PPARγ功能與疾病關(guān)系研究進展

馬晶晶，章 濤

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院貴州省細胞工程重點實驗室，貴州遵義 563003)

過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferatoractivated receptors，PPARs)是一類由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子，屬II型核激素受體超家族成員，包括PPARα、β/δ、γ 3種受體亞型。通常，PPARs與維甲酸類受體(RXR)形成異二聚體并招募共抑制蛋白復(fù)合物與之結(jié)合，抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄，當PPARs與配體結(jié)合被激活后，此異二聚體釋放共抑制蛋白并結(jié)合輔激活蛋白，然后與所調(diào)節(jié)基因的啟動子上游過氧化物酶體增殖物反應(yīng)元件(peroxisome proliferator response element，PPRE)結(jié)合，從而發(fā)揮對靶基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用，并由此實現(xiàn)其諸多不同的生物學(xué)作用。PPRE通常是含有一個核苷酸間距的正向重復(fù)序列，不同物種來源的PPARs反應(yīng)基因的PPRE序列略有差異，其中人PPRE的共有核苷酸序列為AGGTCA-N-AGGTCA。

自上世紀90年代陸續(xù)發(fā)現(xiàn)幾種PPARs受體以來，由于PPARs所顯現(xiàn)出的重要作用，使得圍繞PPARs受體功能和配體篩選研究成為生物醫(yī)學(xué)和藥理學(xué)研究的前沿熱點。大量研究表明，PPARs與肥胖、心血管病、糖尿病、高血壓及腫瘤等疾病的轉(zhuǎn)歸有密切的關(guān)聯(lián)，使得PPARs有望成為治療上述常見頑疾的新的藥物靶標［1－3］。本文現(xiàn)就PPARγ與疾病關(guān)系的研究進展做一綜述。

1 PPARγ的結(jié)構(gòu)與組織分布

人類PPARγ基因位于第3號染色體p25區(qū)域，由于選擇的啟動子和可變剪切方式的不同，PPARγ基因可轉(zhuǎn)錄生成4種不同的PPARγ mRNA，但僅能翻譯出2種蛋白，分別稱其為 PPARγ1 和 PPARγ2。其中，PPARγ 1 mRNA、PPARγ 3 mRNA和PPARγ 4 mRNA翻譯的蛋白相同，稱為PPARγ1;而PPARγ2 mRNA翻譯為 N-末端多30個氨基酸殘基的PPARγ2。PPARγ1表達見于大多數(shù)組織中，而PPARγ2主要分布于脂肪組織［4］。PPARγ有A～F 6個區(qū)域，分4個功能結(jié)構(gòu)域:氨基端結(jié)構(gòu)域是調(diào)節(jié)區(qū)(由A/B區(qū)形成)，MAPK可磷酸化此結(jié)構(gòu)域的某些絲氨酸殘基，磷酸化能抑制PPARγ的活性;DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA-binding domain，DBD)由C區(qū)形成，PPARγ通過此結(jié)構(gòu)域與PPRE結(jié)合而調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄;轉(zhuǎn)錄活性調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域由D區(qū)形成，許多核內(nèi)因子與此結(jié)構(gòu)域結(jié)合后可影響PPARγ的活性;配基結(jié)合結(jié)構(gòu)域(ligand binding domain，LBD)由E/F區(qū)形成，該結(jié)構(gòu)域在PPARγ信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中與配體結(jié)合，發(fā)揮啟動環(huán)節(jié)的作用［5］。

2 PPARγ激動劑與拮抗劑

PPARγ激動劑可分為天然激動劑和合成激動劑兩大類。天然激動劑包括:① 脂肪酸及其代謝衍生物:亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸等;② 前列腺素衍生物:15d-PGJ2、PGD2、PGA，其中15d-PGJ2是PPARγ較強的天然激動劑，激活濃度大約在微摩爾水平。合成激動劑包括:①抗糖尿病藥物:噻唑烷二酮類(Thiazolidinediones，TZDs)，如環(huán)格列酮、羅格列酮、吡格列酮、曲格列酮;②非甾體類藥物(非類固醇消炎藥):消炎痛、舒林酸、布洛芬等。PPARγ拮抗劑包括GW9662、L-764406、BADGE 等。

3 PPARγ的功能與疾病關(guān)系

現(xiàn)有的研究顯示，PPARγ的生物學(xué)功能復(fù)雜多樣，包括調(diào)控脂肪和糖代謝、能量平衡，抑制炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)腫瘤細胞分化和凋亡，抑制腫瘤血管生成，抗肝纖維化作用，抗動脈粥樣硬化，降血脂和降血壓，改善心功能衰竭和參與心室重構(gòu)等。

