核受体在对乙酰氨基酚引起的肝毒性中的作用

         摘要 对乙酰氨基酚( APAP)是广泛使用的OTC类非甾体镇痛药物o APAP服用过量是急性肝衰竭入院的主要原因。进入体内的APAP大部分在肝脏被UDP一葡萄糖醛酸转移酶(UGT)和磺基转移酶( SULT)代谢为无毒化合物，继而经由肾脏和胆汁排泄。少于1 0%的APAP被I相酶—— 细胞色素P450酶系——生物转化为高活性中间产物N一乙酰基一对苯醌亚胺(NAPQI)o NAPQI由 谷胱甘肽代谢为APAP半胱氨酸共轭产物，由此引起细胞损伤。核受体(NRS)是进化相关的DNA结合转录因子的超家族成员之一，它广泛参与多种生理过程。近研究表明，核受体中的孕烷X受体( PXR)，构成型雄烷受体(CAR)，肝X受体（LXRa），法尼酯X受体(FXR)和过氧化物酶体增殖物激活受体( PPARs)通过对I相酶，II相酶或肝转运体的调节，参与了APAP引起的肝毒性的病 理过程。 
         关键词 对乙酰氨基酚；肝毒性；核受体 
       对乙酰氨基酚( acetaminophen．APAP)又称扑热息痛，首先发现于19世纪末，是苯胺类止痛药非那 西丁的一个低毒性活性代谢物。治疗剂量的APAP安全有效；但过量服用会导致严重肝损伤和急性肝功能衰竭。1966年，Davidson等发现APAP导 致肝坏死的案例。1998~2001年美国研究人员通 过对肝衰竭患者跟踪研究发现，39%的急性肝衰竭病例与过量服用对乙酰氨基酚有关。200 1年研究 者在小鼠模型中发现APAP具有严重的肝损伤作 用‘1] o核受体是转录因子超家族的成员之一，在细 胞分化、机体的生长发育以及体内的许多生理、病理 过程中的基因表达调控中具有重要的作用。近期的研究表明，在肝脏中所富集的一些核受体，包括肝脏 X受体( LXR)、组成型雄烷受体(CAR)、孕烷X受 体( PXR)、法尼酯衍生物X受体(FXR)、过氧化物 酶体增殖物激活受体( PPARs)、视黄醛X受体( RXR)等在APAP过量服用引起的肝毒性中具有举 足轻重的调节作用。本文将综述核受体在APAP致 肝毒性中的作用和其机制。
           一、APAP的代谢过程 当治疗剂量APAP进人体内，由肝转运蛋白从血液转运至肝脏。大于90070的药物在肝脏被II相代谢酶UDP一葡萄糖醛酸转移酶(UGT)和磺基转移酶( SULT)代谢为无毒性葡萄糖醛酸结合物或硫 酸结合物，然后又由转运蛋白转运出肝脏，经胆汁或 肾脏排泄。另外部分APAP被I相酶系——细胞色素P450酶系——代谢为毒性代谢产物N一乙酰一对 苯醌亚胺( N-acetyl-p-benzoquinonelmlne，NAPQI)， 后者在谷胱甘肽一s一转移酶( GST)的作用下，与肝内还原型谷胱甘肽( glutathione，GSH)结合，生成APAP谷胱甘肽结合物( APAP-GSH)，然后通过胆汁排泄从而达到解毒作用。但过量的APAP会产生过多的NAPQI耗竭GSH，多余的NAPQI会与蛋白巯基共价结合，形成蛋白加合物，造成氧化应激反应，线粒体功能障碍和DNA损伤，引发肝细胞的损伤。 细胞色素P450酶系中，CYPIA2，2EI与3A是 代谢APAP产生毒性产物的主要酶系,在啮齿动物实验中发现，CYP2E1和CYPIA2基因敲除小鼠对于APAP肝毒性的耐受明显高于野生小鼠CYP3A是药物代谢过程中重要的代谢酶之一， CYP3A高表达促进APAP引起的肝毒性o Cheng等,发现激活CYP3 A4能够潜在地增加APAP的毒性作用，而给予CYP3 A4的抑制剂时，可以明显降低APAP过量产生的肝毒性。由此，P450酶系在预防 与治疗APAP引起的肝毒性中可能具有重要的医疗 价值。 除此之外，一些肝转入和转出转运体也参与了APAP的毒性过程。毒性剂量的APAP减少了传人 转运体（如有机阴离子转运多肽1A4）的表达，增加 了传出转运体（如多药耐药相关蛋白，Mrps）的表 达oMrp3在APAP代谢物的基底外侧排泄过程中起着重要作用，lVlrp3√一小鼠相比野生小鼠更耐 受APAP肝毒性，这与GSH的快速补充有关 
