胆汁酸受体FXR与胆汁酸代谢ppt课件.ppt

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1、,胆汁酸受体FXR与胆汁酸代谢,主 要 内 容,1、前言,参与脂类物质的消化、吸收,胆汁酸淤积会对机体产生各种毒性作用,胆汁酸代谢平衡非常重要,作为分子信号参与调节物质代谢,胆汁酸,1957年，已发现胆汁酸受反馈激活或反馈抑制的调节，其机理不清楚。 Wang（1999） 近年来随着核受体克隆及功能的研究，逐步发现体内多种核受体参与胆汁酸代谢调节 。,胆汁酸受体FXR,肝受体LXR,孕烷X受体PXR,维生素D受体VDR,FXR,2、FXR的概述,1995年FXR首次被Forman发现一类配体依赖 的核受体转录因子，存在于细胞核内建立信号分子和转录系统间的联系,FXR,2.1 FXR的结构,FXR

2、属于激素核受体超家族的一员,具有典型的核受体结构。,包括A、B、C、D、E和F区六个部分。,2.1 FXR的结构,A/B区：高度可变，包含至少一种本身有活性的配体非依赖性的转 录激活域(AF-1)。 C 区： DNA结合区（DBD），两个高度保守的锌指结构决定了受体 作用的特异性。D 区：又称为绞链区 ，该区含有核定位信号肽(NLS)。 E 区：配体结合区(LBD)，其序列高度保守，决定FXR配体特异性 F 区：序列高度可变，这个区含一个配体依赖性的转录激活域(AF- 2)，在转录调节中非常重要。,IR-1,胆汁酸等,2.2 FXR的种类,FXR有FXRl、FXR2、FXR1、FXR2四个亚型

3、,翻译起始位点不同,外显子之间剪接方式不同,FXRl,FXR2,FXR1,FXR2,同一FXR基因生成4种mRNA转录体,2.3 FXR的分布,Forman 、Zhang 、Bishop 、Otte K等,主要分布于胆汁酸发挥作用的部位,2.4 FXR的配体,3、FXR与胆汁酸代谢,合成,肠肝循环,排泄,.,胆汁酸代谢平衡,3、FXR与胆汁酸代谢,酶蛋白,载体蛋白,3、FXR与胆汁酸代谢,3.1.1 调节胆汁酸的合成,CYP7A1,FXR,3.1.1FXR对胆汁酸的合成酶的作用,3.1.1 FXR对胆汁酸的合成酶的作用,以人肝脏肿瘤细胞HepG2细胞为模型： 没有转染FXR需添加25微摩胆汁酸

4、能抑制 CYP7A1的活性 转染了FXR质粒时10微摩的浓度就能抑制 CYP7A1的活性 John等（2000),3.1.1 FXR对胆汁酸的合成酶的作用,Guorong等（2002）,雄性：新西兰兔、渡边兔,去除胆汁酸池,测定FXR的mRNA水平，以确定模型是否构建成功。,检测CYP7A1的mRNA及蛋白活性。,酶活性变化新西兰兔：30-98pmol/mg/min(增加3.3倍）渡边兔：15-79pmol/mg/min(增加5.3倍）,mRNA变化新西兰兔：29-94单位(增加3.2倍）渡边兔：4-716单位(增加4倍）,FXR的mRNA变化新西兰兔：100-26单位(降低74%）渡边兔：1

5、00-44单位(降低56%）,说明:模型构建成功,说明:FXR可以抑制CYP7A1的活性及mRNA的表达,用雄性大鼠为模型也证明FXR可以抑制 CYP27A1的转录. Goodwin等（2000）,Guorong用雄性新西兰兔和渡边兔为模型，用去除胆汁酸池的方式使FXR去活化，测定FXR和CPY7A1的mRNA和蛋白水平，发现FXR的mRNA水平显著降低而CPY7A1的蛋白及mRNA水平均升高，也表明FXR可以作用于CPY7A1的表达,3.1.1 FXR对胆汁酸的合成酶的作用,CYP7A1(胆汁酸合成经典途径的限速酶),CYP27A(替代途径的限速酶),CYP27A是替代途径的限速酶,小结,F

