吳桐 杜紅俊

核受體是人類基因組中最大的轉錄因子超家族，肝臟X受體(liver X receptors，LXR)以及類視黃醇X受體(retinoid X receptors，RXR) 同屬于核受體超家族。近年的動物實驗和臨床研究顯示，LXR不僅參與膽固醇代謝的調(diào)節(jié)，還通過調(diào)節(jié)體內(nèi)炎癥因子的表達而參與炎癥反應。RXR主要參與細胞增殖、分化及凋亡，同時參與炎癥反應。膽固醇代謝異常和炎癥在眼科疾病中具有重要的作用。因此，深入探究LXR及RXR參與眼部疾病的病理機制，有助于為眼科相關疾病的治療尋找新的思路。

1 概述

1.1 LXR結構、分型及配體LXR由Willy等[1]在 1995 年首次從肝cDNA文庫中分離獲得，因在肝臟豐富表達而命名。LXR包括LXRα(NR1H3)和LXRβ(NR1H2)2種亞型，LXRα主要在代謝活躍的組織如肝臟、小腸、腎臟、脂肪組織和巨噬細胞等高表達，而LXRβ在全身多種組織中均有表達[2]。

LXR作為配體激活的核受體，主要以膽固醇作為配體而被激活。人工合成的激動劑有TO901317和GW3965等，可雙相激活LXRα和LXRβ[3]。相比內(nèi)源性配體，人工合成的激動劑活化LXR的作用更強，可對下游靶基因產(chǎn)生更強大的轉錄調(diào)節(jié)效應。

類視黃醇X受體(retinoid X receptors，RXR)同屬于核受體超家族，作為配體可與不同的脂類激素和脂代謝產(chǎn)物結合[4]。RXR在核受體信號轉導中具有獨特的整合功能，它不僅能以同源二聚體的形式調(diào)節(jié)基因轉錄，同時還可與其他核受體結合形成異源二聚體，作為一種輔助因子發(fā)揮作用[5]。LXR/RXR是最常見的異源二聚體，這種二聚體可被LXR和RXR各自的配體單獨或共同激活，并且共同激活時起到協(xié)同增效作用。

1.2 參與脂類代謝膽固醇主要是在小腸中吸收，吸收后被酯化進入血液循環(huán)。血液中的膽固醇主要由低密度脂蛋白 (low density lipoprotein，LDL)和高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)來運輸，前者主要運輸內(nèi)源性的膽固醇，后者主要將肝外的膽固醇逆向轉運(reverse cholesterol transport，RCT)回肝臟。被運回肝臟的膽固醇最終被轉化成膽汁酸分泌入腸道而排出。

LXR主要通過參與RCT，促進膽固醇在肝臟代謝和在小腸排泄，被組織外周細胞攝取。Ducheix 等[6]發(fā)現(xiàn)，喂食LXR-/-小鼠高膽固醇飲食后，肝內(nèi)膽固醇酯大量沉積，該現(xiàn)象為LXR參與膽固醇代謝提供了最直接的證據(jù)。此外，幾種LXR靶基因與RCT通路密切相關，如ATP結合盒轉運蛋白家族 (ATP binding cassette A1、G1、G5、G8)、載脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)、膽固醇7α-羥化酶(cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1)和膽固醇酯轉運蛋白(cholesterol ester transfer protein，CETP) 等[7]。

Vedhachalam 等[8]發(fā)現(xiàn)，給高膽固醇小鼠喂食LXR選擇性配體活化LXR/RXR后，可上調(diào)ABCA1及ABCG1表達，使細胞內(nèi)的膽固醇轉化到ApoA1和HDL中，促使細胞內(nèi)膽固醇逆向運輸?shù)礁闻K形成膽汁酸。ApoE作為極低密度脂蛋白(very low density lipoprotein，VLDL)和HDL的一個組成部分，同樣參與了該過程，ApoE高表達對動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展起抑制作用[9]。P4507A1(CYP7A1)被認為是膽固醇合成膽汁酸的限速酶，而LXR可調(diào)控P4507A1的表達，從而調(diào)節(jié)膽固醇排出[10-11]。

