，都可能對臨床上藥物代謝、療效和相互作用有深遠的影響。

3 VDR靶基因-藥物代謝酶CYP3A4

CYP3A4定位于7號染色體，主要分布在肝臟和腸道，它是3A家族含量最多的，臨床上近60%的藥物，內(nèi)外源性物質(zhì)以及一些前致癌物的代謝都是通過CYP3A4來實現(xiàn)的[5]。研究表明，CYP3A4在人體中的表達存在30倍的差異，這些差異除了造成許多藥物生物利用度和清除率的不同之外，還可能導(dǎo)致機體對一些內(nèi)外源性物質(zhì)毒性反應(yīng)的差別，從而使得人群對某些腫瘤的易患性不同[6]，但是迄今為止，在中國人發(fā)現(xiàn)的CYP3A4的SNP，或頻率過低，或缺乏顯著的功能意義，都不足以解釋這種巨大的個體差異[6-8]。鑒于CYP3A4蛋白表達和CYP3A4 mRNA具有密切關(guān)系，表明影響CYP3A4表達差異來自于轉(zhuǎn)錄水平，所以，目前CYP3A4個體活性差異的研究主要集中在其誘導(dǎo)機制方面。PXR、CAR、VDR作為核受體都可以誘導(dǎo)CYP3A4[9-10]，以往人們認為，CYP3A4的誘導(dǎo)主要來自PXR，而CAR、VDR相對較弱，然而小腸中CYP3A4活性或個體差異與肝臟中CYP3A4活性并不相關(guān)，所以也就不能相互反映，經(jīng)靜脈給藥反映的是肝臟CYP3A4活性，口服吸收的藥物反映的才是肝臟及腸道中的整體CYP3A4活性[10-12]。以上研究表明，VDR在腸道中對CYP3A4的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)占有重要地位，那么VDR受體的基因多態(tài)性也可能成為CYP3A4個體差異的一個原因。

4 VDR的基因多態(tài)性

4.1 概述 VDR的基因多態(tài)性, 分別對應(yīng)限制性內(nèi)切酶BsmI、ApaI、TaqI、FokI、Tru9I的酶切位點，一般用b、a、t、f表示存在這四種內(nèi)切酶多態(tài)性位點，用B、A、T、F表示缺乏這四種內(nèi)切酶位點。ApaI和BsmI的位點位于第8和第9外顯子之間的內(nèi)含子內(nèi)。TaqI位于第9外顯子中，由T→C的突變使密碼子ATT變?yōu)锳TC，因而使VDR蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。FokI位點位于VDR基因外顯子2處。人類VDR基因有兩個潛在的起始轉(zhuǎn)錄點, FokI位點多態(tài)性是由于外顯子2上的第1個起始密碼子ATG上的T-C變異形成的。正常VDR基因編碼427個氨基酸，F(xiàn)okI變異使VDR翻譯從第2個密碼子開始，結(jié)果翻譯出的蛋白質(zhì)少3個氨基酸，為424個氨基酸[13]。

4.2 VDR基因多態(tài)性與腫瘤相關(guān)性的研究 VD3除有經(jīng)典的為人所熟知的作用外，還具有抗腫瘤的作用，其機制現(xiàn)已明確。VD3能夠抑制前癌基因表達，促進細胞分化、抑制增殖及誘導(dǎo)凋亡，然而還有一個現(xiàn)在日益受到重視的化學(xué)性保護作用，也就是VD3作為維生素D受體的天然配體與之結(jié)合后，通過激活其下游靶基因，如前面所述，細胞色素氧化酶CYP3A4作為VDR的下游靶基因，mRNA轉(zhuǎn)錄和蛋白表達受到誘導(dǎo)，CYP3A4對內(nèi)外源性物質(zhì)，尤其是一些前致癌物進行代謝分解繼而排出體外，從而起到抗腫瘤的作用。Wong等研究了890例對照與217例病例的VDR FokI BsmI、ApaI、TaqI、FokI基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)與攜帶FF基因者相比，攜帶Ff與ff基因型者，其患結(jié)腸癌的危險性分別增加了51%和84%。Park等的研究也得出了相似的結(jié)論[14-15]。新的研究表明，VDR可與膽酸、石膽酸（LCA）結(jié)合，目前已明確石膽酸為結(jié)腸致癌物，在大腸癌的發(fā)生、發(fā)展進程中起重要作用。高脂飲食會增加膽酸的合成與分泌，石膽酸較少經(jīng)腸肝循環(huán)吸收，大多進入結(jié)腸滯留，故致癌作用較強，但是腸道中的CYP3A4可以代謝石膽酸為水溶性物質(zhì)，經(jīng)ABC轉(zhuǎn)運體排出體外[16]。我們可以設(shè)想，由于VD3與VDR結(jié)合后激活下游靶基因CYP3A4的轉(zhuǎn)錄，所以，VDR的具有功能意義的變異很可能引起其下游靶基因CYP3A4mRNA和CYP3A4蛋白表達的改變。這些都暗示了大腸腫瘤發(fā)生、發(fā)展、治療及預(yù)后與維生素D受體有關(guān)。

