徐世文，櫻 桃，李 術

（東北農業(yè)大學動物醫(yī)學學院，哈爾濱 150030）

過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（Peroxisome proliferator activated receptors-γ，PPAR-γ）是具有多種功能的細胞器，如參與脂肪酸的氧化等。過氧化物酶體功能缺陷可以引起多種疾病。過氧化物酶體能在許多結構不同的化學物質作用下增生，這些物質被稱為過氧化物酶體增殖劑（Peroxisome proliferators,PPs）[1]。過氧化物酶體增殖因子活化受體是由Isseman和Green于1990年首先在老鼠身上發(fā)現(xiàn)的[2]。PPAR-γ屬Ⅱ型核受體超家族成員，主要表達在棕色和白色脂肪組織及小腸組織中，是參與調節(jié)糖、脂質代謝的重要因子，具有調控細胞分化、脂肪的儲存和調節(jié)胰島素的作用[3]，參與炎癥、細胞凋亡等病理過程[5]。還有試驗顯示T、B淋巴細胞中表達PPAR-γ mRNA、PPAR-γ及其相關配體在免疫中起重要作用[6]。此外，研究表明PPAR-γ還跟腫瘤的治療有關[4]。

1 PPAR-γ的分子結構及其配基

人PPAR-γ基因位于第3號染色體3p25位，鼠PPAR-γ位于第6號染色體E3F1位。人與小鼠PPAR-γ基因全長均大于100 kb，由于啟動子和外顯子A1、A2及B1拼接方式不同，PPAR-γ mRNA存在4種亞型，即PPAR-γ、PPAR-γ2、PPAR-γ3和PPAR-γ4。其中PPAR-γ1、3、4 mRNA生成相同的產物PPAR-γ；PPAR-γ2 mRNA生成一個NH2端有個28個氨基酸的蛋白質。人PPAR-γ1由477個氨基酸組成，鼠則只有475個，人PPAR-γ1 mRNA的外顯子A2與共同外顯子1之間拼接，會在相當于其他種屬上游6個核苷酸位置，即共同外顯子1的起始處產生一個AUG翻譯起始密碼子，從而導致PPAR-γ1蛋白質的N末端比鼠多兩個氨基酸。人PPAR-γ2氨基末端比PPAR-γ1多28個氨基酸，由505個氨基酸組成。鼠PPAR-γ2氨基末端比PPAR-γ1多30個氨基酸。人PPAR-γ3與PPAR-γ1一樣由477個氨基酸組成[7]。

PPAR-γ存在多種配體，分為天然配體和合成配體兩大類。天然配體主要以多不飽和脂肪酸及其衍生物為代表，如15-脫氧前列腺素J2（15d-PGJ2）及白三烯，來源于飲食及機體的代謝產物。15d-PGJ2是PGJ2的代謝產物，是最先報道的PPAR-γ的配體。研究表明，它是PPAR-γ親和力最強的內源性配體，它具有抗炎癥和抗腫瘤活性的作用。在探尋天然的PPAR-γ配體過程中，發(fā)現(xiàn)了合成配體主要有治療糖尿病的噻唑烷酮類化合物（Thiazolidinediones,TZDs），又稱格列酮類，包括羅格列酮、曲格列酮、吡格列酮等。一些非甾體抗炎藥物如消炎痛、芬布芬、布洛芬等也能作為配體與PPAR-γ相結合[8]。

2 PPAR-γ的組織分布

在成年動物PPAR-γ在脂肪組織、大腸中表達量較高，肝、心、腎為中等量表達。PPAR-γ1是PPAR-γ的主要形式，PPAR-γ1表達范圍相對廣泛，PPAR-γ2表達范圍較窄，主要在脂肪組織中表達，有研究顯示爪蟾PPAR2γ呈限制性表達，與此相似嚙齒動物脂肪組織是PPAR-γ主要表達區(qū)，腸粘膜（盲腸和結腸）有較高表達，在淋巴組織如脾中含量也很多[9-10]。另外PPAR2γ也低量表達于視網膜和骨骼肌。人類hPPAR-γ1和hPPAR-γ2在脂肪組織表達較高，在骨骼肌表達較低，在肝臟和心臟中也有hPPAR-γ1的表達[11-12]。PPAR-γ3僅在巨噬細胞和大腸中表達[13]。

