1、過氧化物酶體增殖劑激活受體的研究進展第32卷第3期2011年5月家畜生態ActaEcologiaeAnimalisDomasticiVoI.32NO.3Mav.2O11.5學科動態2.過氧化物酶體增殖劑激活受體的研究進展方文良,鞠志花.,黃金明,王長法,李建斌.,仲躋峰,馮羊.,何劍斌,李秋玲(1.沈陽農業大學畜牧獸醫學院,遼寧沈陽110161;2.山東省農業科學院奶牛研究中心,山東濟南250100;3.陜西省藍田縣金山鄉畜牧獸醫站,陜西藍田710501)摘要過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)是一種核內受體轉錄因子,具有多種生物學效應.可促進脂肪細胞分化和脂肪生成,增強機體對胰島素的敏感

2、性,調解體內糖平衡,抑制炎癥因子生成及炎癥反應,影響腫瘤生長,對心血管產生保護效應和神經保護作用.PPAR有三種亞型,分別是PPARa,PPAR和PPAR7,其中PPARa在最新的研究中表明,其具有影響動物耐熱機制的作用.關鍵詞PPAR基因;受體;生物學功能中圖分類號$811.5文獻標識碼A文章編號10045228(2011)03000105過氧化物酶體(peroxisome)是體內一種亞細胞結構,其功能包括清除分子氧和氫過氧化物,并與糖脂,膽固醇,膽酸的合成及脂肪酸氧化有關.一系列天然或人工合成的脂肪酸樣化學物質可以刺激過氧化物酶體的增殖,稱為過氧化酶體增殖劑(peroxisomeproli

3、feration,PP),PP激活的受體稱為過氧化物酶體增殖劑激活受體(peroxisomeproliferationactivatedreceptors,PPARs).PPARs具有多種生物效應,可促進脂肪細胞分化和脂肪生成,增強機體對胰島素的敏感性,調解體內糖平衡,抑制炎癥因子生成及炎癥反應,影響腫瘤生長,對心血管產生保護效應和神經保護作用.PPAR有三種亞型,分別是PPARa,PPAR和PPAR7,本文主要介紹這三種亞型的研究進展.1PPARa1.1PPARa與酒精性肝損傷研究表明,PPARa參與了酒精性肝損傷過程,并起著相當重要的作用.Nakajima等用4乙醇溶液的飲食喂養缺失了PP

4、ARa的小鼠6個月,出現顯著的肝腫大,脂肪性肝炎,肝細胞壞死和增殖,及門靜脈纖維化等癥狀,同時,腫瘤壞死因子a(TNFa)抗氧化酶水平升高,核轉錄因子kB(NFkB)的P65亞單位激活;而野生型小鼠僅表現為肝細胞脂肪變性,炎癥因子和抗氧化酶水平沒有明顯變化.Nanji等I3研究證明乙醇可以使大鼠肝臟出現脂肪變性和炎癥反應,同時PPARa所調控的肝脂肪酸結合蛋白基因表達下降,而PPARa激動劑則可以改善脂肪變性,逆轉炎癥,增強基因表達.1.2PPARo【與脂肪性肝病肝臟是脂質代謝的重要部位,PPARa通過對肝內脂肪酸氧化相關酶體的基因表達的調控,在肝臟脂肪細胞分化,脂質儲存,轉運和脂肪酸氧化中發

5、揮重要作用.PPARa缺乏或表達受抑,可引起一系列與肝內脂肪酸代謝有關的蛋白質,酶基因的轉錄水平降低,使脂肪酸在肝臟氧化減少,脂蛋白合成代謝收稿日期201卜0225,修回日期:2Ol10314資助項目國家轉基因重大專項(2008ZX08007004);國家自然基金(31000543);科技部”863”項目(2007AA10Z169,008A1010101);山東省自然科學基金項目(Y2008D56);現代農業產業技術體系建設項目(nycytx-10);公益性行業科研專項(nyhyzx07036)作者簡介方文良(1984一),男,山東德州人,碩士研究生,研究方向:獸醫產科學.Email:lian