1.3 抑制炎癥反應RXRα及其配體在炎性疾病中有重要作用。Chen等[12]發(fā)現(xiàn)在衰老的巨噬細胞中RXRa表達被抑制，環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)及前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2) 水平升高。9-順式-維甲酸被認為是RXR的激動劑，它作用于鼠巨噬細胞后，可抑制核因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)的活性及COX-2、PGE2的產(chǎn)生，而RXR抑制劑HX531作用后COX-2、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)及白細胞介素6(interleukin 6，IL-6)表達水平上升。RXRα受體敲除的小鼠巨噬細胞中發(fā)現(xiàn)趨化因子配體6(chemokine c-C motif ligand6，CCL6)及CCL9水平下降，在化學誘導的急性腹膜炎小鼠模型中，其炎癥區(qū)招募的白細胞計數(shù)明顯減少[13]。

同RXR一樣，LXR也具有抗炎作用。有證據(jù)表明，LXR被激活后可抑制TNF-α、COX2、一氧化氮合酶2(nitric oxide synthase 2，NOS2)、基質金屬蛋白酶9(matrix metalloprotein 9，MMP-9)、轉錄因子激活蛋白1(activator protein 1，AP1)等炎癥因子的表達[14-15]。在人臍靜脈內(nèi)皮細胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVEC)的研究中，LXR激動劑GW3965可以明顯抑制溶血卵磷脂(lysophosphatidylcholine，LPC)誘導的IL-8表達，這一作用被證明通過抑制NF-κB通路和類泛素化來實現(xiàn)[16]。

巨噬細胞是LXR參與炎癥反應的主要場所，在體內(nèi)實驗中，LXR基因敲除小鼠更易受到脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)或其他細菌的感染。而注射LXR受體激動劑能抑制LPS引起的炎癥因子在組織巨噬細胞中的表達[17]。巨噬細胞可分化為M1、M2兩型，M2型通常認為有抗炎作用。LXR的激活增加2種額外的M2型標志物arginase 1和arginase 2的表達[18]。這些研究均支持LXR對抗炎癥的假說。在巨噬細胞中，LXR可以通過上調(diào)那些可延長或不飽和脂肪酸基因的表達，來誘導抗炎的ω-3多聚不飽和脂肪酸[19]。

除了巨噬細胞，LXR還調(diào)節(jié)其他白細胞的功能。LXR激動劑TO901317全身使用后可以抑制趨化因子介導的中性粒細胞遷移，雖然目前還不知道這是否是LXR依賴性的[20]。組織內(nèi)的巨噬細胞激活LXR后通過抑制IL-23/IL-17/G-CSF通路清除衰老的中性粒細胞[21]。在淋巴細胞，LXR激動劑可以減少IL-17和輔助性T1細胞因子的轉錄，從而抑制細胞的增殖和趨化[22]。

LXR亦可以通過脂類代謝的轉錄重新編程調(diào)節(jié)炎癥。LXR激動劑可以升高血漿中的HDL，后者通過去除脂質閥來抑制巨噬細胞促炎癥的TLR信號通路，以及骨髓祖細胞的增殖細胞因子信號[23]。HDL還可以通過激活轉錄因子3來抑制促炎癥基因的表達[24]。在肝細胞中，LXRα誘導的?；D移酶可以通過促ω-3多聚不飽和脂肪酸融入細胞磷脂，從而減小內(nèi)質網(wǎng)應激和相關因子的表達[25]。

2 在眼科疾病中的作用

基于不同來源的人視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)細胞模型中所有NR基因表達圖譜的研究，LXR、RXR與脂質代謝、炎癥反應調(diào)控和細胞的凋亡密切相關[26]。

2.1 角膜新生血管角膜炎是威脅視力的主要疾病之一，其主要病理改變是角膜新生血管的形成。在疾病發(fā)展過程中，炎癥反應和新生血管形成關系密切。在整個過程中，血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)-α、成纖維細胞生長因子2(fibroblast growth factor 2，F(xiàn)GF-2)、IL-6、TNF-α、趨化因子受體2(chemokine C-X-C motif ligand 2，CXCL2)和CCL2等細胞因子起重要作用，而NF-κB信號通路則是主要通路之一[27-28]。針對這些病理過程，糖皮質激素、抗VEGF治療和針對NF-κB的抑制劑等被用來嘗試治療。雖然也有一些肯定的結果，但都不能完全抑制新生血管的形成[27]。