近幾年來，一些學者開始開展了對畜禽PPARs基因在組織中表達情況的研究。在禽類研究表明，PPAR-γ基因幾乎在雞的所有組織中都有表達，如脂肪、腦、腎臟、脾臟、心臟、肺臟、食道、胃（肌胃與腺胃）、腸道（小腸與大腸）、肝臟、骨骼肌及卵巢[14-16]，但研究結果并不一致。Sato等研究表明[14]，在雞肝臟與骨骼肌中存在PPAR-γ基因的表達，但Meng等的研究卻證實PPAR-γ基因在肝臟與骨骼肌內并不表達[15]。Wang等證實PPAR-γ在雞脾臟、法氏囊和胸腺均表達[18]。Sundvold等對豬10種組織PPARs的Northern blot檢測發(fā)現(xiàn)PPAR-γ限制性表達于脂肪組織和脾[17]。

3 不同物種之間PPAR-γ基因編碼區(qū)核苷酸序列比對分析

利用DNAMAN和DNASTAR軟件分析GenBank上人（NM_001172698.1）、熊貓（XM_002921267.1）、牛（NM_181024.2）、兔（U84893.1）、爪蟾（XM_002936698.1）、小鼠 （NM_001127330.1）、野豬（NM_214379.1）、綿羊 （NM_001100921.1）、雁（AF481798.1）和原雞（AF163811.1）PPAR-γ基因編碼區(qū)核苷酸序列（見表1）。結果表明，不同物種間PPAR-γ基因編碼區(qū)相似性百分數有所差異，尤其是爪蟾和其他物種間的差異性很大，在和9個物種比對結果中，與牛的同源性最大，但同源性只有49.3%。其他9個物種差異范圍為81.0%～98.4%。其中牛和綿羊的相似性百分數最高為98.4%，其次是雁和原雞的相似性百分數達97.4%，同源性較高；人與其他8個物種（除爪蟾）間相似性百分數均較高，為85.4%～93.6%。六個哺乳動物物種小鼠、人、豬、綿羊、牛、兔、熊貓之間的CDS區(qū)比較結果表明，同源性都在89%以上，而與雁、雞對比，同源性分別為82.9%和81%。

4 不同物種PPAR-γ氨基酸序列

用DNAMAN對除爪蟾外的9個物種氨基酸序列進行比較，結果（見圖1）顯示同源性為89.68%。在第162～314位氨基酸同源性最高。在此區(qū)域內兔子的第174位為絲氨酸，其他物種的第174位氨基酸都是甘氨酸；雁的第235位氨基酸為脯氨酸而其他物種的均為絲氨酸，除了這兩個氨基酸以外其他氨基酸同源性為100%。從結果可推測出這一區(qū)域親水性比較高，有可能存在抗原表位。由圖2可知，牛和綿羊PPAR-γ氨基酸同源性高達99.8%；雁和雞的同源性為98.5%；人和鼠的同源性大98.3%。這表明PPAR-γ基因CDS區(qū)是高度保守的序列。

表1 10個物種核苷酸序列的同源性Table 1 Homology of nucleotide sequence among ten species（%）

圖1 9種動物PPAR-γ基因氨基酸序列比對結果Fig.1 Homology of amino acid sequence among nine species

圖2 10種動物的PPAR-γ基因氨基酸序列相似性百分數Fig.2 Homology of amino acid sequence among ten species

5 PPAR-γ的功能

5.1 PPAR-γ在炎癥反應中的作用

PPAR-γ在許多動物炎癥模型中能緩解炎癥反應，因而研究提出了PPAR-γ及其配體可能對緩解對炎癥反應有一定作用的推論。賴長華等試驗結果表明[19]，LPS刺激在導致斷奶仔豬IL-1、IL-6和TNF-α mRNA表達水平升高的同時，也使PPAR-γmRNA表達量升高。Leininger等以豬為動物模型的試驗顯示[20]，PPAR-γ在外周血白細胞中有表達，且PPAR-γ1異構體比PPAR-γ2多。PPAR-γ激動劑亦可誘導B細胞凋亡，抑制B細胞活性和增殖反應，抑制巨噬細胞活化并下調TNF-α、IL-1、IL-6等多種炎癥細胞因子的表達。Gilroy等在大鼠胸膜炎模型上證實[21]，PGD2與15d-PGJ2作為COX-2的抑制劑，具有抗炎作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)，用15d-PGJ2或噻唑烷二酮藥物治療可抑制許多炎癥介質（包括明膠酶B、IL-6、TNF-α與IL-1β）。從這些研究結果能推測出，PPAR-γ在炎癥反應中可能起到重要的調控作用。