6、XR抑制胆酸 合成,胆汁酸合成限速酶没有FXR的结合位点，FXR不是直接抑制其转录 。 John等（2000）2. 发现FXR能诱导SHP表达，SHP能与激活 CYPT7A1表达的肝受体同源物（LRH-1)形成抑制性复合物，从而阻断CYP7A1及SHP自身的表达。 Lu等 （2000）3. 证明了SHP也可以与肝脏核因子4(HNF4)结合来抑制和CYP27A1的转录 Goodwin等（2000）,推测：FXR可以通过SHP途径抑制胆汁酸合成酶的表达。,3.1.2 FXR抑制合成酶表达的机制,小异二聚体SHP:不含DNA结合区的核受体，但能与多种核受体形成二聚体并抑制其活性。肝受体同源物-1 L

7、RH-1:可激活基因表达的核受体肝脏核因子4(HNF4):可激活基因表达的核受体,CYP7A1、CYP27A1,胆汁酸,肝脏FXR,胆汁酸,SHP,SHP,LRH-1,SHP,HNF4,胆固醇,SHPLRH-1HNF4结合,肝脏,可能的机制一：,研究表明，SHP缺陷的小鼠胆汁酸合成的反馈抑制作用虽然有所减弱，但并没有完全废除。 Kerr等（2002）,不一致,暗示可能还存在独立于SHP的途径抑制胆酸的合成,3.1.2 FXR抑制合成酶表达的机制,成纤维细胞生长因子受体4基因缺失鼠胆汁酸池增大，CYP7A1表达增加，提示了FGFR4 在胆汁酸代谢中可能有作用 。 Yu等（2000）,3.1.2

8、FXR抑制合成酶表达的机制,在鼠的研究上发现，小肠中的FXR激活可以增强成纤维细胞生长因子15（FGF-15)的转录和分泌。 Gutierre等（2006）,3.1.2 FXR抑制合成酶表达的机制,肠道中FXR激活后，直接与FGF的反应元件结合，增加肠道FGF的表达和分泌，通过血液循环到达肝脏，与FGFR4结合，激活JNK途径抑制CYP7A1的表达。 Inagaki等（2007）,推测：FXR还可能通过FGF途径抑制胆汁酸合成酶的表达。,3.1.2 FXR抑制合成酶表达的机制,CYP7A1、CYP27A1,胆汁酸,肠道FXR,胆汁酸,FGF,胆固醇,FGFR4,FGF,JNK途径,肝脏,肠道,

9、血液,可能的机制二：,3、FXR与胆汁酸代谢,3.2.1对胆汁酸肝脏分泌载体的作用及机制 3.2.2对胆汁酸肠道重吸收载体的作用及机制 3.2.3对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用及机制,胆汁酸分泌:胆汁酸由肝细胞进入毛细胆管的过程,FXR,MDR3,多药耐药蛋白转运磷脂，形成包含胆汁酸混合微团，可排出体内多余胆汁.,BABP,胆盐输出泵分泌单价胆汁酸盐,OST/OST,杂二聚体有机溶质转运体钠离子非依赖性胆盐转运载体，参与胆汁酸的分泌,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用,提示：FXR可诱导BSEP表达，而且FXR对激活BSEP的转录至关重要。,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用

10、,BSEP,Huang等（2003）在原代培养的人肝细胞的研究中发现：,MDR3启动子末梢发现FXR反应元件IR-1，,当该序列被删除或发生突变时,FXR介导的MDR3启动子激活就消失。,MDR3的mRNA表达水平与FXR内源配体CDCA和合成激动剂GW4064呈时间剂量依赖关系,提示：FXR可通过与MDR3的IR-1结合，诱导MDR3表达。,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用,MDR3,与正常对照者相比,原发性胆汁性肝硬化阶段III 和 IV患者肝脏 OST/ mRNA和蛋白水平都上升， OST的增加更为明显。,mRNA,蛋白质,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用,Boy