6、gzi314163.corn*通訊作者李秋玲(1979一),女,吉林敦化人,副研究員,碩士,主要從事動物遺傳育種研究.E-mail:liqiuling2000;何劍斌,男,貴州道真人,教授,博士,主要從事獸醫產科學研究.E-mail:hejianbin69163.corn2家畜生態第32卷障礙,肝細胞內出現脂肪沉積及炎癥反應,從而導致脂肪性肝病發生和發展_4.研究發現PPARa激動劑不但可控制動物肝細胞脂肪變性的發展,而且可在一定程度上逆轉脂肪性肝炎和肝纖維化.1.3PPARQ與乙肝病毒(HBV)復制有試驗表明,HBV的轉錄和復制最初發生在肝細胞和最接近腎臟的盤繞小管中,而這些部位則多富含PP

7、ARa等核受體轉錄因子,提示PPARa與HBV的復制的關系密切.Tang等l_6研究發現,HBV大多數基因的表達水平都由肝臟富集轉錄因子所調控,其中包括PPARa在內的核激素受體是不可缺少的.Guidotti等研究發現,PPARa的激活配體能使HBV核殼體啟動子的轉錄提高,在HBV復制的轉基因小鼠模型中,加入PPARa的配體(Wy14643)后,HBV的復制和HBeAg的分泌均明顯增高,而在PPARa基因缺失的轉基因小鼠中HBV的復制和HBeAg的分泌未見有明顯變化,證實PPARa在HBV復制過程中具有重要的調節作用.1.4PPARa與炎癥反應研究表明,PPARa可以在細胞水平與NFk相互作用

8、,通過抑制NFkB亞單位P65/ReLA轉錄活性,抑制NFkB的信號轉導,調控炎性因子的表達,從而抑制局部的炎癥反應l8j.Delerive等初步闡述了PPARa的抗炎機制,PPARa是通過與激活蛋白1(AP1)和核因子NFkB的雙向拮抗作用而起到對炎癥反應的負調控.PPARa的配體可誘導IkBa表達,從而抑制NFkBDNA的結合,導致P65介導的基因表達顯著減少,從而抑制NFkB的活性.另外,PPARa與其激動劑結合后,通過影響JNKFos/Jun信號轉導途徑來抑制炎癥反應的下游相關基因的表達.1.5PPARa與肝癌PPARa在PPs引起的肝癌形成中起核心作用.PPs是公認的一類非遺傳毒性的

9、致癌劑,可以活化肝臟庫普弗細胞,激發氧化應激,引起DNA的氧化損傷,導致肝細胞增生和肝癌的發生.研究發現,PPARa是肝臟中主要的PPs活性調節因子,PPs所誘導的肝細胞增生和癌變需要活化的PPARa參與1.活化的PPAR不僅可以調節涉及脂質代謝和過氧化物酶體增生的基因表達,也可以直接或間接控制與肝細胞生長相關的基因l1.Miller等以wy14643喂養小鼠,發現其肝臟都有不同程度的增生,并伴有調節細胞增殖活性的酶的異常表達;即使是在長期的PPs暴露下,被敲除了PPARa的轉錄純合鼠也不會出現過氧化物酶體的增殖,肝臟的生長和致癌物質的形成.1.6PPARd與肝細胞增生VallanatlI最新

10、研究表明,將野生型和被敲除了PPARa的小鼠置于熱應激的環境條件下,PPARa對Wy14643有著拮抗作用;分別對熱應激過后4h和24h的小鼠肝細胞中基因和蛋白的表達進行檢測,發現大部分的基因并沒有轉變成雙鏈.在熱應激中通過對PPAR具有依賴性的一種基因亞型通過基因芯片和RT-PCR技術進行檢測.熱休克反應在具有大量的線粒體基因組的部位尤其是缺失(PPARa)的部位,也就是PPAR7COactivator一1(PGD1)家族成員比較多的部位的調節明顯降低了.用過表達PGC-1b的WY對敲除PPARa的小鼠進行預處理,以防止在熱應激過程中線粒體基因的表達被減弱.通過對熱休克基因調控數據與野生型缺