5.2 PPAR-γ在免疫調節(jié)中的作用

在免疫調節(jié)方面，Vast等研究證實PPAR-γ在巨噬細胞的分化上具有重要的作用[22]。Szatmari在人與鼠上的研究還表明，PPAR-γ可以調節(jié)樹突狀細胞的成熟與功能，該細胞是一種與巨噬細胞有著密切關聯(lián)的抗原呈遞細胞[23]。Gosset，F(xiàn)aveeuw等對于PPAR-γ功能的研究也表明，PPAR-γ信號影響著吞噬作用、細胞因子的生成及抗原呈遞[24-25]。對于PPAR配體活化的人樹突狀細胞表達的分析表明，PPAR-γ對樹突狀細胞發(fā)育與功能的影響是直接通過脂類代謝完成的，而不是通過反式阻抑作用[26]。Bensinger and Tontonoz等證實了，哺乳動物PPAR-γ同時參與脂質代謝與免疫調節(jié)[27]。Wang等研究了冷應激對雛雞脾臟、胸腺、法氏囊及血液淋巴細胞內PPAR-γ基因表達的影響[18]，結果證實了PPAR-γ基因可能在雛雞免疫系統(tǒng)的能量代謝與免疫調節(jié)上發(fā)揮著重要作用。這些研究結果表明，PPAR-γ信號是重要的免疫調節(jié)途徑。

5.3 PPAR-γ在脂類代謝中的作用

PPAR-γ是脂肪組織發(fā)育的中心調控劑，其信號通路影響細胞和組織脂肪代謝。Tontonoz等首次證明PPAR-γ在脂肪生成中的作用[28]。目前對PPAR的靶基因的研究和鑒定主要集中在肝細胞和脂肪細胞，肝臟能夠調控與脂類代謝緊密相關的脂肪酸、甘油三脂和酮體，通過調控脂肪酸的吸收、酯化滿足機體需要[29]。脂肪組織是機體能量儲存以及利用的重要場所，主要維持機體的能量代謝平衡和糖類、脂類代謝的穩(wěn)定。PPAR-γ調控多種在脂類代謝不同途徑的基因表達[30]，包括脂肪酸轉運、細胞吸收、細胞內脂肪酸結合以及分解（β氧化和ω氧化）和貯存；參與脂肪細胞的生成和轉化在調節(jié)肝臟脂肪生成和肝外脂肪沉積中起重要作用。Beatrice等報道[31]，PPAR可增加脂肪酸轉運蛋白和脂肪酸轉運酶的表達，刺激細胞對脂肪酸的攝入和向脂酰CoA的轉化。PPAR是調控肝臟脂肪酸氧化酶基因表達的轉錄因子。

此外，有研究發(fā)現(xiàn)PPAR-γ是動物表皮形成、胎盤正常分化的必要因素。PPAR-γ能參與眾多疾病的發(fā)展過程。在腫瘤、胰腺炎、肺炎風濕性關節(jié)炎、肝臟損傷、腎臟疾病中PPAR-γ起著舉足輕重的作用。也有報道證實PPAR-γ有神經保護作用。

6 結果與展望

自PPAR-γ被發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在，人們對其進行了大量的研究，而且合成了多種該受體的激動劑，有一些已經應用于臨床治療。許多研究者進行體內和體外試驗，均觀察到PPAR-γ受體激動劑對很多疾病有良好的治療作用。另外，PPAR-γ在免疫調節(jié)、炎癥反應中的作用也是最近研究的熱點。目前對PPAR-γ的研究大部分都集中在人類醫(yī)學領域。在畜禽方面的研究較少，若能全面地揭示PPAR-γ功能，將其應用到畜禽病的研究當中是以后探索的目標和重點。還有PPAR-γ基因在不同物種組織中的分布情況還有待于完善。

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