鑒于LXR與RXR在調(diào)節(jié)炎癥中的重要作用，其在角膜新生血管形成中的作用也被進行了研究。結果發(fā)現(xiàn)，在不同疾病階段，LXR在不同角膜組織和不同的細胞中表達有差異。例如在靜息狀態(tài)下，LXR主要在上皮和基質細胞表達，但在縫線造模后，其主要在浸潤的炎癥細胞內(nèi)表達，而上皮的表達則降低。在重塑階段，基質內(nèi)的表達降低，LXR僅在炎癥細胞少許表達。在抗VEGF治療后期，LXR/RXR、PPARα/RXRα和STAT3經(jīng)典通路被激活。這些均提示LXR、RXR在整個疾病過程中起了一定的作用。闡明其具體機制可能為角膜新生血管的治療找到新突破[29]。

2.2 葡萄膜炎葡萄膜炎在致盲眼病中占重要地位，而由于其繁雜的病因及發(fā)病機制，對其無法有效預防，治療效果也不甚理想。目前普遍認為，葡萄膜炎多由免疫系統(tǒng)紊亂和感染引起?；罨腘F-κB信號通路在葡萄膜炎中扮演重要角色，它可誘導炎癥相關基因的表達，包括各種細胞因子、免疫受體、黏附分子和趨化因子。而LXR激動劑則可以有效抑制NF-κB通路[30]。Th17細胞在部分葡萄膜炎發(fā)病中起關鍵作用，它既可以通過分泌炎癥因子IL-17等來促進葡萄膜炎，也可以通過直接作用于組織細胞來誘發(fā)葡萄膜炎。而LXR的激動劑TO901317可通過抑制Th17細胞表達IL-17等炎癥因子來抑制炎癥反應[31]。

Yang等[32]在實驗性自身免疫性葡萄膜炎小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，通過TO901317激活LXR可以降低促炎因子水平，包括γ-干擾素(interferon-γ，IFN-γ)、TNF-α、IL-6、IL-1β、單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1，MCP-1)和IL-17等，并且顯著下調(diào)NF-κB亞基p65的mRNA和蛋白水平，從而減輕炎癥反應。提示LXR激動劑可以用于實驗性葡萄膜炎的預防和治療。

2.3 糖尿病視網(wǎng)膜病變視網(wǎng)膜和大腦的膽固醇代謝不同于其他外周器官，是與系統(tǒng)循環(huán)分離開來的[33]。視網(wǎng)膜血管和RPE主要通過RCT途徑在膽固醇清除中起重要作用[34]。在健康的視網(wǎng)膜，大部分血源性膽固醇通過血-視網(wǎng)膜外屏障傳遞，而在糖尿病視網(wǎng)膜中，外屏障和內(nèi)屏障的損害使得視網(wǎng)膜中膽固醇吸收異常增高。

大量臨床試驗表明，脂質代謝異常與糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)進展之間存在很強的相關性[35]。糖尿病血脂異常造成了視網(wǎng)膜血管病變的幾種不同水平，從而影響內(nèi)屏障功能。首先，視網(wǎng)膜特異性脂代謝的改變可導致低水平的慢性炎癥，從而導致內(nèi)皮細胞的損傷；其次，骨髓來源的血管形成細胞(circulating angiogenic cell，CAC)受到血脂不良影響，不能完全修復損傷的視網(wǎng)膜毛細血管[36]。最后，活化的骨髓細胞促進了視網(wǎng)膜促炎環(huán)境的形成。其中，CAC功能障礙是導致DR的重要原因。而LXR的激活可以有效防止糖尿病引起的CAC遷移和功能喪失[37-38]，從而保護視網(wǎng)膜內(nèi)屏障功能的完整。

另一個重要的代謝調(diào)節(jié)劑——轉沉默信息調(diào)節(jié)因子-1 (silent information regulator of transcription 1，SIRT1) 在視網(wǎng)膜發(fā)育中發(fā)揮重要作用[39-40]，SIRT1-/-小鼠被發(fā)現(xiàn)明顯的視網(wǎng)膜異常。SIRT1是LXR的正調(diào)控因子，提示LXR可以維持血管的正常發(fā)育。最近研究表明，SIRT1還能夠促進胰島素分泌，降低葡萄糖耐量，并且以LXR依賴的方式減輕體質量[41-42]。

