LXRs在脂质代谢中的调节机制

LXRs在脂质代谢中的调节机制LXRs是在脂代谢中是核心调控基因，参与调节脂类代谢的多种基因表达和促进胆固醇的外流，與胆固醇的内稳态密切相关；LXRs还有抑制炎症的作用。

因此，LXR有抗动脉粥样硬化的作用。

标签：LXRs；动脉粥样硬化肝核受体（LXRs）是一种配体激活型转录因子，在脂代谢中是核心调控基因，作为氧化固醇激活的核受体，参与调节脂类代谢的多种基因的表达和促进胆固醇的外流，并通过抑制动脉壁许多炎症介质的产生，从而阻碍动脉粥样硬化（AS）的形成。

1 LXRs概述LXR在胆固醇的代谢中起到重要的调节作用。

胆固醇是机体内必不可少的营养成分，其代谢失衡会造成诸如高胆固醇血症、动脉粥样硬化等严重疾病。

因此，胆固醇的代谢平衡受到多种因素的精密调节。

胆固醇负荷也能诱导出LXR 的靶基因，但是无论是胆固醇酯还是游离胆固醇都不是LXR的配体，而必须转化为氧化型胆固醇才能发挥对LXR转录活性。

非甾体类肝核受体（LXR）就是其重要调节因素之一。

LXR是一种氧化固醇激活的核受体，也是多种细胞内胆固醇含量的感受器。

LXR与靶基因上游的LXR应答元件（LXRE）结合，调节特定基因的表达。

1.1核受体结构和功能概述核受体是编码转录因子的一个超基因家族，包括48个成员，分为甾体类和非甾体类。

前者有12种，包括雌激素和雄激素受体，以同源二聚体的形式与靶基因结合发挥作用。

后者有36种，包括肝x受体（LXRs）、过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）等，主要通过与类视黄醇X 受体（RXRs）形成异源二聚体调控靶基因的转录。

核受体典型的核受体分子结构由A/B、C、D、E和F（从N末端到C末端）等5个区域组成：N末端结构域（A/B结构域）为转录激活区，包含至少一种本身有活性的配体非依赖性的激活功能区（AF-1），是整个蛋白可变性最高的部分，其长度从50个到500个氨基酸不等；C结构域为DNA结合区（DBD区），是最保守的区域，DBD区包含二个高度保守的锌指结构，锌指Ⅰ和锌指Ⅱ，锌指Ⅰ柄部三个不连续的氨基酸（p 盒）决定了受体作用的特异性；D结构域是铰链区，起连接DBD区和配体结合区（LBD区）的作用；核定位信号NLS位于C和D之间；E结构域，即配体结合区（LBD区），是最大的结构域，其保守性仅次于DBD区，其保守性可充分保证选择型配体的识别，E区也包含配体依赖型的转录激活域AF-2[1]。

DBD和靶基因启动子上的激素反应元件（HRE）结合后发挥核受体对靶基因的转录调节作用。

HRE通常由6个单核苷酸二次重复序列组成，中间由1～6个数目不等的单核苷酸间隔，有3种重复形式，分别为直接重复形式（DR）、内翻重复形式（IR）和外翻重复形式（ER）[2]。

经典类甾体核受体的反应元件序列为ACAACA，而雌激素和非甾体类核受体反应元件序列为AGGTCA。

当配体和LBD结合后核受体结构发生改变，激活蛋白取代抑制蛋白，核受体发挥转录调节作用。

1.2 LXR亚家族及其表达组织LXR亚家族包括2个亚型：LXRα（NR1H3）和LXRβ（NR1H2），二者在DNA结合域和配体结合域大约有77%的氨基酸同源[3]。

LXRα主要在与脂代谢有关的组织表达，如肝脏、小肠、肾脏、脾脏、脂肪组织、巨噬细胞等。

LXRα有LXRα1、LXRα2、LXRα3三种异构体，LXRα2比LXRα1少氨基端的45个氨基酸，表现出对LXRα1转录活性的抑制，LXRα3则是缺失50个氨基酸的配体结合结构域。