11、失了HSP一1的胚胎成纖維細胞中的數據比對,結果顯示盡管有大量的熱休克基因不受PPARa和HSP一1的調控,但在熱應激反應中有相當數量的基因表達需要兩者的共同調控.這些研究顯示,PPAR基因在很大程度上影響著熱休克反應,并且擴大了PPARa在包括熱應激在內的各種環境壓力下蛋白組檢修中的作用.2PPARB-2.1PPAR與脂肪代謝PPARB是一種具有多種配體和多種生理作用的核受體,在多種細胞中表達,可以被多種生理性配體包括LCFAs,前列腺素和維A酸激活,這種核受體分布在不同組織如脂肪組織,胎盤瘤,皮膚和小腸中,在調節這些激動劑的活性和生理作用中起重要作用.PPAR在骨骼肌和棕色脂肪中可控制脂肪

12、酸代謝,PPARt?激動劑對肥胖動物起有益作用.另外減少脂肪細胞中脂質聚集,可能使脂肪細胞趨化因子正常化,通過這種方式,可以增加肝臟和肌肉中的脂肪酸燃燒_1.2.2PPRB在全腦缺血再灌注大鼠腦損傷中的表達用雙側頸總動脈夾閉合降低血壓的方法建立全腦缺血再灌注大鼠模型.結果,與假手術組相比,全腦缺血再灌注大鼠空間學習記憶能力明顯下降,海馬神經元核固縮;全腦缺血再灌注后PPAR8mRNA和蛋白表達明顯增加,48h表達達高峰,15h表達下降但仍明顯高于假手術組,在30h其表達雖略高于假手術組,但差異已無統計學意義l1.第3期方文良,等:過氧化物酶體增殖劑激活受體的研究進展32.3PPARI3的神經保

13、護作用Arsenijevic等_16研究發現,C57BL/6J小鼠大腦中動脈閉塞(MCAO)后PPARmRNA的表達明顯增加,而PPAR3基因敲除鼠MCAO后腦梗死面積為野生鼠的2倍.相反,腦室內給予PPAR選擇性激動劑GW501516和L165041分別減少大鼠MCAO后腦梗死面積27和48,同時PPAR選擇性激動劑對MPTP誘導的小鼠帕金森病有明顯的神經保護作用,腦室內給予GW501516和L165041顯著抑制MPTP誘導的紋狀體多巴胺的減少.Polak等1也發現PPAR選擇性激動劑GW0742顯著改善MOG誘導的小鼠試驗性自身免疫性腦脊髓膜炎(EAE)的癥狀.以上的結果表明,腦損傷后P

14、PAR3為保護性增加,因此PPAR表達或激活可能對神經元退變存在保護作用.2.4PPAR與上皮性卵巢癌的關系楊瑛等n研究結果顯示在正常卵巢組織中PPAR低表達,卵巢交界性腫瘤中PPAR的陽性表達(50)明顯高于正常卵巢(20),但低于卵巢漿液性乳頭狀囊腺癌(89.1),推測該表達蛋白可以作為早期診斷和篩選高危患者的指標,在卵巢漿液性囊腺癌晚期的陽性表達明顯高于早期,且表達隨著腫瘤分化程度的降低而增強,有淋巴結轉移者明顯高于無淋巴結轉移,說明PPAR3高表達與該腫瘤的發生和發展有關.2.5PPARt3的其他作用通過對動物模型研究觀察,PPAR激動劑可以用于治療代謝綜合征,并且在與VSMC(血管平

15、滑肌細胞)增殖有關的疾病(如原發性AS和再狹窄)的病理學中發揮重要作用,另外,用人工PPAR配基處理巨噬細胞,則減少了炎癥分子產物如單核細胞趨化蛋白1(MCP.1),顯示PPARt3具有抗炎作用,此外配基還可單獨發揮抗炎作用.在體外實驗中,外源性前列環素2(PGI2)和內源性碳前列環素都能激活人結直腸癌細胞中的PPAR.人結直腸癌旁的纖維母細胞可能通過旁分泌PGI2激活結直腸癌細胞的PPAR,發揮抑制癌細胞凋亡的作用.3PPAR3.1PPARy與骨髓干細胞分化及骨質疏松癥在向有成骨,成軟骨誘導因子bFGF的骨髓間質干細胞培養體系中加入PPARy配體TZD可使PPAR7mRNA的表達明顯上調,從