基于小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，GW3965可以提高由飲食引起的肥胖和胰島素抵抗。進一步對基因的研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)糖代謝和脂肪代謝的基因具有協(xié)同作用。在肝臟，LXR的激活抑制了糖異生過程，包括下調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體協(xié)同刺激因子-1 (peroxisome proliferator-activated receptor coactivator-1，PGC-1)、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶，從而促進糖的利用。胰島素敏感的糖轉運子GLUT4是LXR/RXR二聚體的直接轉錄靶基因，LXR/RXR的激活導致GLUT4表達增加，從而促進糖的攝取[42]。也就是說，LXR的激活不但可以限制肝臟內(nèi)糖的流出，還可以促進外周對糖的攝取，從而降低血糖的水平，最終對降低DR的發(fā)病率和延緩其發(fā)展起到至關重要的作用。

2.4 年齡相關性黃斑變性年齡相關性黃斑變性(age-related macular degeneration，AMD)主要分為2種形式，即干性(萎縮性)和濕性(新生血管性)。早期AMD的病理改變包括在Bruch膜上脂質的積聚和富含蛋白的細胞外沉積，稱為玻璃體疣。干性AMD的進展期改變包括RPE營養(yǎng)不良和地圖樣萎縮(geographic atrophy，GA)。而濕性AMD的特征主要是脈絡膜新生血管 (choroidal neovascularization，CNV) 的形成和由此導致的出血和滲出。而光感受器細胞的死亡是2種類型AMD的最終結果。

2.4.1 通過調(diào)節(jié)脂類代謝影響AMD雖然血漿脂蛋白與AMD之間的關系尚存在爭議，但是許多研究顯示，AMD患者體內(nèi)HDL水平顯著增高[43-45]?；驅W研究證明，肝脂肪酶、膽固醇酯轉移蛋白、APOE和ABCA1上的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)均支持AMD與脂蛋白之間的聯(lián)系[46]。

巨噬細胞通過轉運玻璃膜疣內(nèi)的膽固醇到HDL，從而將局部的膽固醇進入全身循環(huán)而被清除看作是一個保護機制。清除能力的下降將導致膽固醇在巨噬細胞或玻璃膜疣的堆積[47]。在巨噬細胞中，脂質代謝的關鍵機制是ABCA1/G1通路，它啟動了HDL的生成。ABCA1的突變會增加中間型AMD(軟性玻璃膜疣的堆積為主)和濕性AMD的發(fā)病也證明了這一觀點[55]。LXR的激活可以通過調(diào)控ABCA1/G1的表達來促進脂類的逆轉運，從而維持局部脂代謝的平衡[48]。AMD特異性體外研究顯示，脂褐質的代謝熒光團會隨著年齡的增加在RPE細胞內(nèi)聚集。這些代謝物會刺激細胞內(nèi)游離或酯化膽固醇的蓄積，防止膽固醇外流。而LXR的激動劑可以有效維持RPE細胞內(nèi)的膽固醇平衡，從而預防AMD的發(fā)生或減緩其進展[49]。

2.4.2 通過調(diào)節(jié)炎癥反應影響AMD因為膽固醇的堆積，巨噬細胞由最初的促炎癥型M1狀態(tài)轉化到促新生血管形成的M2狀態(tài)，被認為是濕性AMD形成的一個原因。堆積在黃斑部視網(wǎng)膜下的脂類物質，尤其是磷脂，由于受到光線照射和氧化刺激，可以形成氧化磷脂等炎癥誘發(fā)劑，促進局部細胞，如RPE細胞等分泌多種炎癥因子，進一步加重局部的炎癥反應。而研究證明，炎癥和免疫反應在AMD形成過程中也發(fā)揮了重要作用。核受體尤其是LXR、RXR和過氧化物酶增殖因子活化受體(peroxisome proliferator activated receptor，PPAR)被證明在炎癥和免疫反應調(diào)節(jié)中至關重要。PPAR激動劑在激光誘導的小鼠CNV模型中可減輕CNV的形成和血管滲漏，亦證明其在新生血管性AMD中的影響[50]。另外，β淀粉樣蛋白是玻璃膜疣的主要成分，它可以促進一系列的病理變化，例如增加RPE細胞中促炎因子IL-6、IL-8和MCP-1等。而激活LXRα-ABCA1軸可以減輕RPE細胞的炎癥和衰老改變[51]。