5 VDR基因多態(tài)性與腫瘤相關(guān)的可能機制

關(guān)于VDR的基因多態(tài)性與腫瘤關(guān)系的機制，目前普遍認為1,25(OH)2D3及其類似物是通過VDR介導(dǎo)把腫瘤細胞的生長周期固定在G0/G1期,阻止其進入S期,抑制腫瘤細胞的增殖[17]。VDR的表達情況必將影響VitD的抑癌效應(yīng)。BsmI、ApaI、TaqI主要位于3′端,已知3′端非翻譯區(qū)控制著mRNA的穩(wěn)定性,這些多態(tài)性可能改變了VDRmRNA的表達水平,使VDR蛋白在數(shù)量和活力上均有所不同。而針對大腸癌與VDR起始密碼子區(qū)的FOKI突變密切相關(guān)，F(xiàn)OKI為外顯子2上（5′端）的第一個起始密碼子ATG的T-C變異形成，DNA推定的翻譯起始密碼子是高度保守的，所以，此區(qū)一旦發(fā)生突變，大多具有功能意義，這就提示VDR基因第二外顯子(exon)多態(tài)性可能影響人VDR蛋白質(zhì)的功能[13]。有文獻報道，此突變可以使骨密度增加，人體身高等發(fā)育指數(shù)均較未突變者為高[18-19]。腫瘤相關(guān)性方面所作的研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)F突變型結(jié)腸腫瘤易患性比Ff和ff基因型者顯著降低。FOKI位點的突變純合子結(jié)腸腫瘤發(fā)病率較低，結(jié)合VD3的抗腫瘤尤其是結(jié)腸腫瘤作用，那么其機制可能是因為FOKI位點的突變較野生型轉(zhuǎn)錄活性要高，上調(diào)了CYP3A4mRNA和CYP3A4蛋白表達，使得人體腸道對內(nèi)外源性物質(zhì)尤其是石膽酸這種大腸致癌物的解毒作用增加，抑或是VDR變異導(dǎo)致了其它的下游靶基因，如一些癌基因、抑癌基因及其產(chǎn)物的變化，從影響了細胞的增殖調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，胃癌及大腸癌中Hsp70、Hsp90呈高表達[20]，而特異地抑制Hsp90基因表達，腫瘤細胞不但出現(xiàn)增生抑制，而且誘導(dǎo)調(diào)亡?？赡艿脑蚴悄[瘤細胞生長活躍，蛋白質(zhì)合成增加，需要Hsp90作為“分子伴侶”來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定這一增殖過程，VDR位點也參與熱休克蛋白hsp90基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。最近的研究表明，在熱誘導(dǎo)條件下，野生型VDR對hsp90的表達有一定的抑制作用,而突變體的抑制作用更強[21]。這些研究結(jié)果都從不同方面支持VDR的變異可以影響某些腫瘤尤其是結(jié)腸腫瘤的易患性。

6 總結(jié)

VDR廣泛分布于體內(nèi)各組織細胞中，在骨代謝、細胞分化、拮抗腫瘤等方面發(fā)揮著重要作用。VDR有多個變異點，其變異與許多疾病有著重要關(guān)系。探索VDR 基因多態(tài)性對下游靶基因產(chǎn)生的影響，可以給今后研究臨床上一系列與CYP450酶有關(guān)的藥物代謝異常、毒副反應(yīng)、腫瘤發(fā)生及治療、預(yù)后提供機制上的理論指導(dǎo)。

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