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1、,胆汁酸受体FXR与胆汁酸代谢,主 要 内 容,1、前言,参与脂类物质的消化、吸收,胆汁酸淤积会对机体产生各种毒性作用,胆汁酸代谢平衡非常重要,作为分子信号参与调节物质代谢,胆汁酸,1957年，已发现胆汁酸受反馈激活或反馈抑制的调节，其机理不清楚。 Wang（1999） 近年来随着核受体克隆及功能的研究，逐步发现体内多种核受体参与胆汁酸代谢调节 。,胆汁酸受体FXR,肝受体LXR,孕烷X受体PXR,维生素D受体VDR,FXR,2、FXR的概述,1995年FXR首次被Forman发现一类配体依赖 的核受体转录因子，存在于细胞核内建立信号分子和转录系统间的联系,FXR,2.1 FXR的结构,FXR
2、属于激素核受体超家族的一员,具有典型的核受体结构。,包括A、B、C、D、E和F区六个部分。,2.1 FXR的结构,A/B区：高度可变，包含至少一种本身有活性的配体非依赖性的转 录激活域(AF-1)。 C 区： DNA结合区（DBD），两个高度保守的锌指结构决定了受体 作用的特异性。D 区：又称为绞链区 ，该区含有核定位信号肽(NLS)。 E 区：配体结合区(LBD)，其序列高度保守，决定FXR配体特异性 F 区：序列高度可变，这个区含一个配体依赖性的转录激活域(AF- 2)，在转录调节中非常重要。,IR-1,胆汁酸等,2.2 FXR的种类,FXR有FXRl、FXR2、FXR1、FXR2四个亚型
3、,翻译起始位点不同,外显子之间剪接方式不同,FXRl,FXR2,FXR1,FXR2,同一FXR基因生成4种mRNA转录体,2.3 FXR的分布,Forman 、Zhang 、Bishop 、Otte K等,主要分布于胆汁酸发挥作用的部位,2.4 FXR的配体,3、FXR与胆汁酸代谢,合成,肠肝循环,排泄,.,胆汁酸代谢平衡,3、FXR与胆汁酸代谢,酶蛋白,载体蛋白,3、FXR与胆汁酸代谢,3.1.1 调节胆汁酸的合成,CYP7A1,FXR,3.1.1FXR对胆汁酸的合成酶的作用,3.1.1 FXR对胆汁酸的合成酶的作用,以人肝脏肿瘤细胞HepG2细胞为模型： 没有转染FXR需添加25微摩胆汁酸
4、能抑制 CYP7A1的活性 转染了FXR质粒时10微摩的浓度就能抑制 CYP7A1的活性 John等（2000),3.1.1 FXR对胆汁酸的合成酶的作用,Guorong等（2002）,雄性：新西兰兔、渡边兔,去除胆汁酸池,测定FXR的mRNA水平，以确定模型是否构建成功。,检测CYP7A1的mRNA及蛋白活性。,酶活性变化新西兰兔：30-98pmol/mg/min(增加3.3倍）渡边兔：15-79pmol/mg/min(增加5.3倍）,mRNA变化新西兰兔：29-94单位(增加3.2倍）渡边兔：4-716单位(增加4倍）,FXR的mRNA变化新西兰兔：100-26单位(降低74%）渡边兔：1
5、00-44单位(降低56%）,说明:模型构建成功,说明:FXR可以抑制CYP7A1的活性及mRNA的表达,用雄性大鼠为模型也证明FXR可以抑制 CYP27A1的转录. Goodwin等（2000）,Guorong用雄性新西兰兔和渡边兔为模型，用去除胆汁酸池的方式使FXR去活化，测定FXR和CPY7A1的mRNA和蛋白水平，发现FXR的mRNA水平显著降低而CPY7A1的蛋白及mRNA水平均升高，也表明FXR可以作用于CPY7A1的表达,3.1.1 FXR对胆汁酸的合成酶的作用,CYP7A1(胆汁酸合成经典途径的限速酶),CYP27A(替代途径的限速酶),CYP27A是替代途径的限速酶,小结,F
6、XR抑制胆酸 合成,胆汁酸合成限速酶没有FXR的结合位点，FXR不是直接抑制其转录 。 John等（2000）2. 发现FXR能诱导SHP表达，SHP能与激活 CYPT7A1表达的肝受体同源物（LRH-1)形成抑制性复合物，从而阻断CYP7A1及SHP自身的表达。 Lu等 （2000）3. 证明了SHP也可以与肝脏核因子4(HNF4)结合来抑制和CYP27A1的转录 Goodwin等（2000）,推测：FXR可以通过SHP途径抑制胆汁酸合成酶的表达。,3.1.2 FXR抑制合成酶表达的机制,小异二聚体SHP:不含DNA结合区的核受体，但能与多种核受体形成二聚体并抑制其活性。肝受体同源物-1 L
7、RH-1:可激活基因表达的核受体肝脏核因子4(HNF4):可激活基因表达的核受体,CYP7A1、CYP27A1,胆汁酸,肝脏FXR,胆汁酸,SHP,SHP,LRH-1,SHP,HNF4,胆固醇,SHPLRH-1HNF4结合,肝脏,可能的机制一：,研究表明，SHP缺陷的小鼠胆汁酸合成的反馈抑制作用虽然有所减弱，但并没有完全废除。 Kerr等（2002）,不一致,暗示可能还存在独立于SHP的途径抑制胆酸的合成,3.1.2 FXR抑制合成酶表达的机制,成纤维细胞生长因子受体4基因缺失鼠胆汁酸池增大，CYP7A1表达增加，提示了FGFR4 在胆汁酸代谢中可能有作用 。 Yu等（2000）,3.1.2
