王孟丹，劉小娜(綜述)，魏立民(審校)

(1.河北醫(yī)科大學研究生學院，石家莊 050017; 2.河北省人民醫(yī)院內分泌一科，石家莊 050051)

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甲狀腺激素對肝脂代謝調節(jié)及相關非經(jīng)典通路的研究進展

王孟丹1△，劉小娜1△(綜述)，魏立民2※(審校)

(1.河北醫(yī)科大學研究生學院，石家莊 050017; 2.河北省人民醫(yī)院內分泌一科，石家莊 050051)

摘要：早期，人們認為甲狀腺激素僅通過核受體改變靶器官基因的轉錄活性發(fā)揮生物學效應，此途徑為經(jīng)典通路的作用機制。近年來發(fā)現(xiàn)獨立于經(jīng)典通路與其他信號傳遞相關的非經(jīng)典通路，非經(jīng)典途徑的機制及其相關性被廣泛的研究，越來越多的實驗證實甲狀腺激素非經(jīng)典途徑在促血管生成、抗細胞調亡、促進細胞增殖及促進缺氧誘導因子1α表達方面發(fā)揮了重要的作用。

關鍵詞：甲狀腺激素；脂代謝；肝臟

甲狀腺激素是人體內最重要的激素之一，甲狀腺激素靶細胞分布極為廣泛，甲狀腺功能的改變常常會伴有血糖、血脂、血壓等一系列生理變化，而肝臟是甲狀腺激素調節(jié)脂代謝的主要靶器官，甲狀腺激素通過直接或間接方式刺激肝內脂質的合成和降解，維持血脂的平衡。 非經(jīng)典通路的機制中，第二信使的調節(jié)和特殊蛋白的活化促進甲狀腺激素調節(jié)脂質代謝平衡?，F(xiàn)著重闡述關于脂質代謝調節(jié)的信號通路和通路中受甲狀腺激素調節(jié)的部分。

1甲狀腺激素對脂質代謝的影響

1.1甲狀腺激素對膽固醇代謝的影響甲狀腺激素參與生物體內多種生理過程，尤其在脂質代謝和能量平衡化方面發(fā)揮重要的生理作用，而肝臟是其維持脂代謝平衡的主要場所[1]。生理水平的甲狀腺激素是維持膽固醇水平滿足機體需要的關鍵激素，甲狀腺素對膽固醇有雙重調節(jié)作用。一方面，可上調膽固醇合成代謝的限速酶羥甲基戊二酸輔酶A 還原酶的轉錄活性，從而促進膽固醇的合成；另一方面，上調低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)受體增加肝細胞攝取膽固醇，降低血中膽固醇的水平，另外，甲狀腺激素還可刺激膽固醇7α羥化酶(CYP7A1)基因的表達，增強膽固醇向膽汁酸轉化，降低肝臟和體液中膽固醇的濃度。在甲狀腺功能減退(甲減)患者中，低水平的甲狀腺激素使膽固醇清除及向膽汁酸轉化減少導致膽固醇水平升高[2]。

1.2甲狀腺激素對三酰甘油的影響甲狀腺激素可直接刺激肝內脂肪酸合成途徑相關酶的表達，如乙酰輔酶A羧化酶和脂肪酸合成酶，促進肝臟脂肪酸的合成和甘油酯化成三酰甘油。Cachefo等[3]的研究顯示，甲狀腺功能亢進(甲亢)患者肝臟中脂肪生成是甲狀腺功能正常者的3倍。同時，超生理水平的甲狀腺激素能增加腺甘酸環(huán)化酶的作用，從而增加組織對兒茶酚胺、生長激素等脂肪動員激素的反應，進而促進脂肪分解以及增強骨骼肌中脂蛋白脂肪酶的活性，導致血清中三酰甘油的清除率增加、體內三酰甘油水平降低。

亞臨床甲減即表現(xiàn)為單一的血清中促甲狀腺素水平增加而總三碘甲狀原氨酸(triiodothyronine，T3)-總四碘甲狀原氨酸、游離T3、游離四碘甲狀原氨酸正常，常伴隨著脂質代謝異常，如膽固醇水平升高和脂蛋白異常，這些異常在給予左旋甲狀腺素治療后可以糾正[4]。亞臨床甲減時脂質代謝異常的機制仍不清楚，有研究者提出促甲狀腺素可直接作用于肝臟引起高膽固醇血癥而不依賴于甲狀腺激素的改變[5]。

