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【摘要】 过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator activated receptorγ,PPARγ)是一类依赖配体活化的转录因子,属于Ⅱ型核激素受体超家族成员。PPAR-γ是近年来国内外研究的一个热点,现已明确其在细胞增殖分化、炎症反应、糖代谢及脂类代谢具有重要的调节作用。本文就PPARγ与胰腺疾病的关系作一综述。
【关键词】 过氧化物酶体增殖物激活受体γ;胰腺炎;胰腺癌
Relationship between peroxisome proliferator-activated receptor gamma and pancreatic diseases
WANG Meng,ZHAO Hong-li,MA Ting-hang.
Shandong Academy of Medical Science, Jinan250012, China
【Abstract】 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) is a ligand-activated transcription factor that is the member of the class Ⅱ nuclear hormone receptor superfamily. PPARγ studied in recent years is a hot issue both at home and abroad.So far ,it has been clear that PPARγ plays an vital role in cell proliferation and differentiation,inflammation,glucose homeostasis and lipid metabolism. We summarize here the relationship between PPARγ and pancreatic diseases reported.
【Key words】 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma; Pancreatitis; Pancreatic carcinoma
过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator activated receptors,PPARs)是一类由配体激活的核转录因子,属Ⅱ型核受体超家族成员。目前已知在两栖类、啮齿类动物及人类等的PPARs均有3种亚型,即PPARα、PPARβ(亦称PPARδ)和PPARγ。这3种亚型分别由不同基因编码,其各自在结构、组织分布和功能上也有所不同。近年来的研究发现,作为PPARs 的亚型之一,PPARγ与胰腺、肝脏、肾脏、血管等组织器官的疾病关系密切。本文就PPARγ与胰腺疾病的关系作一综述。
1 PPAR-γ概述
1.1 PPARγ的结构
PPARγ由特定的单拷贝基因编码,人类PPARγ基因位于第3号染色体3p25位,含有9个外显子,鼠PPARγ位于第6号染色体E3F1位,人PPARγcDNA与鼠类同源型达95%。人PPARγ基因全长>100 kb,根据转录时启动子和5’端A1、A2、B1三个外显子剪接方式不同,PPARγmRNA可分为4种亚型,即PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3、PPARγ4。PPARγ1、PPARγ3、PPARγ4三种mRNA翻译出相同的蛋白产物PPARγ1,其由477个氨基酸组成;PPARγ2 mRNA的翻译出的蛋白比PPARγ1蛋白多28个氨基酸。鼠PPARγ基因有PPARγ1和PPARγ2两种mRNA亚型,PPARγ1 mRNA的蛋白产物由475个氨基酸组成,比PPARγ2少30个氨基酸。PPARγ蛋白由4个不同的功能域组成:①A/B结构域:是调节区,对该区丝氨酸残基82磷酸化能抑制PPARγ活化;②C结构域:DNA结合区,由66个氨基酸残基组成,是与靶基因启动子区的过氧化物酶体增殖物反应元件(peroxisome proliferator response element,PPRE)特异结合的部位;③D结构域:是铰链区,是辅因子结合的部位;④E/F结构域:是配体结合域,在激素信号转换成转录激活信号中发挥重要作用。
1.2 PPARγ的分布及作用机制 PPARγ在鼠类的脂肪组织和脾脏中呈高水平表达,在视网膜、食管、盲肠等组织和器官呈中等水平表达,在胰腺、胃及结肠等组织和器官中呈低水平表达。在人类,PPARγ1分布与PPARα相似,在肝脏、肾脏、骨骼肌、心脏和血管在中呈高水平表达,在脂肪和软骨的表达相对较低;PPARγ2主要分布在脂肪组织、免疫系统、大肠、视网膜;PPARγ3主要在脂肪细胞和结肠上皮细胞中表达。