8、FXR抑制合成酶表达的机制,在鼠的研究上发现，小肠中的FXR激活可以增强成纤维细胞生长因子15（FGF-15)的转录和分泌。 Gutierre等（2006）,3.1.2 FXR抑制合成酶表达的机制,肠道中FXR激活后，直接与FGF的反应元件结合，增加肠道FGF的表达和分泌，通过血液循环到达肝脏，与FGFR4结合，激活JNK途径抑制CYP7A1的表达。 Inagaki等（2007）,推测：FXR还可能通过FGF途径抑制胆汁酸合成酶的表达。,3.1.2 FXR抑制合成酶表达的机制,CYP7A1、CYP27A1,胆汁酸,肠道FXR,胆汁酸,FGF,胆固醇,FGFR4,FGF,JNK途径,肝脏,肠道,
9、血液,可能的机制二：,3、FXR与胆汁酸代谢,3.2.1对胆汁酸肝脏分泌载体的作用及机制 3.2.2对胆汁酸肠道重吸收载体的作用及机制 3.2.3对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用及机制,胆汁酸分泌:胆汁酸由肝细胞进入毛细胆管的过程,FXR,MDR3,多药耐药蛋白转运磷脂，形成包含胆汁酸混合微团，可排出体内多余胆汁.,BABP,胆盐输出泵分泌单价胆汁酸盐,OST/OST,杂二聚体有机溶质转运体钠离子非依赖性胆盐转运载体，参与胆汁酸的分泌,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用,提示：FXR可诱导BSEP表达，而且FXR对激活BSEP的转录至关重要。,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用
10、,BSEP,Huang等（2003）在原代培养的人肝细胞的研究中发现：,MDR3启动子末梢发现FXR反应元件IR-1，,当该序列被删除或发生突变时,FXR介导的MDR3启动子激活就消失。,MDR3的mRNA表达水平与FXR内源配体CDCA和合成激动剂GW4064呈时间剂量依赖关系,提示：FXR可通过与MDR3的IR-1结合，诱导MDR3表达。,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用,MDR3,与正常对照者相比,原发性胆汁性肝硬化阶段III 和 IV患者肝脏 OST/ mRNA和蛋白水平都上升， OST的增加更为明显。,mRNA,蛋白质,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用,Boy
11、er等（2006）,OST/OST,Boyer等用FXR（-/-）小鼠证明了OST/的mRNA的升高依赖FXR的作用,说明：FXR可以诱导OST、OST蛋白基因的表达,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用,FXR有促进胆汁酸分泌的作用,促进表达,小结,大量试验证明：分泌相关蛋白基因上面具有FXR的结合反应元件IR-1。因此推测FXR可以直接结合到这些蛋白的IR反应元件上面，激活这些蛋白的表达。,3.2.1.2 FXR促进分泌载体表达的机制,IR-1,BSEPMRR2MDR3OSTs,FXR,胆汁酸,促进胆汁酸分泌,可能的机制：,3、FXR与胆汁酸代谢,3.2.1对胆汁酸分泌载体的作用及
12、机制 3.2.2对胆汁酸肠道重吸收载体的作用及机制 3.2.3对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用及机制,IBABP,IBABP,FXR,3.2.2.1 FXR对胆汁酸肠道重吸收载体的作用,Sinal（2000） Hwang（2002）,Hwang等发现激活FXR可以提高了哺乳小鼠IBABP的mRNA和蛋白水平表达，且当IR-1突变会降低或消除CDCA对IBABP启动子的诱导作用。,Sinal等报道，FXR(-/-)小鼠的外观与野生型小鼠一样,但不能诱导回肠胆汁酸结合蛋白IBABP的表达。,提示：激活的FXR可以诱导IBABP的表达。,3.2.2.1 FXR对胆汁酸肠道重吸收载体的作用,IBABP启动
13、子上也发现了IR-1位点，推测FXR促进胆汁酸肠道重吸收机 制与促进分泌的机制一致。 Makisima（1999）,3.2.2.2 FXR促进肠道重吸收载体表达的机制,IR-1,IBABP,FXR,胆汁酸,促进胆汁酸重吸收,3、FXR与胆汁酸代谢,3.2.1对胆汁酸分泌载体的作用及机制 3.2.2对胆汁酸肠道重吸收载体的作用及机制 3.2.3对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用及机制,胆汁酸肝脏重吸收:是将胆汁酸由门静脉吸收进入肝细胞的过程,FXR,NTCP,3.2.3.1 FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用,野生小鼠和FXR(-/-)小鼠为模型研究发现：FXR(-/-)小鼠与野生型小鼠相比没有降低N