2.4.3 通過抑制新生血管生成影響濕性AMDNoghero等[52]觀察了LXR受體激動劑對人HUVECs生物特性的影響，結果顯示，TO901317處理后，ABCA1、ABCG1、低密度脂蛋白受體(low-density lipoprotein receptor，IDOL)和CETP表達均顯著增加，同時，細胞內(nèi)膽固醇水平降低。進一步觀察發(fā)現(xiàn)，GW3965和TO901317可以使VEGF-α誘導的血管生長減少，細胞增殖也受到明顯抑制。其作用是通過抑制VEGFR2的磷酸化來實現(xiàn)的。采用LXRα-/-和LXRβ-/-基因敲除小鼠的研究也驗證了TO901317抑制新生血管的形成是通過激活LXR來實現(xiàn)的。這些都證明LXR激動劑可以抑制新生血管的形成，從而用于濕性AMD的治療。

2.5 LXR與其他視網(wǎng)膜變性類疾病視網(wǎng)膜變性類疾病主要包括RPE細胞變性、AMD、青少年型視網(wǎng)膜劈裂和遺傳性黃斑營養(yǎng)不良等。雖然這些疾病的病因不同，但光感受器細胞的死亡或凋亡是此類疾病的共同結果。研究證明，小膠質細胞、Müller細胞和星形膠質細胞等免疫細胞在視網(wǎng)膜變性類疾病的發(fā)病中起重要作用，尤其是小膠質細胞的活化[53]。因此，調(diào)節(jié)小膠質細胞的活化被認為可以作為治療此類疾病的一個靶點[54]。采用小鼠視網(wǎng)膜變性模型研究發(fā)現(xiàn)，LXR激動劑治療組和正常小鼠視網(wǎng)膜相比，Iba-1陽性細胞數(shù)類似，而空白治療組中Iba-1陽性細胞數(shù)明顯增加，尤其是外核層，證明了LXR的激活抑制了小膠質細胞的活化[55]。LXR/RXR通路除了參與脂質轉運，也參與調(diào)控巨噬細胞介導的炎癥反應，抑制視網(wǎng)膜下間隙小膠質細胞活化[56-57]。

有研究者通過免疫組織化學和組織學檢查發(fā)現(xiàn)，治療組的細胞凋亡比例低于對照組，相應的外核層的厚度也較對照組厚，膠質纖維酸性蛋白陽性細胞數(shù)低于對照組，證明LXR的激活還可以減輕視網(wǎng)膜組織角質化。對其下游分子通路研究確認了JAK3-STAT通路是主要的作用通路，即LXR激活可以抑制JAK3-STAT通路介導的免疫炎癥反應。因此，LXR激動劑可能被用來治療包括AMD在內(nèi)的視網(wǎng)膜變性類疾病[55]。

3 總結與展望

核受體家族的作用廣泛，參與了炎癥、脂類代謝、細胞增殖和凋亡等重要過程，因此相關研究較多，許多成員也已成為治療用藥進入臨床。LXR是重要的核受體成員，關聯(lián)了炎癥和脂類代謝，這在脂類代謝和炎癥相關眼病中的作用明顯，如動脈粥樣硬化、Alzheimer病、AMD和葡萄膜炎等。目前，LXR激動劑已嘗試用于除眼病之外的相關疾病的治療，例如動脈粥樣硬化和Alzheimer病，有些甚至已經(jīng)進入了臨床試驗[58]，但在眼科疾病中的研究甚少。另外，動物研究發(fā)現(xiàn)，目前所使用的LXR激動劑全身應用會升高血漿和肝臟的三酰甘油水平，甚至引起脂肪肝形成。因此，尋找選擇性激動劑(組織或種類選擇性)或合適的給藥方式是下一步研究的方向[59]。如將氨基修飾后的LXR激動劑與抗CD11a的IgG結合后，就可選擇性激活巨噬細胞，而對于肝細胞沒有明顯作用[60]；將激動劑采用特殊納米材料包裹后進行靜脈注射，在抑制動脈粥樣斑塊形成的同時避免肝臟的不良反應[61]。

眼球獨特的結構提供了一個方便的給藥方式和評價手段：視網(wǎng)膜內(nèi)外屏障的存在使得藥物只在局部起作用，從而減少全身不良反應；眼科方便的給藥途徑，例如可以通過眼液滴眼、結膜下注射或玻璃體內(nèi)注射等方式達到有效的治療目的；組織的透明性和眼底可見性方便進行療效觀察。這些都為研究LXR局部用藥對相關眼病的治療提供了便利。因此深入研究LXR的作用及其不同激動劑的使用將是此領域的研究熱點。