          二、PXR与APAP肝毒性 孕烷X受体( pregnaneXreceptor, PXR)早发现于1998年；Kliewer等发现PXR主要表达在肝脏 和肠道中。与其他核受体相类似，PXR也具有经典 的DNA结合域和配体结合域。其中DNA结合域高度保守，而配体结合域种属间差异较大。研究发现，小鼠的PXR可以被孕烯醇酮1 6a一腈激活，而人的 PXR则可以被利福平等药物所激活o PXR与9一顺 式维甲酸受体（RXRce）形成异源二聚体而发挥转录 调控作用。PXR具有广泛的生物学功能，参与机体 的多种代谢过程。研究发现PXR在药物的代谢中具有重要的调控作用。PXR可以通过诱导I和II相酶以及肝脏转运体的表达，调控药物在体内的代谢过程。通过上述调节，PXR加速了药物在体内的清除。但PXR在APAP引起的肝毒性中却具有 促进损伤的作用。在早期Kliewer等的研究中发现，PXR能够上调CYP3A家族的表达从而促进体内甾醇及胆汁酸的生成。后续研究中Guo等发现 PXR是通过上调CYP3A的表达而促进APAP引起的肝毒性。小鼠实验中，当给予PXR的激动剂时能够显著促进CYP3A基因的表达，诱导APAP引起的 肝毒性。在PXR基因敲除小鼠模型中，CYP3A基 因的表达较野生型小鼠明显降低，并且APAP引起的肝毒性也明显降低。Wolf等进一步从其他的 方面证实了PXR在APAP肝毒性中的损伤作用。 研究中发现，在PXR基因敲除小鼠模型中CYP3A的表达量较野生型小鼠增加了近3倍，而CYPIA2的表达出现了明显的下降，因此CYP3A表达的增加 可能是因为CYPIA2表达下降的一个代偿性反应。 因此在PXR基因敲除小鼠模型中APAP引起肝毒性的降低也可能是由于CYPIA2基因的表达下降而 引起的。学者在进一步的研究中发现，给予CYPIA2的抑制剂咖啡因时，能够抑制APAP引起的肝毒性。 此外，当PXR基因敲除时，还能够显著 降低APAP的吸收，从而降低其引起的肝毒性。 Cheng等的研究中发现当给予利福平增加PXR的活性时，APAP引起的肝毒性显著增加。PXR作 为外源和内生毒素排毒的关键调节因子在APAP肝毒性中的作用为治疗APAP用药后引起的肝损伤 提供了新的治疗靶点。 
          三、CAR与APAP肝毒性 组成型雄烷受体(constitutive anderstane recep-， tor, CAR)发现于1 994年，是异生物代谢相关核受体 之一。同其他核受体不同的是，CAR通常存在于胞浆中，CAR与其内源性抑制剂配体32一雄甾脘/醇结合，处于无活性的状态，经诱导剂（如苯巴比妥）处理后，两者的结合能力下降，CAR从细胞浆转移到 细胞核中，以CAR/RXRoe异二聚体的形式与靶基因 的启动子结合从而发挥作用。CAR主要在肝脏和小肠中表达，其在机体的外源性和内源性化合物的 代谢中具有重要的调控作用。近年来发现，CAP在 环境污染物、致癌物及药物的代谢转化中也具有重 要的调节作用0 1 998年，Honkakoski等发现CARRXRce异二聚体激活了CYP2B基因的表达。虽然 和CYP3A相比，CYP2B在肝脏解毒过程中仅有柜 对次要的作用，但这提示了CAR在药物代谢中具有重要的调控作用。