16、而脂肪細胞的生成增加1.I臨床應用TZDs可能引起或加重糖尿病患者的骨質疏松,選擇性應用PPAR7調節劑可能是防治骨質疏松癥的新途徑之一.或者抑制體內脂加氧酶活性,使用谷胱甘肽來調節內源性激動劑的量或使用PPAR/拮抗劑,均可抑制PPAR7活化狀態,抑制骨髓問充質干細胞向脂肪細胞分化,促進向成骨細胞的分化,抑制骨髓的成脂作用的確活化成骨細胞生成,使骨形成和骨量增加.3.2PPAR7與炎癥性腸病(IBD)PPAR7的激活劑羅格列酮可以在RNA水平和蛋白質水平明顯抑制巨噬細胞抵抗素表達.PPARy配體有效維持緩解和減少潰瘍性結腸炎(UC)相關新生組織形成,降低結腸癌的危險.高濃度IzDs可抑制巨噬

17、細胞促炎癥細胞因子基因的表達.PPAR7配體通過kB途徑抑制NFkB的活化明顯緩解了結腸癌細胞的細胞因子基因表達,而且TZDs明顯減輕IBD動物模型的結腸炎癥.羅格列酮不能緩解急性結腸炎癥狀,但可阻斷慢性結腸炎的進展,其他的lzDs藥物也獲得相類似的結果.3.3PPAR7與動脈粥樣硬化(AS)PPAR及其配體在巨噬細胞,血管內皮細胞,平滑肌細胞中均有表達,顯示了其直接的血管效應.臨床證實,PPAR7可不依賴于降糖而直接在血管壁水平拮抗這種作用,從而發揮其抗AS作用,另外,也可通過脂肪組織間接調控基因表達發揮抗炎作用.臨床已證實,PPAR了的人工合成配體激動劑噻唑烷二酮類(TZD)可減少糖尿病患

18、者頸動脈內膜和中層的厚度,也提示PPAR7的激活可能限制AS的發展2.TZD的應用能減低冠狀動脈成形術后再狹窄的發生率,這為AS特別是冠心病的治療提供了新的方向.基于以上研究,TZD對于治療AS可能有良好的療效,并有望成為治療代謝綜合征及其心血管并發癥新一代藥物的有效靶點.3.4PPAR7與肝纖維化活化的肝星狀細胞(HSC)是肝纖維化發生的主要原因,其可以表達多種細胞因子及其受體,在小鼠和人活化的HSC中發現PPAR7活性表達下降,提示PPAR7表達及活性增加可能促使活化HSC恢復靜息狀態.發現抗糖尿病藥物(如TGZ),可通過增強PPARy活性減輕膽汁郁積導致的肝纖維化程,地塞米松等藥物可以增

19、加誘導脂肪形成的PPARy表達,PPAR7則減少,導致活化HSC轉變成靜息HSC.表明PPAR7等轉錄調控脂肪形成可能是保持HSC靜息狀態所需要的,與活化HSC脂滴消失有關.PPAR7活性下降與HSC的活化,增4家畜生態第32卷殖及凋亡減少有關,應用PPAR7活性增強劑后,可以促使活化HSC轉變成靜息HSC.PPAR7在肝纖維化時,在配體作用下發揮很多生物效應.但現在也有研究表明,15dPGj2即所謂的天然型PPAR7配體可不通過活化的PPAR7來呈現出與活化PPAR7相似的生物效應¨2j.3.5PPAR7與心肌肥厚PPAR7激動劑曲格列酮,15dPCJ2,能抑制由血管緊張素1I(A