2甲狀腺激素效應的相關通路

多數(shù)文獻報道都是關于甲狀腺激素效應的經(jīng)典通路，此通路為甲狀腺激素與組織中的甲狀腺激素受體(thyroid hormone receptor，TR)結合，作為轉錄因子，識別某段特異的DNA序列，并與之結合而調控靶基因的轉錄。例如，主要負責膽固醇從循環(huán)中清除的LDL受體，在甲狀腺激素的作用下，肝細胞中LDL受體基因的信使RNA(mRNA)的表達增強，增加膽固醇的攝取[6]。

TR之間可形成同二聚體或者與視黃醇受體(retinoid X receptor，RXR)、肝臟X受體(liver X receptor，LXR)等其他核受體結合形成異二聚體，Oetting和Yen[1]報道異二聚體在T3介導靶基因轉錄激活方面較TR/TR同二聚體作用更強。TR除了與這些核受體結合形成二聚體外，還與這些核受體競爭性結合輔助因子或阻遏因子共同調節(jié)基因的表達。在脂質代謝方面，Hashimoto等[7]證明TRβ突變的大鼠肝臟細胞在甲狀腺素刺激下TR-RXR異二聚體形成減少，導致RXR與LXR結合，增加LXR受體活性，進而增強LXR的降膽固醇效應。

脂肪滴的自噬是參與甲狀腺素誘導的脂肪酸氧化的另一條重要的途徑。Sinha等[8]的研究表明，T3可使離體肝細胞內脂滴的自噬活動增強，這種效應發(fā)生在T3刺激肝臟脂肪酶和氧化酶生成之前。在脂肪滴自噬受損的動物中，甲狀腺激素對脂肪酸氧化的效應消失。另外，蛋白質翻譯后的修飾(例如蛋白質的磷酸化)可增強或減弱該蛋白質的活性，TR、RXR和其他共激活物是磷酸化作用的靶效應分子，TR可在胞質和核內被磷酸化，磷酸化后的TR與RXR形成異二聚體，導致降解程度下降，從而增加轉錄活性[9]。

3甲狀腺激素對脂質代謝平衡調節(jié)的非經(jīng)典通路

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，甲狀腺激素可引起迅速生理反應，并且不受基因轉錄和翻譯相關抑制劑的影響，提示存在非經(jīng)典核受體作用途徑。在雞胚肝細胞的培養(yǎng)基中給予蛋白激酶抑制劑可消除T3誘導脂肪生成相關酶脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，F(xiàn)AS)、乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase，ACC)的表達和活性，為甲狀腺激素非經(jīng)典通路調節(jié)肝臟脂質代謝進一步提供了證據(jù)[10]。

3.1甲狀腺激素對磷酸酰肌醇激酶(phosphatidylinositol 3-kinase PI3K)的影響PI3K是一種胞內磷酸肌醇激酶，是由1個催化亞基p110和1個調節(jié)亞基p58構成的異源性二聚體，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)3種PI3K同工酶，其中能被細胞表面受體所激活的Ⅰ型PI3K研究較為廣泛，其通過兩種方式被激活，一種是與具有磷酸化酪氨酸殘基的生長因子受體或鏈接蛋白結合被激活；另一種是Ras和催化亞基p100直接結合導致PI3K的活化?；罨腜I3K與細胞內信號蛋白Akt和磷酸肌醇依賴性激酶1(phosophoinoositide-depentdent protein kinase，PDK1)結合，致細胞內蛋白磷酸化[11]。甲亢患者以及T3干預試驗中發(fā)現(xiàn)肝內脂肪生成增加，在早期，這一效應歸因于T3誘導肝內脂肪酸合成酶mRNA表達的增加，然而，由于PI3K和ERK1/2抑制劑可減弱T3對脂肪酸合成酶mRNA的誘導效應，因此，Radenne等[12]認為PI3K通路中的蛋白磷酸化反應參與了甲狀腺激素在轉錄水平調節(jié)脂肪酸合成酶的表達。

