LXR调节肝胆固醇排出代谢的机制

LXR调节肝胆固醇排出代谢的机制 LXR调节肝胆固醇排出代谢的机制 第28卷第3期河北医科大学Vo1.28No.3 2007年5月J0URNAL0FHEBEIMEDICALUNIVERSITYMay2007?221? LXR调节肝胆固醇排出代谢的机制 王素玲,王切(综述),姜玲玲(审校) (河北医科大学基础医学院生物化学教研室,河北石家庄050017) 【关键词】肝核受体;胆固醇;代谢;综述文献 【中图分类号】Q591.5【文献标识码】A 胆固醇是机体内必不可少的营养成分,其代谢 失衡会造成诸如高胆固醇血症,动脉粥样硬化等严 重疾病.因此,胆固醇的代谢平衡受到多种因素的 精密调节.非甾体类肝核受体(1iverX-activated receptor,LXR)就是其重要调节因素之一.LXR与 靶基因上游的LXR应答元件(LXRresponse element,LXRE)结合,调节特定基因的表达[1].目 前已知的与胆固醇代谢有关的LXR靶基因主要有: 胆固醇7a一羟化酶(cholesterol7a-hydroxylase, CYP7A1),ATP结合盒转运蛋白A1(ATP-binding cassettetransporterA1,ABCA1),ATP结合盒转 运蛋白G1(ATP—bindingcassettetransporterG1, ABCG1),ATP结合盒转运蛋白G5(ATP-binding cassettetransporterG5,ABCG5),ATP结合盒转 运蛋白G8(ATP-bindingcassettetransporterG8, ABCG8)等.这些靶基因分别通过不同途径来维持 胆固醇的代谢稳定[2].本文主要就LXR靶基因在 肝胆固醇排出代谢中的作用做一综述. 1LXR与CYP7A1 胆固醇在肝脏中转变成胆汁酸是机体排出胆固 醇的主要途径,人体内大约5O的胆固醇是通过转 变成胆汁酸排出体外的.此途径在维持体内胆固醇 的代谢平衡中具有重要作用. 肝内胆汁酸的合成有"经典(中性)"和"替代 (酸性)"两条途径[3].肝细胞微粒体细胞色素P450 酶系的CYP7A1是肝脏胆汁酸经典合成途径的限 速酶Hj,其活性和表达量对胆汁酸的合成起制约作 [收稿日期]2006—10一II;[修回日期]2007—01—22 [基金项目]国家自然科学基金(30371566);河北省自然科学基 金(303472) [作者简介]王紊玲(1976一),女,河北玉田人,河北医科大学基 础医学院医学博士研究生,从事过氧化物酶体脂代谢与老年疾病的 关系研究. ? 综述? 【文苹编号】1007—3205(2007)03—0221—03 用.大鼠和小鼠CYP7A1的启动子区域有LXR的 DR4型顺式作用元件(TGGTCAN4AGTTCA), 因而鼠类CYP7A1是LXR的靶基因.LXR被配 体激活,与顺式作用元件结合,增强CYP7A1基因 的表达,促进胆汁酸的合成口j.用LXR和CYP7A1 的表达载体共同转染猴肾CV-I细胞,然后用LXR 的激活配体24(S)一羟基胆固醇处理被转染的CV-1 细胞,CYP7A1的表达明显增强[5;在整体水平上直 接给予C57BL/6J小鼠LXR的配体T0901317[6或 饲喂高胆固醇饮食,让其氧化成LXR的天然配体, 即氧化型甾醇后,CYP7A1基因的表达也明显增 强[7].我们的实验也证实了这一结果]. LXR对CYP7A1的调控具有种属特异性]. 用人,大鼠,仓鼠的CYP7A1表达载体分别与LXR 表达载体共转染人肝HepG2细胞,由于大鼠 CYP7A1基因上游有LXR的顺式作用元件, CYP7A1的转录活性增加了3,4倍;虽然仓鼠 CYP7A1基因的上游也有LXR的作用元件,但它 与LXR的结合能力非常弱,因此对仓鼠CYP7A1 的表达水平几乎没有影响;人类CYP7A1的启动子 区域不存在LXR的作用元件,不受LXR的调节. 这就是高胆固醇饮食不容易造成大鼠高胆固醇血 症,而人类却易造成高脂血症和动脉粥样硬化的原 因之一. 2LXR与ABCG5,ABCG8 人体内胆固醇除经胆汁酸排出外,大约有4O 的胆固醇可直接排出体外.这是胆固醇排出体外的 另一条重要途径.在这个过程中ABCG5,ABCG8 发挥了重要作用. ABCG5,ABCG8是ABC转运蛋白G家族的成 员,由一个跨膜结构域和一个ATP酶结构域构 成?.对小鼠组织进行原位杂交分析表明ABCG5 和ABCG8主要分布在肝细胞和肠上皮细胞的细胞 膜上[1.