PPARγ——中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷治療的新靶點

1、PPAR中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷治療的新靶點         10-09-11 15:41:00     作者：李詠 楊俊卿    編輯：studa20【關(guān)鍵詞】  過氧化物酶增殖物激活受體; 中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷; 神經(jīng)保護(hù)過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)是一類由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子，為核受體超家族中的成員之一。1990年Isseman等首次發(fā)現(xiàn)其存在于脂肪細(xì)胞的分化調(diào)控通路中，故又稱為脂激活轉(zhuǎn)錄因子1。PPAR具有多種生物學(xué)效應(yīng)

2、，是體內(nèi)糖、脂代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，對細(xì)胞生長、分化及凋亡具有重要影響，且與炎癥、心血管疾病、糖尿病及腫瘤等多種疾病密切相關(guān)。PPAR的激活對缺血性腦血管疾病、阿爾茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、多發(fā)性硬化(MS)等疾病具有潛在的保護(hù)作用而成為研究熱點。1 PPAR的結(jié)構(gòu)、配體及靶基因的關(guān)系人類PPAR基因位于染色體3p25，全長>100 kb，有9個外顯子，由479個氨基酸組成，與PPAR、PPAR一樣，它由4個功能結(jié)構(gòu)域和6個結(jié)構(gòu)區(qū)AF組成。氨基端結(jié)構(gòu)域，由A/B結(jié)構(gòu)區(qū)形成，絲裂素原激活蛋白激酶(MAPK)可磷酸化此結(jié)構(gòu)域的某些絲氨酸殘基，抑制PPAR的活性。DNA結(jié)合區(qū)(DBD)

3、，由C結(jié)構(gòu)區(qū)形成，通過此結(jié)構(gòu)域PPAR與DNA上相應(yīng)的反應(yīng)元件結(jié)合而調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。 轉(zhuǎn)錄活性調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域，由D結(jié)構(gòu)區(qū)形成，許多核因子與此結(jié)構(gòu)域結(jié)合后可影響PPAR的活性。配基結(jié)合區(qū)(LBD)，由E/F結(jié)構(gòu)區(qū)形成，該結(jié)構(gòu)域在從激素信號至轉(zhuǎn)錄激活的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起關(guān)鍵作用。PPAR mRNA分為4種亞型，由于啟動子和剪切方式的不同，編碼兩種蛋白質(zhì)，其中PPAR1 mRNA、PPAR3 mRNA、PPAR4 mRNA翻譯的蛋白相同，而PPAR2 mRNA翻譯的蛋白N末端比前者多30個氨基酸殘基2。PPAR的配體可分為內(nèi)源性和外源性配體兩大類。外源性配體類型包括胰島素增敏劑噻唑烷二酮類藥物如匹格列酮、環(huán)格列

4、酮、曲格列酮及羅格列酮等，此類配體與PPAR親和力很高，目前主要用于臨床2型糖尿病(T2DM)的治療;而含有酪氨酸結(jié)構(gòu)的藥物如GW1929、GW7845等，苯乙酸的衍生物L(fēng)796449及某些非甾體類抗炎藥物如布洛芬等，則為較弱的PPAR配體。內(nèi)源性配體主要為系列前列腺素衍生的代謝產(chǎn)物，以15脫氧前列腺素J2(15dPGJ2)的研究最多。PPAR與維甲酸受體X(RXR)形成異源二聚體，PPAR被配體激活后PPAR/RXR二聚體構(gòu)象發(fā)生改變，并與靶基因啟動子區(qū)域的過氧化物酶體增殖物反應(yīng)元件(PPRE)結(jié)合，從而調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)3。2 PPAR的生理功能PPAR激動劑能減少TNF和瘦素的生成，增

5、加外周組織對胰島素敏感性，從而改善胰島素抵抗(IR);PPAR還可促進(jìn)磷脂酰肌醇激酶基因的表達(dá)，抑制丙酮酸脫氫酶激酶基因表達(dá)，從而改善糖代謝;PPAR能正向調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化且參與脂代謝相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控，從而在脂質(zhì)代謝、脂肪存儲釋放、維持機(jī)體能量平衡方面起正向調(diào)節(jié)作用;PPAR可抑制平滑肌細(xì)胞增殖和遷移，抑制動脈粥樣硬化(AS)的形成;此外PPAR還能抑制癌細(xì)胞分化、形成，抑制肝臟炎癥和纖維化，防止腎小球硬化等。3 PPAR在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的分布在鼠類胚胎發(fā)育時期的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，PPAR在E13.5期出現(xiàn)表達(dá)，且表達(dá)水平較高，尤其在后腦，但維持時間短暫，在E15.5期就接近成鼠水平4。More