LXRα2、LXRα3的表达水平均很低，LXRα2主要在睾丸中表达水平比较高。

LXRβ则广泛存在于各种组织中，可能与细胞的增殖，炎症细胞的致炎效应等有关[4]。

1.3 LXR的激活配体LXR的配体有9-顺式维甲酸，天然的氧化胆固醇如20-羟化胆固醇、22-羟化胆固醇、24-羟化胆固醇、24、25-环氧胆固醇和27-羟化胆固醇，及人工合成配体，如T0901317、GW3965等[5]。

1.4 LXR/RXR转录激活靶基因的机制LXR/RXR异源二聚体与转录共激活因子结合，然后与靶基因上特异的DNA元件（LXRE）结合，比如，与DR4重复序列（包括两个重复序列AGGTCA，被4个核苷酸所分离）结合，从而调节靶基因在转录水平上的表达[3]。

RXR有三种亚型：RXRα、RX Rβ和RXRγ。

与LXR/RXR密切相关的转录共激活因子是CBP/p300。

CBP和p300具有非常相似的氨基酸序列和类似的功能，因此通称为CBP/p300。

CBP/p300是甾体类激素转录激活的关键调控因子，由2400个氨基酸组成，位于细胞核内呈限量表达，通过利用其分子中的特定结构域与多种转录因子结合形成高分子量”增强子”促进靶基因表达，或通过乙酰化组蛋白和其他蛋白而发挥调节转录作用。

LXR/RXR 与配体结合可以改变LXR/RXR异源二聚体的结构，导致辅阻遏物的去除，同时促进辅活化子与之相互作用，最终促进基因的转录。

LXRα2对LXRα1转录活性有抑制作用，LXRα2/RXR结合到LXRE后则是抑制LXRα1/RXR的转录活性，LXRα3/RXR因为无配体结合结构域，不能结合配体，不具有转录活性。

1.5 LXR调控与胆固醇代谢有关的靶基因许多涉及代谢平衡、炎症的基因均受LXRs的调节。

目前已知的与胆固醇代谢有关的LXR靶基因主要有：胆固醇7-α-羟化酶（CYP7A1）、细胞内胆固醇流出调节蛋白（CERP）、甾醇调节元件结合蛋白（SREBP-lc）[6]。