3.1 PPARγ與腫瘤 PPARγ在多種腫瘤細胞中均有表達，經(jīng)PPARγ的配體激活后，能抑制癌細胞的生長，如乳腺癌、胰腺癌、結(jié)腸癌、胃癌等［6］。Dong 等［7］研究表明，PPARγ 在胰腺癌PANC-1細胞上高表達，15d-PGJ(2)可以激活PPARγ從而抑制PANC-1細胞的生長并呈劑量依賴性。羅格列酮可以在體內(nèi)顯著抑制胰腺癌的生長，與對照組相比，羅格列酮治療組的增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及微血管密度(microvascular density，MVD)表達水平均大幅下降。這表明，抑制血管生成可能是PPARγ抑制腫瘤生長的機制之一。Gottfried［8］等發(fā)現(xiàn)吡格列酮可以通過降低培養(yǎng)基pH，降低耗氧量，增加乳酸分泌的方式調(diào)節(jié)前列腺癌細胞代謝來抑制其增殖。PPARγ激動劑HODE可以抑制結(jié)腸癌細胞增殖并誘導(dǎo)其凋亡，這一過程是通過PPARγ 途徑抑制 NF-κB 表達實現(xiàn)的［9］。此外，激活的PPARγ可通過抵抗Smad介導(dǎo)的上皮－間質(zhì)轉(zhuǎn)化進而抑制肺癌細胞的轉(zhuǎn)移［10］。He等［11］研究表明，羅格列酮呈劑量依賴性引發(fā)細胞周期G1期阻滯，誘導(dǎo)細胞凋亡，減少VEGF的表達，從而抑制人SGC-7901胃癌細胞生長、侵襲及血管生成，并且，上述效應(yīng)可被PPARγ拮抗劑GW9662完全逆轉(zhuǎn)。然而，也有研究顯示TZD類藥物的誘導(dǎo)細胞周期停滯于G0/G1期并不完全依賴于 PPARγ途徑［12－14］，其藥理機制有待進一步的研究。

3.2 PPARγ與動脈粥樣硬化 PPARγ 對動脈粥樣硬化的抑制作用主要表現(xiàn)為抑制炎癥反應(yīng)和調(diào)節(jié)細胞增生和遷移。PPARγ配體或激動劑可減少炎癥因子IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)的表達，抑制單核細胞/巨噬細胞轉(zhuǎn)錄因子AP-1、NF-κB和轉(zhuǎn)錄活化因子(Stat)的活性，顯示激活的PPARγ可調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化中的炎性反應(yīng)。此外，PPARγ能夠明顯抑制內(nèi)皮細胞細胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)、血管細胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule，VCAM-1)和金屬基質(zhì)蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)表達，這有助于抑制慢性炎癥，調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮功能，防止動脈粥樣硬化的形成。ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體A1/G1(ABCA1/G1)是介導(dǎo)巨噬細胞內(nèi)膽固醇外流的重要分子，A1轉(zhuǎn)運體受 PPARγ-LXR信號通路調(diào)節(jié)，Ozsa等［15］發(fā)現(xiàn)吡格列酮可增加ABCA1/G1的表達以增強巨噬細胞中膽固醇的外流，發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的作用。趨化因子Fractalkine(FKN)及其受體(FKN receptor，F(xiàn)R)在白細胞遷移及其在炎癥區(qū)域積聚的過程中起重要作用，Wan等［16］研究發(fā)現(xiàn)激活的PPARγ能夠抑制該信號的表達，可能有益于改善動脈粥樣硬化中的炎癥反應(yīng)。

平滑肌細胞增殖遷移是動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。Law等［17］研究表明，人和鼠的平滑肌細胞中都有PPARγ1mRNA和蛋白的表達，在體外培養(yǎng)的平滑肌細胞中加入15d-PGJ2或TZDs后，均可抑制平滑肌細胞增殖與遷移。在平滑肌細胞特異性PPARγ受體缺乏的LDLR－/－小鼠中，血管緊張素Ⅱ能導(dǎo)致更為嚴重的動脈粥樣硬化程度。吡格列酮能夠抑制野生型小鼠的動脈粥樣硬化，卻不能抑制平滑肌細胞特異性PPARγ受體缺乏的小鼠，提示平滑肌細胞中的PPARγ受體可能是吡格列酮抗動脈硬化作用的靶點［18］。Ruiz等［19］研究發(fā)現(xiàn)，PPARγ 的人工合成配體激動劑TZDs可誘導(dǎo)糖尿病患者平滑肌細胞的凋亡，同時也提示PPARγ的激活可能限制動脈粥樣硬化的發(fā)展。