11、er等（2006）,OST/OST,Boyer等用FXR（-/-）小鼠证明了OST/的mRNA的升高依赖FXR的作用,说明：FXR可以诱导OST、OST蛋白基因的表达,3.2.1.1 FXR对胆汁酸分泌载体的作用,FXR有促进胆汁酸分泌的作用,促进表达,小结,大量试验证明：分泌相关蛋白基因上面具有FXR的结合反应元件IR-1。因此推测FXR可以直接结合到这些蛋白的IR反应元件上面，激活这些蛋白的表达。,3.2.1.2 FXR促进分泌载体表达的机制,IR-1,BSEPMRR2MDR3OSTs,FXR,胆汁酸,促进胆汁酸分泌,可能的机制：,3、FXR与胆汁酸代谢,3.2.1对胆汁酸分泌载体的作用及

12、机制 3.2.2对胆汁酸肠道重吸收载体的作用及机制 3.2.3对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用及机制,IBABP,IBABP,FXR,3.2.2.1 FXR对胆汁酸肠道重吸收载体的作用,Sinal（2000） Hwang（2002）,Hwang等发现激活FXR可以提高了哺乳小鼠IBABP的mRNA和蛋白水平表达，且当IR-1突变会降低或消除CDCA对IBABP启动子的诱导作用。,Sinal等报道，FXR(-/-)小鼠的外观与野生型小鼠一样,但不能诱导回肠胆汁酸结合蛋白IBABP的表达。,提示：激活的FXR可以诱导IBABP的表达。,3.2.2.1 FXR对胆汁酸肠道重吸收载体的作用,IBABP启动

13、子上也发现了IR-1位点，推测FXR促进胆汁酸肠道重吸收机 制与促进分泌的机制一致。 Makisima（1999）,3.2.2.2 FXR促进肠道重吸收载体表达的机制,IR-1,IBABP,FXR,胆汁酸,促进胆汁酸重吸收,3、FXR与胆汁酸代谢,3.2.1对胆汁酸分泌载体的作用及机制 3.2.2对胆汁酸肠道重吸收载体的作用及机制 3.2.3对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用及机制,胆汁酸肝脏重吸收:是将胆汁酸由门静脉吸收进入肝细胞的过程,FXR,NTCP,3.2.3.1 FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用,野生小鼠和FXR(-/-)小鼠为模型研究发现：FXR(-/-)小鼠与野生型小鼠相比没有降低N

14、TCP、OATP1B1表达。 Sinal（2000）,3.2.3.1 FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用,FXR(-/-),FXR(+/+),胆管结扎术,胆酸(CA)喂养,测量FXR(+/+)、 FXR(-/-)Ntcp的mRNA水平,Zollner(2005),3.2.3.1 FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用,56%,58%,88%,101%,FXR(+)鼠的Ntcp mRNA表达明显下调,FXR(-/-)鼠 Ntcp mRNA表达改变不明显,3.2.3.1 FXR对胆汁酸肝脏重吸收载体的作用,提示：激活的FXR能抑制 Ntcp、OATP1B1的表达,Zollner(2005),NTCP胆

15、汁酸摄取的主要载体,OATP胆汁酸摄取的次要载体,FXR对肝脏重吸收有抑制作用,小结,由于胆汁酸摄取相关的蛋白基因上不含有FXR的直接结合位点，FXR通过间接方式抑制这些蛋白的表达。,3.2.3.2 FXR抑制胆汁酸肝脏重吸收载体表达的机制,研究发现，肝脏核因子HNF1、 HNF4都可以调控NTCP表达，但后者作用是前者 的7倍，SHP主要通过HNF4发挥作用。 Andreas（2008）FXR通过诱导SHP与肝脏核因子4结合来抑制OATP1B1表达 Jung（2004）,3.2.3.2 FXR抑制胆汁酸肝脏重吸收载体表达的机制,CYP7A1、CYP27A1,胆汁酸,肝脏FXR,胆汁酸,SHP