與T3調節(jié)脂肪酸合成酶的表達相似，Hashimoto等[7]研究發(fā)現(xiàn)類固醇反應元件結合蛋白1c(steriod response element binding protein-1c，SREBP-1c)的啟動子區(qū)有TR反應元件(TR response element，TRE)，SREBP-1c激活一系列的基因的表達，包括脂肪酸合酶和乙酰輔酶A羧化酶，調節(jié)肝臟脂質的合成。另外，在不同的細胞株中，胞質內非結合狀態(tài)的TRβ與PI3K的調節(jié)細胞亞單位p58結合，當THs進入細胞質中與TRβ結合，可促使TRβ1與PI3K解離，非結合的PI3K催化Akt磷酸化，進而調節(jié)SREBP-1c的表達[13]。人類肝癌細胞株(HepG)中T3誘導SREBP-1的表達可被Akt或ERK抑制劑減弱。識別細胞膜受體的瓊脂結合T3可促進ERK的活化，而非瓊脂結合的T3并不能激活Akt，表明T3可與膜表面受體整合素αvβ3結合激活ERK[14]。因此，甲狀腺素調節(jié)SREBP-1的表達通過兩條獨立的非經(jīng)典的途徑，一是T3通過整合素αvβ3受體激活絲裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)/細胞外信號調節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)通路，二是通過TR-PI3K復合物的解離激活PI3K/AKt通路。鑒于AKt和ERK的激活在調節(jié)SREBP-1的表達中的作用，這些酶的激活有助于增強T3誘導脂肪生成酶的表達。

PI3K-MAPK是參與胰島素信號通路的經(jīng)典途徑之一，胰島素通過這條途徑激活肝細胞脂質的合成。胰島素和T3在合用時較兩者單用時誘導脂肪酸合酶mRNA表達和促進脂肪酸合成酶活性的增加更明顯，表明甲狀腺激素與胰島素信號在脂質合成代謝方面存在協(xié)同效應[15]。

此外，有證據(jù)表明PI3K/Akt的激活也可能參與了T3對脂質的氧化誘導。PI3K/Akt的激活可以調節(jié)肉堿軟脂酰轉移酶(carnitine palmitoyl transferase 1，CPT1)的表達，該酶是造血干細胞和骨骼肌細胞中脂肪氧化的關鍵酶。在造血細胞中，Deberardinis等[16]報道T3誘導Akt活化下調CPT1的表達，而在骨骼肌中，De Lange等[17]報道T3誘導Akt活化上調CPT1的表達，調節(jié)脂肪的氧化。Akt的活化對CPT1表達影響的不一致性可能是由于細胞表型的特殊反應。而在肝細胞中，Akt對CPT1和對其他氧化酶類的表達效應仍需進一步研究。盡管現(xiàn)有的證據(jù)很少，PI3K信號可能是甲狀腺激素調節(jié)肝脂質代謝的潛在通路。

3.2甲狀腺激素對腺苷環(huán)化酶-環(huán)腺苷酸(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)-蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)通路的影響當存在配體時，膜表面的G蛋白偶聯(lián)受體鳥苷三磷酸替換鳥苷二磷酸，導致腺苷環(huán)化酶的活性增加，隨后cAMP水平增加，cAMP通過cAMP依賴PKA促使靶蛋白磷酸化。Shin等[18]證實甲狀腺激素增加小鼠肝臟Ⅰ型PKA的活性，隨后的研究發(fā)現(xiàn)T4可促進其他類型細胞內PKA的磷酸化，PKA的活化觸發(fā)MAPK通路的激活，使TRβ1磷酸化，TRβ1與沉默阻遏因子分離，增加TR的轉錄活性。

在動物模型中，PKA活性增高，可延緩高脂飲食誘導下脂肪肝的形成。在人類肝細胞中，胰高血糖素或cAMP激活PKA的活性，使肝核因子4α磷酸化，失去與CYP7A1啟動子區(qū)域結合的親和力，最后抑制CYP7A1的轉錄[19]。另外，Dong 等[20]研究表明PKA使肝臟SREBP-1的特定區(qū)域磷酸化，抑制這一蛋白反式激活作用，導致人類和嚙齒類肝臟SREBP介導的脂肪生成受到抑制。T3增強SREBP-1的表達而PKA抑制SREBP-1的表達，因此PKA作為甲狀腺激素活性的介導者是存在爭議的。同樣在雞胚肝細胞中也可觀察到cAMP水平升高抑制T3誘導SREBP-1的表達，表明T3作用的凈效應依賴于細胞核內存一系列因子的變化，從而引起PKA活化的程度[21]。

3.3甲狀腺素對P3IK，DAG-鈣和PKC通路的影響當G蛋白偶聯(lián)受體激活時，其構象改變激活Gq蛋白以及磷脂酶C，促進3，4二磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinol 3,4-bisphosphate，PIP2)分解成三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)和二酰甘油(diacylglycerol，DAG)，IP3促進內質網(wǎng)釋放鈣，增強DAG誘導PKC的激活。鈣調節(jié)生物進程的重要性已被證實120年之久，胞質中鈣離子周期性波動峰是可興奮組織和不可興奮組織中細胞外信號向整個細胞傳導的信號機制[22]。