20、ng),苯腎上腺素(PE)及機械性壓力誘導的心肌肥厚.曲格列酮,毗格列酮,羅格列酮能抑制An911誘導的心肌細胞表面積的增加以及骨骼肌a肌動蛋白,心鈉肽基因表達的上調;也能抑制壓力負荷誘導的兩種動物模型的心臟體重比增加,室壁厚度增加及心肌細胞直徑增加2.而PPAB7激動劑發揮抗心肌肥厚作用的機制,目前尚無統一明確的結論.PPAR7激活物吡格列酮和15dPGJ2在體外顯著抑制新生大鼠心臟非心肌細胞(CNM)的增殖,這一過程可能與PPAR7的激活有關.PPAR7的內源和外源性激活物對心肌肥厚的抑制作用是影響心肌細胞和CNM的共同結果.3.6PPAR7與腫瘤肺癌組織中PPAR7的表達明顯高于正常和肺

21、良性病變組織.在肺癌發展的早期,PPAR7可被檢測出來,隨著病程的進展,其分化程度越高,惡性程度越高,PPAR7的表達越高,越容易被檢出.PPAR7是區別甲狀腺腫瘤分化程度及預后重要指標,由PPAR7及維甲酸X受體7共同表達,是TZDs抑制甲狀腺癌細胞株增殖重要理論基礎l2胡;PPAR7活化在體內外均對胰腺癌生長呈負向調節作用,持續,恒量給予羅格列酮,可在體內抑制裸鼠胰腺移植瘤生長,并可少數已經形成移植瘤發生消退;體外實驗中,TZDs以及15dPGJ2均可明顯抑制睪丸癌細胞株的增殖,可減輕人腎上腺皮質癌細胞株H295R細胞惡性度.此外,PPAR7有治療膠質瘤的效應.3.7PPAR7對TNFa誘

22、導的腎臟內髓集合管上皮細胞(IMCD)損傷的保護作用在損傷刺激下,腎組織PPAR7的表達升高,使PPAR7易于被其配體活化,對抗組織細胞損傷等炎癥及氧化應激反應以及繼發的間質成纖維細胞增殖.3.8PPAR7在脂肪細胞分化和糖脂代謝中的作用脂肪細胞是由前脂肪細胞分化而來,在其分化的過程中有PPAR,C/EBPs和SREBPlC/ADD13個關鍵的轉錄調節因子L121.其中PPAR7最具有脂肪組織特異性,主要在脂肪組織中參與脂肪細胞的分化,并且在許多脂肪細胞基因轉錄激活前被誘導,是誘導脂肪細胞分化的特異性轉錄因子,其表達隨脂肪細胞的分化不斷增加,至成熟脂肪細胞達最高,對脂肪細胞的分化起重要作用.P

23、PAR7對能量代謝的影響是通過調節控制細胞內能量平衡的基因來完成的.在體內和體外的試驗中發現PPAR7可以增加線粒體內解偶聯蛋白1.3(UCP13)的基因表達,從而增加能量的消耗_2.總之,PPARs在多種疾病的發病過程中起著重要作用,因此,在今后的科研和實踐過程中,要加強對過氧化物酶體增殖激活受體研究力度,可為相關疾病機制及防治進一步提供有力依據及手段,進一步了解PPARs的生物學作用和開發有效的治療藥物將會有更深遠的意義.參考文獻:11InaneH,JiangXF,KatayamaT,eta1.Brainprotectionbyreseratmlandfenofibriteagiansts

24、trokerequirespm(XisomeproliferactorsactivatedreceptoretinniceJl.NeuroscienceLetters,2003,352:2O32O6.2NakajimaT,KamijoY,TanakaN,eta1.PeroxisomeproliferatoractivatedrecepteralphaprotectsagainstzlcoholinducedliverdamageJ.Hepatology,2004,40:972980.3NanjiAA,DannenbergAJ,JokelainenK,eta1.Alcoolicliverinju

25、ryintheratisassociatedwithreducedexpressionofPerosisomeproliferatoralpha(PPARalpha)regulatedandisameliogenesoratedbyPPARalphaactivationJ.JPharmacolExpTher,2004,310:417-424.E4ReddyJK.Nonalcoholicsteatosisandsteatohepatitis11I.Peroxisomal8-oxidation,PPARa,andsteatohepatitisj.AmJPhysio1GastrointestLive