6、no等5利用免疫組織化學(xué)方法研究了PPAR在成年大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)各腦區(qū)的表達(dá)情況。在端腦，PPAR在梨狀皮層、嗅結(jié)及基底神經(jīng)結(jié)呈高表達(dá)，在新大腦皮層的前部及海馬的齒狀回呈中度表達(dá)，在中隔及海馬的CA1、CA3呈低表達(dá)。在間腦，PPAR在丘腦的菱形神經(jīng)核、中央神經(jīng)核、丘腦束旁核呈高表達(dá)，在丘腦的其余部位及丘腦下部呈低表達(dá)。在中腦，PPAR在上丘及被蓋核的紅核、黑質(zhì)呈中度表達(dá)，在被蓋核的動眼神經(jīng)呈低表達(dá)。在菱腦，PPAR在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、大腦皮層的星形細(xì)胞呈高度表達(dá)，在蝸神經(jīng)核、前庭外側(cè)核、深部小腦核、大腦皮層的籃狀細(xì)胞、戈爾吉細(xì)胞呈中度表達(dá)，在三叉神經(jīng)、面神經(jīng)呈低表達(dá)。在脊髓，PPAR在Lamina

7、和呈中度表達(dá)，在Lamina V和中央頸外側(cè)核呈低表達(dá)。Cullingford6等研究進(jìn)一步表明，PPAR在不同神經(jīng)細(xì)胞表達(dá)情況也不同，在原代培養(yǎng)的小鼠皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá)，而在腦脊膜成纖維細(xì)胞、顆粒神經(jīng)元中低表達(dá)。4 PPAR在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷中的作用研究表明，PPAR能抑制細(xì)胞因子、黏附分子和金屬蛋白酶而抑制炎性細(xì)胞從外周進(jìn)入中樞7，能通過抑制NFB、JAKSTAT信號通路的活性而抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷中的炎癥和氧化應(yīng)激8。PPAR激動劑15dPGJ2能抑制原代培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞中細(xì)胞因子信號抑制劑SOCS1、3的表達(dá)，后者能通過降低JAK的磷酸化而抑制JAKSTAT信號通路

8、9，通過共價修飾一種抑制劑蛋白IB激酶降低NFB的表達(dá)從而抑制NFB信號傳導(dǎo)通路10。此外，曲格列酮和環(huán)格列酮能抑制谷氨酸和低鉀導(dǎo)致的神經(jīng)毒性11。這些研究結(jié)果提示PPAR可能是中樞神經(jīng)系統(tǒng)急慢性損傷治療的新靶點。4.1 PPAR在急性腦損傷中的作用 Victor12等研究發(fā)現(xiàn)短暫的大鼠腦局部缺血再灌注損傷后PPARmRNA的表達(dá)明顯增加，且在缺血后24 h表達(dá)最高，給予PPAR激動劑能明顯降低缺血大鼠腦梗死面積，而給予PPAR拮抗劑后其梗死面積明顯增加。Zhao等13研究發(fā)現(xiàn)在大腦中動脈閉塞(MCAO)前5 d至梗死后2 d內(nèi)腦室內(nèi)給予PPAR激動劑能顯著降低梗死面積和腦水腫，改善大鼠MCA

9、O后的神經(jīng)功能損傷，結(jié)果提示缺血性腦損傷后PPAR可能為保護(hù)性增加，其表達(dá)與激活對缺血性腦損傷可能存在保護(hù)作用。Straus14等研究認(rèn)為在靜止的細(xì)胞中，NFB存在于胞質(zhì)，炎癥反應(yīng)時細(xì)胞因子信號釋放，NFB P65亞單位轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核并刺激基因的表達(dá)，從而導(dǎo)致炎癥因子的釋放，而過度的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激參與了腦缺血再灌注損傷。在培養(yǎng)的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中，噻唑烷二酮類能抑制脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的IL6、TNF、COX2、iNOS的表達(dá)增加，給予PPAR拮抗劑后這種作用被抑制15。Zhao13等研究發(fā)現(xiàn)，大鼠在MCAO前24 h腦室內(nèi)給予匹格列酮能顯著降低炎癥引起的IL1、COX2、iNOS的