16、,SHP,HNF1,SHP,HNF4,胆固醇,NTCP、OATP1B1,可能的机制：,FXR,胆汁酸,胆固醇,CYP7A1、CYP27A1,SHP,SHP,LRH-1,SHP,HNF4,FGF,FGFR4,FGF,JNK途径,BSEP、MDR3、MPR2、OSTs、IBABP,SHP,SHP,HNF4/1,NTCP、OATP1B1,总结：,维持器官(肝脏)胆汁酸浓度正常，保障动物健康,四、结语,4、结语,FXR作为一种胆汁酸受体，激活后可以调节胆汁酸代谢。FXR激活对胆汁酸代谢调节作用主要有 (1)抑制胆汁酸合成 (2)促进胆汁酸肝脏分泌 (3)促进胆汁酸肠道重吸收 (4)抑制胆汁酸肝脏重吸收

17、,4、结语,目前，在FXR的研究中仍存在一下问题：仍有一些和FXR作用相关的靶基因尚待进一步被发现。FXR作用于一些靶基因的具体途径还不清楚需要进一步研究。参与胆汁酸调节的核受体除了FXR还有其它核受体,在探讨胆汁酸代谢时还应考虑FXR与其它的核受体之间的相互作用。,参考文献,John Y.L. Chiang, Rhonda Kimmel, Cary Weinberger, and Diane Stroup.Farnesoid X Receptor Responds to Bile Acids and Represses Cholesterol 7-Hydroxylase Gene (CYP7

18、A1) Transcription J. Biol. Chem., Apr 2000; 275: 10918.Guorong Xu, Lu-xing Pan,Sandra K. Erickson et a1Removal of the bile acid pool upregulates cholesterol 7-hydroxylase by deactivating FXR in rabbits. Journal of Lipid Research2002.43.45-50Goodwin B, Jones SA, Price RR, Watson MA, McKee DD, Moore L

19、B,Galardi C, Wilson JG, Lewis MC, Roth ME, Maloney PR, Willson TM,Kliewer SA. A regulatory cascade of the nuclear receptors FXR, SHP-1,and LRH-1 represses bile acid biosynthesis. Mol Cell. 2000;6:517526. Zollner G,Wagner M，Fickert P，et a1Role of nuclear receptors and hepatocyte-enriched transcriptio

20、n factors for Ntcp repression in biliary obstruction in mouse liver JAm J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2005，289 (5)：G798Sinal CJ，Tohkin MMiyata M，et a1Targeted disruption of the nuclear receptor FXRRXR impairs bile acid and lipid homeostasisJCell，2000，102：73Jung D, Kullak-Ublick GA. Hepatocyte

21、 nuclear factor 1 alpha: a key mediator of the effect of bile acids on gene expression. Hepatology 37:622631, 2003.Ananthanarayanan M，Balasubramanian N，Makishima M， et a1Human bile salt export pump promoter is transactivated by the farnesoid X receptorbile acid receptorJJ Biol Chem，2001，276(31)：2885

22、7,Plass JR，Mol O，Heegsma J，et a1Farnesoid X receptor and bile salts are involved in transcriptiona1 regulation of the gene encoding the human bile salt export pumpJ Hepatology，2002，35：589 Yu J，Lo JL，Huang L，et a1Lithocholic acid decreases expression of bile salt export pump through farnesoid X recep

23、tor antagonist activity1,2J Biol Chem，2002，277 (35)：31441黄健容，刘 建，常淑芳 FXR、BSEP在ICP胎盘胆酸转运中的作用机制研究重庆医学2006.11.(35)21.1949-1953 Kast HR, Goodwin B, Tarr PT, et a1. Regulation of multidrug resistance-associated protein 2 (ABCC2) by the nuclear receptors pregnane X receptor, farnesoid X-activated receptor