PPARγ与特异性配体结合后,与视黄醛X受体(retinoid X receptor,RXR)形成异源二聚体,并结合到靶基因启动子区的PPRE上,从而调节靶基因转录、翻译及其生物学效应。
1.3 PPARγ的配体
PPARγ存在多种配体,分为天然配体和合成配体两大类。PPARγ天然配体以多不饱和脂肪酸(如亚油酸、亚麻酸)及花生四烯酸的代谢产物[如前列腺素J2(PGJ2)及其代谢产物15-脱氧前列腺素J2(15 d-PGJ2)]为代表,主要来源于饮食及机体的代谢产物。PPARγ合成配体主要指噻唑烷二酮类药物(TZDs)包括罗格列酮(Rosiglitazone)、环格列酮(Ciglitazone)、曲格列酮(Troglitazone)、吡格列酮(Pioglitazone)等,目前在临床上已被广泛的用于治疗2型糖尿病。�
2 PPARγ与胰腺疾病的关系
2.1 PPARγ与胰腺炎 PPARγ具有广泛而强大的抗炎作用,其通过负反馈调节来实现对炎症的控制。NF-kB是真核细胞基因转录中重要的调控因子,是多种细胞因子基因表达的枢纽,活化的NF-kB能促使多种细胞因子如白细胞介素-1、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α等的mRNA过量表达,细胞因子又反作用于NF-kB,促进炎症的发生和发展。有研究证实PPARγ可以直接与NF-kB 的亚基结合,形成转录抑制复合物,减少NF-kB 与DNA 结合,从而抑制NF-kB DNA 合成,从而抑制其表达,减轻炎症反应[1]。最近也有研究表明PPARγ激动剂环格列酮通过与其受体PPARγ结合来抑制NFkB的转录激活[2]。Liu等[3]通过大鼠实验观察到罗格列酮预先干预能显著减轻肺干湿比重升高水平,减弱髓过氧化物酶的活动以及丙二醛水平,同时减少肺组织TNF-α的过度产生。Tahan等[4]的研究发现PPARγ激动剂能改善非酒精肝脏炎症,降低谷丙转氨酶、碱性磷酸酶以及白细胞介素-6升高水平。此外,PPARγ还对中枢神经系统炎症、炎症性肠病、肾脏炎症以及风湿性炎症等疾病发挥着重要的抗炎作用。
急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)是胰腺的急性炎症过程,在不同程度上波及邻近组织和其他脏器系统,以上腹痛、恶心、呕吐、发热等为主要临床表现。AP的发病机制迄今尚未明确,传统的观点(胰腺自身消化理论)认为:各种原因使胰腺腺泡内的酶原激活,导致胰腺发生自身消化,同时胰腺导管的通透性增加,使激活的胰酶渗入胰腺组织,进一步加重炎症。1988年Rinderkenchet[5] 提出了“白细胞过度激活学说”,从而引起对TNF、白细胞介素等炎症介质在AP中作用的广泛研究,此后“氧化应激”学说、“肠道菌群移位”学说、“微循环障碍”学说、“钙稳态失衡”学说等也出现,但其尚不能完全阐明AP的发病机制。目前有研究认为PPARγ对AP具有抗炎作用,但其在此炎症过程中的作用还未完全揭开,正处于研究的起步阶段,是国内外学者研究的一个热点。Xu等[6]通过大鼠重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)模型实验发现,吡格列酮组在胰腺湿干比重、腹水和血清淀粉酶水平较SAP组明显降低,胰腺组织炎症浸润、出血坏死程度较SAP 组显著减轻,同时更为重要的是胰腺NF-kB 和细胞间黏附因子-1(ICAM-1)的表达较SAP组明显减弱,提示吡格列酮能减轻SAP的严重程度,其很可能通过抑制ICAM-1的表达和NF-kB的活动来发挥抗炎效应。Cuzzocrea 等[7]通过雨蛙肽诱导的小鼠AP 模型观察到罗格列酮干预组胰腺炎症和组织损伤程度、ICAM-1和硝基酪氨酸的表达以及中性粒细胞浸润较AP组明显减少,这些结果进一步支持罗格列酮和其他PPARγ激动剂对AP具有治疗作用的观点。Ivashchenko等[8]的研究发现雨蛙肽对胰腺上皮PPARγ敲除小鼠所致炎症加重,且罗格列酮在水肿、巨噬细胞浸润和促炎细胞因子的表达方面的抗炎效应与对照组相比显著减弱,提示胰腺上皮PPARγ在抑制炎症过程中发挥重要作用。Rollins等[9]通过小鼠急性胰腺炎模型实验发现,预先用PPARγ激动剂能减轻AP的严重程度且呈剂量依赖性关系,认为PPARγ在急性胰腺炎早期阶段的炎症级联中起着直接作用。Shimizu等[10]的研究认为胰腺星状细胞发挥固有吞噬细胞的作用,CD36通过PPARγ的活化来促进曲格列酮诱导的吞噬活动。有的动物实验发现PPARγ激动剂提前干预能显著减少post-ERCP所致AP的血浆脂肪酶升高水平、胰腺髓过氧化物酶和NF-kB的活动以及iNOS的表达,提示PPARγ激动剂在AP中发挥抗炎效应与胰腺NF-kB活动的抑制及白细胞浸润的阻止相关[11]。Konturek等[12]通过皮下注射雨蛙肽诱导大鼠急性胰腺炎实验发现,吡格列酮组与AP组比较,其血浆脂肪酶活动减弱,IL-1β的血浆浓度和胰腺基因于表达降低,胰腺HSP70 mRNA和蛋白质表达增加更为明显,认为吡格列酮能减轻雨蛙肽诱导的AP,其抗炎效应可能是由于它对IL-1β的抑制和HSP70的过度表达而导致。