26、rPhysiol,2001,281:13331339.5IpE,FarrelGC,HallP,eta1.AdministrationofthepotentPPARalphaagonist,Wy一14643,reversesnutritionalfibrosisandsteat0hepatitisinmiceJ.Hepatology,2004,39:12861296.6TangH,McLachlanA.Transcripti0nalregulationofhepatitisBvirusbynuclearhormonereceptorsisacriticaldeterminantofviraltr

27、opismJ.ProcNatlAcadSciUSA,2001,98:184l1846.7GuidottiLG,EggersCM,RaneyAK,eta1.InvivoregulationofhepatitisBvirusreplicationbyperoxisomeproliferat.rsJ.JVirol,1999,73:1037710386.E8NeuschwanderTetriBA.CaldwellSH.Nonalcoholicsteatoheepatitis;summaryofanAASLDSingleTopicConferenceJ.Hepatology,2003,37(5):120

28、21219.r9DeleriveP,CerviosP,FruchartJC,eta1.InductionofkappaBalphaexpressionasamechanismcontributingtotheantiinflammatoryactivitiesofperoxisomeproliferatoractivatedre第3期方文良,等:過氧化物酶體增殖劑激活受體的研究進展5ceptor-alphaacivatorsJ.JBiolChem,2000,275:3670336707.i0RusynI,RoseML,BojesHK,eta1.Novelroleofoxidantsinthem

29、olecularmechanismofactionofperoxisomeproliferatorsJ.AntixidRedoxSignal,2000,2:607611.11CristopherJC,PanlaJL,FrankJC,eta1.centralroleofPPARainthemechanismofactionofhepatocarcinogenicperoxisomeproliferat0rsJ.MutationRes,200,448:139151.121MillerRT,ScappinaLA,LongSM,eta1.RoleofthyroidJ1.Pathol,2001,29:1

30、49155.13BeenaV,StevenP,HollyM,ata1.Analysisoftheheatshockresponseinmouseliverrevealstranscripti0na1dependenceonthenuclearreceptorperoxisomeproliferator-activatedreceptora(PPAR)J.BMCGenomics,2010,11:16.14張乾勇.120PPAR的結構與功能及其生物學作用J.國外醫學.衛生學分冊,2000,27(5):284.15姚袁暉.PPARd/PPAR口在神經干細胞增殖,分化中的表達D.湖南長沙;中南大學,2

31、008.16莊瑞春,楊俊卿.PPAR在中樞神經系統中的作用研究進展J.生命科學,2008,20(1):101104.17PlanagumaA,ClaraiaJ,MiquelR,eta1.Theselectivecyclo0xygenase一2inhibitorSC-263reducesliverfibrosisbymechanismsinvolvingnonprenchymaI1cellapoptosisandPPARgammaactivationJFASEBJ,2005,19(9):11201】22.1811920321122323324NeubanerM,FischbachC,Bancer

32、-KreielP,eta1.BasicfibrobalstgrowthfactorenhancesPPARligandinducedadipogenesisofmesenebymalstemcellsJ.FASEBJ,2004,577(12):622625.NeubanerM,FischbachC,Bancer-KreiselP,ata1.BasicfibmblasrmcthfactorenhancesPPARgammaligandinducedadipogenesisfmesenebymalstemcellsJ.FEBSlea,2004,577(12):622625.楊瑛,侯建青,鞠紅衛,等

33、.過氧化物酶體增殖物激活受體B與上皮性卵巢癌的關系J.細胞與分子生物學雜志,2007,23(7):630632.SakaiS,MiyauchiT,TrukayamaTY,eta1.Pemsisomeproiferatoractivatedreceptorgammaactivitorsinhibitendothelm一1一relatedcardiachhypertrophyinratsJ.ClinSei(London),2002,1O3($48):16-20.張敏,鄒萍,白明,等.活化的過氧化物酶體增生物激話受體一7誘導人類肺癌細胞凋亡及其機制的研究J1.中華醫學雜志,2003,83(13):11691172.KlopperJP,HaysWR,SharmaV,eta1.RetinoidXreceptor-gammaandperoxisomeproliferatoractivatedreceptorgammaexpressionpr