24、, and constitutive androstane receptor. J Biol Chem 277: 29082915, 2002.Huang L，Zhao A，Lew JL，et a1Farnesoid X receptor activates transcription of the phospholipid pump MDR3 JJ Biol Chem，2003，278(51)：51085Boyer JL，Trauner M，Mennone A，et a1Upregulation of a basolateral FXR-dependent bile acid efflux

25、transporter OST MphaOST beta in eholestasis in humans and rodentsJAm J Physiol，2006，290(6)：G1124一G1130Hwang ST，Urizar NL，Moore DD，et a1Bile acids regulate the ontogenic expression of ileal bile acid binding protein in the rat via the farnesoid X receptor1JGastroenterology，2002，122(5)：1483Lu TT, Maki

26、shima M, Repa JJ, Schoonjans K, Kerr TA, Auwerx J,Mangelsdorf DJ. Molecular basis for feedback regulation of bile acid synthesis by nuclear receptors. Mol Cell. 2000;6:507515.Wang S, Lai K, Moy FJ, Bhat A, Hartman HB,Evans MJ. The nuclearhormone receptor farnesoid X receptor (FXR) is activated by an

27、drosterone. Endocrinology 147: 40254033, 2006.Kerr TA, Saeki S, Schneider M, Schaefer K, Berdy S, Redder T, Shan B, Russell DW, Schwarz M. Loss of nuclear receptor SHP impairs but does noteliminate negative feedback regulation of bile acid synthesis. Dev Cell 2: 713720, 2002.,Yu C，Wang F，Kan M，et a1

28、Elevated cholesterol metabolism and bile acid synthesis in mice lacking membrane tyrosine kinase receptor FGFR4JJ Biol Chem，2000.275(20)：1548215489Inagaki T, Choi M, Moschetta A, Peng L,Cummins CL, McDonald JG, Luo G, Jones SA,Goodwin B, Richardson JA, Gerard RD, Repa JJ,Mangelsdorf DJ, Kliewer SA.

29、Fibroblast growth factor 15 functions as an enterohepatic signal toregulate bile acid homeostasis. Cell Metab 2:217225, 2005.John Y. L. Chiang .Bile Acid Regulation of Gene Expression: Roles of Nuclear Hormone Receptors Endocr. Rev., 2002;8(23): 443 - 463.,Thank You !,请批评指正！,四、结语,请批评指正！,Thank You !,

30、3.1 FXR抑制胆汁酸合成及机制,四、FXR调节胆汁 酸代谢的机制,4、FXR调节胆汁酸代谢的机制,FXR就是通过激活或者抑制胆汁酸代谢所必须的合成、摄取、分泌的蛋白质的表达，从而在整体上调节胆汁酸代谢。,3.1 抑制胆汁酸的合成及机制,胆固醇,胆酸、鹅脱氧胆酸,鹅脱氧胆酸,经典途径,替代途径,CYP7A1,CYP27A,3.2.2促进胆汁酸肠道重吸收及机制,IBABP和FXR之间也是相互作用的，胆汁酸借助I-BABP进入肠道细胞激活肠道细胞中FXR，FXR又可上调I-BABP，使IBABP提高结合肠腔胆汁酸的能力，促进胆汁酸的重吸收，可以限制小肠细胞中胆汁酸的浓度，从而减少胆汁酸的毒性作用对肠道的损害,FXR,IBABP,小异二聚体SHP：能与核受体形成二聚体并制其活性。 肝受体同源物（LRH-1）肝脏核因子（HNF4）,以女性非肥胖胆结石患者为研究对象的实验结果也表明：FXR的表达降低将伴随着回肠组织OST和 OST的表达也降低,3.2.1 OST/OST,3.2 介导胆汁酸肠肝循环及机制,3.2.1.1 FXR介导胆汁酸分泌,3.2.1 介导胆汁酸分泌及机制,3.2.1促进胆汁酸分泌及机制胆汁酸由肝细胞进入毛细胆管的过程,OST/OST:杂二聚体有机溶质转运体,MDR3 ：多药耐药蛋白,MPR2多药耐药相关蛋白,BSEP:胆盐输出泵,