导人人ABCG5,ABCG8基因的转基因 ?222?河北医科大学第28卷第3期 鼠,ABCG5,ABCG8基因主要在肝脏和小肠中表 达.转基因小鼠胆汁中胆固醇的浓度增加了5倍 多,粪便的中性固醇增加了3,6倍_i引.与此相反, ABCG5,ABCG8基因敲除小鼠其胆汁中胆固醇的 浓度与对照组相比明显降低L1.这表明ABCG5, ABCG8与胆汁的中性固醇的分泌有关. 免疫沉淀分析发现,用ABCG5,ABCG8的表达 载体分别单独转染中国仓鼠卵巢CH0一K1细胞,其 表达产物ABCG5,ABCG8仅位于内质网,只有当 ABCG5和ABCG8的表达载体共同转染CHK1 细胞时,ABCG5和ABCG8才能转运出内质网到达 细胞膜表面.ABCG5,ABCG8基因中任何,个发 生突变都会引起明显的高胆固醇血症.表明 ABCG5与ABCG8在细胞中必须同时表达,才能转 运出内质网到达细胞表面,参与胆固醇向细胞外的 转运n.Wittenburg等用X线晶体照相术对大肠 杆菌中与人的ABCG5,ABCG8功能相似的同源二 聚体Msba的结构和功能作了研究,据此认为肝细 胞膜分为内层和外层,靠近胞质面的为内层,靠近胆 管腔面的为外层,ABCG5,ABCG8异二聚体跨越肝 细胞膜内外两层形成一个椎体结构,当ATP结合 到异二聚体胞质面的ATP酶结构域时,异二聚体 就从细胞膜内层捕获一个胆固醇分子使其进入到椎 体内部.当ATP被水解提供能量时,两转运蛋白 的构象发生改变,靠近胞质的椎体部分结合更加紧 密,椎体间隙内的胆固醇分子由膜内层进人到外层. 随着ATP进一步水解供能,胆固醇分子被释放到 胆小管的管腔内,然后扩散到胆汁内的胆盐微团和 磷脂囊泡的溶解区l_l. ABCG5,ABCG8介导的胆固醇向胆汁中的排 放是由其上游基因产物LXR精密调节的.在 ABCG5,ABCG8基因的启动子部位存有LXR的 DR4型作用元件(ABCG5:AGTTTAN4 AGTTCA,ABCG8:序列尚未确定)L1引,其转录水平 受LXR直接调控.被激活的LXR与DR4型作用 元件结合,促进ABCG5,ABCG8的表达,增加胆固 醇向胆汁的排放.用LXR人工合成配体T0901317 饲喂野生型和ABCG5,ABCG8基因敲除小鼠后, 野生型小鼠的胆汁中胆固醇较正常C57BL/6J小鼠 增加了3倍,粪便的中性固醇增加了4倍,而 ABCG5,ABCG8基因敲除小鼠胆汁和粪便中的固 醇含量却没有明显改变口.我们将T0901317予 C57BL/6J小鼠灌胃后,肝组织ABCG5,ABCG8 mRNA和胆汁中的胆固醇明显增加.饲喂野生型 小鼠高胆固醇饮食(2)增加LXR天然配体氧化甾 醇时,ABCG5,ABCG8的表达也明显增强].说 明ABCG5,ABCG8在LXR的调控下参与胆固醇向 胆汁中的直接排放. 3LXR的其他作用途径 LXR除了通过靶基因CYP7A1,ABCG5, ABCG8促进胆固醇向胆汁酸转化以及胆固醇向胆 汁中直接排放来对胆固醇的排出代谢进行调节外, 还可通过调节其他靶基因如ABCA1,ABCG1,载脂 蛋白E(apolipoproteinE,ApoE)的表达,参与胆固 醇排出体外.LXR上调ApoE转录增加血高密度 脂蛋白(highdensitylipoprotein,HDL)水平,进而 加强胆固醇向肝脏的逆向转运L1.ABCG1, ABCA1主要分布在巨噬细胞和肠上皮细胞.LXR 被激活后,ABCG1,ABCAl基因表达增强,巨噬细 胞内的胆固醇向血中的排放量增加,人血的胆固醇 由HDL转运回肝,最后以胆汁酸或游离胆固醇的 形式排出体外_22l_.与此同时肠上皮细胞内的胆 固醇排入肠腔的量也随ABCG1,ABCA1的表达增 强而增加,最终随粪便排出体外]. 随着人们生活水平的提高,高胆固醇血症的发 病率日益上升,尤其心脑血管疾病已严重威胁人类 的身心健康.LXR能够通过多条代谢途径增加机 体胆固醇的排出,LXR将成为治疗高胆固醇血症和 动脉粥样硬化等心脑血管疾病的新靶点. 【参考文献】 r1]EdwardsPA,KastHR,AnisfeldAM.BAREingitall:the adoptionofLXRandFXRandtheirrolesinlipidhomeostasis EJ].JLipidRes,2002,43(1):2-12. 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