鈣離子可通過直接作用于細胞內蛋白質,如線粒體內脫氫酶或者間接作用于鈣結合蛋白(如鈣調蛋白)，從而改變蛋白質的功能，此外，鈣還可影響轉錄因子的表達。

鈣離子是第一個被發(fā)現(xiàn)受甲狀腺激素調節(jié)的第二信使，例如，甲狀腺切除的大鼠在給予T3后肝線粒體內鈣離子增加，Segal和Ingbar[23]也報道了大鼠胸腺細胞在給予T3后細胞內的自由鈣明顯增加。另外，禁食大鼠的肝臟細胞在T3孵育下表現(xiàn)為胞質內鈣離子增多，同時伴隨著氧化呼吸作用和糖異生作用增強。這一效應在細胞外T3減少時消失，表明了T3的活性依賴細胞外的鈣離子。之前的研究表明，甲狀腺素水平與心肌細胞中蘭尼堿受體mRNA的水平呈正相關，蘭尼堿受體主要與肌質網(wǎng)鈣釋放有關，可控制肌細胞的收縮。Husain等[24]研究表明，肝臟中存在蘭尼堿受體并可調節(jié)細胞內鈣離子的濃度，但仍需進一步探究甲狀腺激素對肝臟中蘭尼堿受體的調節(jié)作用。Yamauchi等[25]使用熒光技術證明了給予T3幾秒后即可增加細胞內鈣離子水平，這對T3誘導的脂肪酸氧化增加至關重要。T3干預HeLa細胞后促進胞質中鈣離子快速的增加，激活鈣調素依賴蛋白激酶的激酶(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase，CaMKKβ)，CaMKKβ反過來激活AMPK，AMPK進而導致乙酰輔酶A脫羧酶活性下降，脂肪合成受到抑制。此外，乙酰輔酶A脫羧酶活性降低，使體內丙二酰輔酶A合成減少，激活CPT1相應地促進了長鏈脂酰輔酶A從胞質進入線粒體進行氧化。Yamauchi等[25]實驗表明T3對AMPK的活化和乙酰輔酶A羧化酶表達的影響在鈣螯合劑存在時減弱，使T3誘導的脂肪酸氧化作用消失。由于T3對脂肪酸氧化的效應依賴于細胞內鈣離子的增加，鈣離子可作為第二信使在T3對脂質代謝的快速反應方面發(fā)揮作用。

4結語

甲狀腺激素對脂質代謝的凈效應主要是依賴與核受體結合后調節(jié)脂肪生成相關酶和脂肪降解相關酶轉錄活性的經(jīng)典機制實現(xiàn)的。盡管生理學效應仍不清楚，但是，非經(jīng)典信號通路同樣參與甲狀腺激素代謝調節(jié)效應受到廣泛的關注。非經(jīng)典通路中T3影響的第二信使和信號蛋白，包括鈣離子、PI3K、Akt和AMPK，這些蛋白的終效應是調節(jié)肝脂質代謝，這些通路不僅引起細胞內快速反應，同時還可增加轉錄因子的表達并參與了甲狀腺素脂質代謝調節(jié)的經(jīng)典通路。因此，甲狀腺素效應非經(jīng)典的通路不是獨立存在的，而可能是作為輔助通路與經(jīng)典通路共同參與甲狀腺素調節(jié)脂代謝。

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The Study Progress of Non-classic Thyroid Hormone Signaling Pathways Involved in Hepatic Lipid MetabolismWANGMeng-dan1,LIUXiao-na1，WEILi-min2.(1.GraduateSchoolofHebeiMedicalUniversity，Shijiazhuang050017; 2.DepartmentofEndorcrinology,HebeiGeneralHospitial,Shijiazhuang050051,China)

Abstract：Originally,it′s thought that thyroid hormone plays its biological effect only through changing the gene transcription activity by nuclear receptor of the target organs,which is the classic pathway mechanism.In recent years,other effects independent from this classic pathway and related to other signaling pathways have been discovered,and this mechanism and its relevance have been intensively described,more and more experiments demonstrate that thyroid hormones of non-classical pathway plays important roles in promoting angiogenesis,antipoptosis,promoting cell proliferation and promoting hypoxia-inducible factor 1α expression.

Key words：Thyroid hormone; Lipid metabolism; Liver

收稿日期:2014-11-29修回日期:2015-03-30編輯：薛惠文

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.20.013

中圖分類號：R58

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)20-3680-04