3.3 PPARγ與肝纖維化 慢性肝損傷發(fā)展成肝纖維化是細胞外基質(zhì)合成和降解不平衡的結(jié)果。肝星狀細胞(hepatic stellate cells，HSCs)的激活及其轉(zhuǎn)化為成肌纖維細胞是肝纖維化的主要事件。在小鼠和人活化的HSCs中發(fā)現(xiàn)PPARγ活性表達下降，提示PPARγ表達及活性增加可能促使活化HSCs恢復(fù)靜息狀態(tài)。Wang等［20］進行體內(nèi)和體外實驗發(fā)現(xiàn)HSCs中PPARγ過量表達可以降低纖維化細胞因子α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)、I型膠原蛋白和羥脯氨酸水平，達到抑制肝纖維化和逆轉(zhuǎn)HSCs增殖、活化的目的。Wang等［21］發(fā)現(xiàn)CCAAT增強子結(jié)合蛋白α(C/EBP-α)具有抑制肝纖維化的作用，向激活的HSCs細胞中轉(zhuǎn)入C/EBP-α基因后可誘導(dǎo)HSCs細胞凋亡并呈現(xiàn)劑量和時間依賴關(guān)系，可能的機制是過表達的C/EBP-α上調(diào)PPARγ和p53的表達并在HSCs細胞中激活死亡受體通路導(dǎo)致HSCs的凋亡。Sun等［22］發(fā)現(xiàn)PPARγ天然激動劑15 d-PGJ2和合成激動劑GW7845能夠抑制大鼠HSCs細胞中轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-beta1)誘導(dǎo)的結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)的表達，提示 PPARγ可能是治療或預(yù)防肝纖維化的潛在靶標。Yavrom等［23］通過構(gòu)建PPARγ的異位表達研究，證實PPARγ異位表達能減少HSCs的活化，最顯著的是 I型膠原表達減少，可能的機制是PPARγ通過抑制p300促進NF-1結(jié)合肝星狀細胞DNA，而阻止I型膠原蛋白啟動基因的表達。

3.4 PPARγ與腎臟病變 吡格列酮可以緩解蛋白尿，防止腎小球肥大，抑制TGF-β、Ⅳ型膠原蛋白、ICAM-1的表達，抑制糖尿病大鼠腎臟的巨噬細胞浸潤。此外，糖尿病大鼠腎臟NF-κB的活性可因吡格列酮干預(yù)降低。高糖環(huán)境可以升高體外培養(yǎng)的腎小球內(nèi)皮細胞ICAM-1的表達和NF-κB的活性，而TZDs藥物可以將這一狀況改善，提示吡格列酮可能通過其抗炎功能發(fā)揮對腎臟的保護作用。羅格列酮能夠降低DOCA-鹽高血壓大鼠 ET-1、ED-1、COX-2 及 TGF-β1 的過表達，發(fā)揮抗炎和抗纖維化作用，進而降低血壓并有效預(yù)防腎損傷［24］。PPARγ在常染色體顯性多囊性腎病的腎臟組織及多囊腎病囊腫襯里上皮細胞系中表達高于正常組織及細胞，羅格列酮能夠抑制上述細胞系細胞周期停滯于G1期并誘導(dǎo)其凋亡，提示 PPARγ可能是今后治療多囊性腎病的靶點［25］。

3.5 PPARγ與神經(jīng)系統(tǒng)疾病 除前述作用外，新近的研究顯示，PPARγ激動劑TZDs還具有神經(jīng)保護的功能。Gamboa等［26］證明TZDs類藥物可以減小大腦中動脈閉塞再灌注模型大鼠的梗死區(qū)域，并改善神經(jīng)機能，并且在缺血后先進行TZDs類藥物預(yù)處理，再進行再灌注，即使缺血時間較長也能較好的保護神經(jīng)系統(tǒng)。在腦缺血/再灌注后，小膠質(zhì)細胞中PPARγ表達水平升高，羅格列酮可通過干預(yù)膠質(zhì)激活和增加抗炎因子的表達延遲神經(jīng)損害，發(fā)揮神經(jīng)保護的作用［27］。另有研究顯示腦缺血后，cyclin D1表達的升高與神經(jīng)元死亡相關(guān)，環(huán)格列酮處理后，主要皮質(zhì)神經(jīng)元降低cyclin D1的表達量以適應(yīng)缺氧－復(fù)氧的過程，且這一過程可被PPARγ拮抗劑GW9662逆轉(zhuǎn)，提示PPARγ可能通過調(diào)節(jié)cyclin D1表達而發(fā)揮對神經(jīng)系統(tǒng)的保護作用［28］。

4 結(jié)語

目前對PPARγ及其激動劑的研究已涉及生物醫(yī)學(xué)的諸多領(lǐng)域，有關(guān)研究結(jié)果為臨床防治糖尿病、高血壓、腎臟病、肝臟病等提供了新的思路。雖然PPARγ的表達存在明顯的物種、組織特異性上的差異，不同疾病狀態(tài)下PPARγ的作用和機制也有待進一步的深入研究，這對評價PPARγ作為新的藥物治療靶標等具有重要意義?？梢韵嘈?，隨著研究的不斷推進，PPARγ作為疾病治療新靶標的價值將會逐步明晰。

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