慢性胰腺炎(chronic pancreatitis,CP)是由于各种因素使胰腺组织逐渐纤维化,造成胰腺功能持续性、永久性损害,引起不同程度的胰腺外分泌和内分泌障碍,从而出现相应的临床症状。迄今为止,尚没有有效的疗法能够阻止胰腺纤维化,主要原因是胰腺内纤维形成机制还未得到完全阐明。近几年来许多体内外实验在客观上证实活化的胰腺星状细胞(pancreatic stellate cells,PSCs)在CP中胰腺纤维化起到的重要作用,成为CP治疗的一个新的靶点。Shimizu K等[14]通过WBN/Kob大鼠CP模型实验发现,曲格列酮能够通过独立的PPARγ机制发挥抗纤维化作用,阻止CP病情发展,提示其可能成为CP治疗新的治疗药物。Hisada S等[14]的研究进一步发现,给WBN/Kob大鼠长期喂饲曲格列酮能够减轻胰腺炎症细胞浸润和纤维化程度,也能减少α-平滑肌肌动蛋白、前胶原I、前胶原Ⅲ和纤连蛋白的表达,同时NF-kB的黏附活动也显著减少,认为曲格列酮通过抑制PSCs合成细胞外基质和通过阻止NF-kB活动抑制促炎细胞因子生成来阻止CP发展。许多研究表明胰腺反复炎症导致转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)产生,TGF-β能够直接激活PSC并促使其分化,产生细胞外基质,最终导致胰腺发生纤维化。van Westerloo DJ 等[15]的研究表明PPARγ配体曲格列酮确实能够减少了胰腺的活化TGF-β1水平和PSCs的数量,从而阻止胰腺发生纤维化。此外,许多研究发现丝裂原蛋白激酶、磷脂酰肌醇3-激酶、血小板源性生长因子等分子通路和分子介质在CP时PSCs激活分化导致胰腺纤维化过程中起着重要的调控作用。可见,PSCs在胰腺纤维形成过程中起着关键作用,细胞因子如TGF-β是PSCs的关键活化剂,PPARγ配体能使PSC表型处于休眠状态,这有助于寻求新的治疗策略来治疗胰腺纤维化[16]。
2.2 PPARγ与胰腺癌 PPARγ除参与细胞分化、细胞周期调控、免疫调节、糖代谢、脂肪代谢、炎症等组织细胞功能调节外,近年来许多研究发现其与肿瘤的发生关系密切。PPARγ已被发现在许多恶性肿瘤(如食管癌、胃癌、结肠癌、胰腺癌、乳腺癌、肝癌、前列腺癌、肺癌、肾癌、淋巴瘤等)上表达[17]。PPARγ抗胰腺癌的确切机制还不是很清楚,目前研究认为其可通过阻止细胞增殖、诱导凋亡、诱导分化来实现抗肿瘤效应。Tsujie等[18]发现PPARγ在六种胰腺癌细胞株(MKN45, HT-29, HCT116, HuCCT1, KMP-2, and BxPC3)上表达,给予PPARγ激动剂曲格列酮后能增强其表达并促进癌细胞(BxPC3除外)分化来阻止其生长,提示PPARγ激活途径对肿瘤细胞生长的阻止起重要作用。Galli A等[19]的研究则认为PPARγ激动剂(吡格列酮)能阻止BxPC3细胞生长和侵蚀,同时还发现Panc-1细胞中的金属蛋白酶-2活化,吡格列酮能使其活动减少,从而抑制细胞生长。Hong J等[20]通过实验、P21蛋白表达抑止癌细胞从G1期进入S期,从而阻止其增殖。Guido Eibl等[21]的研究认为PPARγ能诱导胰腺癌细胞凋亡阻止细胞生长,半胱天冬酶-3能够独立的诱导细胞凋亡。最近有研究[22]则发现噻唑烷二酮类药物能以依赖PPARγ形式阻止胰腺癌细胞集落形成,生长阻止与通过导管分化诱导的G1细胞周期停滞相关而细胞凋亡率没有任何增高,认为噻唑烷二酮类治疗以诱导胰腺导管分化而发挥对胰腺癌的阻止效应。Kristiansen G等[23]对129名胰腺导管腺癌患者的癌组织标本进行免疫组化分析发现,71.3%胰腺癌病例有PPARγ表达,其表达与肿瘤的分级和分期呈正相关,生存分析现实PPARγ对胰腺导管腺癌具有预后价值,可能成为此病的一个预后指标,证实PPARγ在胰腺癌进展中具有重要作用。
3 结语
目前PPARγ与胰腺疾病关系是目前研究的热点,其对胰腺炎症和肿瘤调控机制尚处于起步阶段。尽管许多研究结果不尽相同,甚至有矛盾之处,但多数研究支持PPARγ在抗炎症和肿瘤方面所起到的积极作用。随着对PPARγ和其激动剂以及胰腺疾病本身研究的逐步深入,PPARγ有望成为胰腺疾病治疗的一个新靶点,为胰腺疾病的诊断、治疗和预防带来新的突破。
参 考 文 献
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