10、表達(dá)，這些結(jié)果表明PPAR的激活可以減輕腦損傷后的炎癥反應(yīng)。Collino16等進(jìn)一步研究了PPAR激動劑對NFB信號通路的影響，在假手術(shù)組大鼠海馬組織中NFB P65亞單位僅存在胞質(zhì)而不存在于胞核中，而在MCAO組大鼠海馬組織中，胞核中的NFB P65亞單位明顯高于胞質(zhì)，這說明NFB已移位至胞核，而給予匹格列酮后，胞核中的NFB P65亞單位減少，此結(jié)果提示PPAR激動劑可能通過抑制NFB信號通路的激活，發(fā)揮其抗炎作用。Shimazu等17研究發(fā)現(xiàn)用匹格列酮處理的大鼠在短暫MCAO后其皮層CuZn SOD蛋白水平顯著升高，同時使缺血梗死面積顯著下降，因而認(rèn)為PPAR激動劑對缺血腦損傷的保護(hù)作

11、用的機(jī)制也可能與PPAR表達(dá)激活增加腦組織CuZn SOD的表達(dá)，從而減輕過量氧自由基導(dǎo)致的氧化應(yīng)激損傷如脂質(zhì)過氧化、蛋白氧化和DNA損傷等。4.2 PPAR在神經(jīng)退行性病變中的作用 神經(jīng)退行性病變包括一系列疾病如AD、PD、MS等。PPAR對神經(jīng)退行性病變可能存在保護(hù)作用。AD的病理性特征包括淀粉樣蛋白(A)的沉積和胞內(nèi)蛋白高度磷酸化引起神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成，從而導(dǎo)致神經(jīng)元死亡、學(xué)習(xí)記憶等認(rèn)知功能下降。體外實驗發(fā)現(xiàn)A能損傷海馬的突觸強(qiáng)直后增強(qiáng)(PTP)和長時程增強(qiáng)(LTP)，從而影響神經(jīng)突觸傳遞，而PPAR激動劑能減輕A介導(dǎo)的LTP損傷，從而改善AD的癥狀18。在培養(yǎng)的神經(jīng)瘤細(xì)胞中，炎性因子能

12、刺激A的產(chǎn)生，而PPAR的激動劑能明顯抑制炎性因子誘導(dǎo)A的增加19。近年來研究發(fā)現(xiàn)PPAR降低A水平可能與抑制炎癥反應(yīng)和BACE1基因表達(dá)有關(guān)。過表達(dá)hAPP V717的大鼠給予7 d高劑量匹格列酮后，其海馬和皮層中的A142沉積的區(qū)域縮小、密度明顯降低、溶解態(tài)A142水平下降了27%20，海馬和皮層中激活的小膠質(zhì)細(xì)胞和反應(yīng)性星型膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)目明顯下降，COX2和iNOS的表達(dá)明顯降低。有報道PPAR可能通過抑制BCAE1基因的表達(dá)而減少A的產(chǎn)生，BACE1為APP生成A的剪切酶，而PPAR的效應(yīng)元件PPRE存在于BACE1基因的啟動子中，PPAR的激活能增加與PPRE的結(jié)合，負(fù)性調(diào)控BACE1基因啟動子活性，抑制BCAE1基因的表達(dá)，從而減少A的產(chǎn)生21。PD是以一系列運(yùn)動功能失調(diào)為特征的疾病，主要表現(xiàn)為肌肉震顫、步態(tài)僵硬及平衡失調(diào)，其病理特征為黑質(zhì)中多巴胺神經(jīng)元的丟失。小膠質(zhì)細(xì)胞和星型膠質(zhì)細(xì)胞的激活及炎性分子的產(chǎn)生能促進(jìn)多巴胺能神經(jīng)元的死亡。