14、TCP、OATP1B1表达。 Sinal（2000）,3.2.3.1 FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用,FXR(-/-),FXR(+/+),胆管结扎术,胆酸(CA)喂养,测量FXR(+/+)、 FXR(-/-)Ntcp的mRNA水平,Zollner(2005),3.2.3.1 FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用,56%,58%,88%,101%,FXR(+)鼠的Ntcp mRNA表达明显下调,FXR(-/-)鼠 Ntcp mRNA表达改变不明显,3.2.3.1 FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用,提示：激活的FXR能抑制 Ntcp、OATP1B1的表达,Zollner(2005),NTCP胆
15、汁酸摄取的主要载体,OATP胆汁酸摄取的次要载体,FXR对肝脏重吸收有抑制作用,小结,由于胆汁酸摄取相关的蛋白基因上不含有FXR的直接结合位点，FXR通过间接方式抑制这些蛋白的表达。,3.2.3.2 FXR抑制胆汁酸肝脏重吸收载体表达的机制,研究发现，肝脏核因子HNF1、 HNF4都可以调控NTCP表达，但后者作用是前者 的7倍，SHP主要通过HNF4发挥作用。 Andreas（2008）FXR通过诱导SHP与肝脏核因子4结合来抑制OATP1B1表达 Jung（2004）,3.2.3.2 FXR抑制胆汁酸肝脏重吸收载体表达的机制,CYP7A1、CYP27A1,胆汁酸,肝脏FXR,胆汁酸,SHP
16、,SHP,HNF1,SHP,HNF4,胆固醇,NTCP、OATP1B1,可能的机制：,FXR,胆汁酸,胆固醇,CYP7A1、CYP27A1,SHP,SHP,LRH-1,SHP,HNF4,FGF,FGFR4,FGF,JNK途径,BSEP、MDR3、MPR2、OSTs、IBABP,SHP,SHP,HNF4/1,NTCP、OATP1B1,总结：,维持器官(肝脏)胆汁酸浓度正常，保障动物健康,四、结语,4、结语,FXR作为一种胆汁酸受体，激活后可以调节胆汁酸代谢。FXR激活对胆汁酸代谢调节作用主要有 (1)抑制胆汁酸合成 (2)促进胆汁酸肝脏分泌 (3)促进胆汁酸肠道重吸收 (4)抑制胆汁酸肝脏重吸收
17、,4、结语,目前，在FXR的研究中仍存在一下问题：仍有一些和FXR作用相关的靶基因尚待进一步被发现。FXR作用于一些靶基因的具体途径还不清楚需要进一步研究。参与胆汁酸调节的核受体除了FXR还有其它核受体,在探讨胆汁酸代谢时还应考虑FXR与其它的核受体之间的相互作用。,参考文献,John Y.L. Chiang, Rhonda Kimmel, Cary Weinberger, and Diane Stroup.Farnesoid X Receptor Responds to Bile Acids and Represses Cholesterol 7-Hydroxylase Gene (CYP7
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30、3.1 FXR抑制胆汁酸合成及机制,四、FXR调节胆汁 酸代谢的机制,4、FXR调节胆汁酸代谢的机制,FXR就是通过激活或者抑制胆汁酸代谢所必须的合成、摄取、分泌的蛋白质的表达，从而在整体上调节胆汁酸代谢。,3.1 抑制胆汁酸的合成及机制,胆固醇,胆酸、鹅脱氧胆酸,鹅脱氧胆酸,经典途径,替代途径,CYP7A1,CYP27A,3.2.2促进胆汁酸肠道重吸收及机制,IBABP和FXR之间也是相互作用的，胆汁酸借助I-BABP进入肠道细胞激活肠道细胞中FXR，FXR又可上调I-BABP，使IBABP提高结合肠腔胆汁酸的能力，促进胆汁酸的重吸收，可以限制小肠细胞中胆汁酸的浓度，从而减少胆汁酸的毒性作用对肠道的损害,FXR,IBABP,小异二聚体SHP：能与核受体形成二聚体并制其活性。 肝受体同源物（LRH-1）肝脏核因子（HNF4）,以女性非肥胖胆结石患者为研究对象的实验结果也表明：FXR的表达降低将伴随着回肠组织OST和 OST的表达也降低,3.2.1 OST/OST,3.2 介导胆汁酸肠肝循环及机制,3.2.1.1 FXR介导胆汁酸分泌,3.2.1 介导胆汁酸分泌及机制,3.2.1促进胆汁酸分泌及机制胆汁酸由肝细胞进入毛细胆管的过程,OST/OST:杂二聚体有机溶质转运体,MDR3 ：多药耐药蛋白,MPR2多药耐药相关蛋白,BSEP:胆盐输出泵,