2 LXRs与脂代谢胆固醇的逆向转运在胆固醇代谢中起到重要作用，而高胆固醇血症可导致引起AS。

LXRs可被胆固醇的氧化衍生物激活，表明其在胆固醇代谢平衡中发挥重要调节作用。

LXRs作为体内胆固醇的感应器，通过调节参与体内胆固醇分解、储存、吸收及逆向转运等过程中关键基因的表达，维持体内胆固醇代谢的平衡。

2.1 LXRs通过促进ABCA1和ABCG1的表达增强细胞中胆固醇的外流从而参与胆固醇的逆向转运很多LXRs的靶基因参与了胆固醇的逆向转运（RCT），将过多的胆固醇通过高密度脂蛋白（HDL）由周围组织运送到肝脏。

LXRs的激活剂可以上调ABCA1和ABCG1的表达，增加细胞内胆固醇逆向转运。

ABCA1是位于组织浆膜中的单体转运蛋白，主要分布于肝、小肠、胎盘、脂肪组织和脾脏。

ABCA1转运磷脂和胆固醇是RCT的限速步骤，ABCA1和ABCG1在RCT过程中起协同作用。

ABCA1介导胆固醇流出至ApoA-I形成贫脂的HDL，而后者是ABCG1介导的胆固醇流出的有效受体。

ABCG1、ABCA1主要分布在巨噬细胞和肠上皮细胞。

LXR被激活后，ABCG1、ABCAl基因表达增强，巨噬细胞内的胆固醇向血中的排放量增加，人血的胆固醇由HDL转运回肝，最后以胆汁酸或游离胆固醇的形式排出体外。

与此同时肠上皮细胞内的胆固醇排入肠腔的量也随ABCG1、ABCA1的表达增强而增加，最终随粪便排出体外。

RCT对内皮细胞和巨噬细胞尤为重要，因为这两种细胞经常暴露于大量的胆固醇，动脉粥样硬化时动脉壁内巨噬细胞因胆固醇大量堆积而变成泡沫细胞。

在血管内皮细胞中也有ABCA1的表达，血管内皮细胞作为血浆和血管壁的屏障，ABC蛋白活化后可以促进胆固醇从细胞内向细胞外转运，防止动脉粥样硬化斑块的发生。

故而，LXR途径在动脉粥样硬化形成和发展中起重要作用，研究血管内皮细胞中LXR对ABCA1的调控具有重要意义。

值得注意的是，在人巨噬细胞内LXRα存在正反馈调节，进一步增大氧化甾醇对胆固醇逆转运的影响。

2.2 LXRs通过促进ApoE的表达加强胆固醇的逆向转运载脂蛋白E（ApoE）是血浆载脂蛋白如乳糜微粒（CM）、中等密度脂蛋白（IDL）、极低密度脂蛋白（VLDL）及其残粒的重要组分。

ApoE不仅促进胆固醇从巨噬细胞中输出，且能介导肝脏摄取含有某种胆固醇的载脂蛋白。

ApoE基因启动子的上游具有能够结合LXR/RXR的DR4结构（即LXRE），LXR激动剂能够促进ApoE的合成[7]。

LXRs的激动剂可增加ApoE表达，进而加强胆固醇向肝脏的逆向转运。

2.3 LXRs通过促进CYP7A1的表达加强胆汁酸的合成胆固醇在肝脏内转化为亲水性的胆汁酸，是体内胆固醇代谢的主要去路。

人体内大约50%的胆固醇是通过转变成胆汁酸排出体外的。

肝内胆汁酸的合成有”经典（中性）”和”替代（酸性）”两条途径[8]。

肝细胞微粒体细胞色素P450酶系的CYP7A1是肝脏胆汁酸经典合成途径的限速酶，其活性和表达量对胆汁酸的合成起制约作用。

大鼠和小鼠CYP7A1的启动子区域有LXR的DR4型顺式作用元件，因而鼠类CYP7A1是LXR的靶基因。

LXR被配体激活，与顺式作用元件结合，增强CYP7A1基因的表达，促进胆汁酸的合成。

与正常小鼠对比，高脂喂养的LXRα基因缺陷小鼠，无法诱导CYP7A1的合成，致使脂肪蓄积于肝脏，据此，LXRα对于过量胆固醇的清除非常重要[9]。

另外，LXRs对CYP7A1的调控具有种属特异性，人类CYP7A1的启动子区域不存在LXRE，不受LXRs的调节。

这可能是高胆固醇饲料不容易造成大鼠高胆固醇血症，而高胆固醇饮食却易造成人类高脂血症和动脉粥样硬化的原因之一。

2.4 LXRs通过促进ABCG5和ABCG8的表达加强胆固醇直接排出体外人体内胆固醇除经胆汁酸排出外，大约有40%的胆固醇可直接排出体外。

胆汁酸作为胆固醇分解代谢的终产物，还可促进过多胆固醇通过ABCG5和ABCG8排泄到胆汁和粪便中。

ABCG5和ABCG8主要分布在肝细胞和肠上皮细胞的细胞膜上，通过形成异二聚体，参与胆固醇分泌。

ABCG5、ABCG8介导的胆固醇向胆汁中的排放是受到上游基因产物LXR精密调节的，在ABCG5、ABCG8基因的启动子部位存有LXR的DR4型作用元件[10]，其转录水平受LXR直接调控。

被激活的LXR与DR4型作用元件结合，促进ABCG5、ABCG8的表达，增加胆固醇向胆汁的排放。

导入人ABCG5、ABCG8基因的转基因鼠，ABCG5、ABCG8基因主要在肝脏和小肠中表达。

转基因小鼠胆汁中胆固醇的浓度增加了5倍多，粪便的中性固醇增加了3～6倍[11]。

在肝脏中诱导ABCG5、ABCG8的表达，可增加胆固醇的排出。

小肠中ABCG5、ABCG8同样受LXRs的调节，介导植物固醇的输出。

2.5 LXRs通过SREBP途径调节胆固醇的合成胆固醇调节元件结合蛋白（SREBP）是位于内质网的细胞内胆固醇敏感器，通过Insig-Srebp-Scap途径对细胞内胆固醇进行反馈调节。

甾醇调控元件（SRE）是在β-羟基-β-甲基戊二酸辅酶A（HMG CoA）合成酶和低密度脂蛋白受体基因的启动子中鉴定出来的10bp 长的DNA元件，SREBP结合于SRE后增加靶基因的转录活性。