2002年，Zhang等发现，CAR在APAP引起的肝毒性中具有重要的调控作用。实验中，当给予CAR的激动剂TCPOBOP或苯巴比妥 时能显著增加APAP带来的肝损伤；而CAR基因敲 除则明显降低了APAP引起的肝毒性。同样，在人源化CAR小鼠模型中，CAR激活显著地增加了 APAP引起的肝毒性。在CAR基因缺失时，与药物 代谢相关的酶CYP2810.CYP3A11的表达出现显著 性降低。起初推论，激活CAR增加APAP的肝毒 性，可能是高水平APAP能够直接激动CAR从而诱导CYP酶活性的增加。但研究中发现APAP可能是通过类似于苯巴比妥调控CAR的机理，调控CAR由胞浆向细胞核的转移从而调控CAR的活性；具体的机理还需要更深入的研究。CAR在APAP肝毒性中重要的调控作用为治疗APAP肝毒性提供了新 的思路。探寻CAR的抑制剂或许具有重要的临床 应用价值。然而，后续研究中Sidney等又提出，在大多数人群中，CAR可能不具有加剧APAP肝毒性的作用。这表明了CAR在小鼠APAP致肝损伤中作用的研究还不足以用于治疗APAP在人体肝脏 中产生的损伤。CAR在人、鼠不同种属中所起作用 的差别提示了其在不同种属间所具有调控作用的差异性，因此，CAR在APAP肝毒性中的调控作用仍需要更深入的研究。 
       

            四、LXR与APAP肝毒性 1 995年，Willy等克隆出了肝脏X受体liverXreceptor,LXRcx）的cDNA，并命名为LXR． Repa等随后发现，LX有两种异构体(LXRce和 LXR13)o LXRa主要在肝脏、脾脏与脂肪组织中表达，而LXRp的表达无组织特异性。在肝脏中，LXR调控着胆固醇和脂质的代谢、炎症、肝胆疾病、类固 醇激素平衡和药物代谢等。近期的研究发现，LXRce在APAP引起的肝毒性中具有保护作用=L-ppal等在小鼠体内实验中发现LXRce转基因小鼠或LXRoe激动剂引起的激活可降低APAP引起的旰毒 性。LXRce活性增加能显著的抑制APAP代谢途径中细胞色素P450酶系CYP3A1I与CYP') El的表达；因此LXR的保肝作用可能是由抑制细咆色素酶系的表达来实现的。Simrat等发现，在LXRa转 基因小鼠中，当给予APAP处理时，与野生型小鼠相 比，LXRa转基因小鼠肝损伤明显降低．这提示了激活LXR降低了APAP带来的肝毒性：与野生型小 鼠相比，给予APAP后，LXRcx转基匿小鼠表现处更 轻的肝损伤=其血清中ALT与，AST较野生型小鼠也明显降低：当给予正常_、鼠LXRa激动剂T01317时，也显示能够明显降低APAP带来的肝损 伤。而在LXRa基因缺失小鼠中，当给予APAP处 理时，发现LXRcx基因缺失小鼠较野生型，小鼠具有 更严重的肝损伤。在LXR基因缺失小鼠中．给予LXRce激动剂不能降低由APAP引起的肝损伤：这提示了LXRa激动剂在APAP引起肝损伤中的保护 作用是LXRcx依赖的。后续的研究发现，LXRoc能 够加速APAP在肝中的清除速率，增加APAP的硫酸化并降低APAP代谢过程中有毒物质的形成二 LXRoe能够显著降低APAP代谢前毒性I期阶段中细胞色素P450酶系CYP3A1I与CYP2E1的表达，从而降低APAP代谢有毒中间产物NAPQI的形成。 在代谢毒性II期阶段，LXRo/转基因小鼠中GSTU与SULT2A1. 1D1. 1E1基因的表达上调，增加了 APAP的硫酸化和与谷胱甘肽的结合。进一步研究 发现小鼠GSTUGST，rr和SL'LT2A9是LXRce新的转 录靶点。GST与SL, LT酶活性的增加加速了APAP的清除速率，从而降低了对肝的损伤o LXRoe在APAP引起的肝毒性中的保护作用恰好同PXR、 CAR及RXRcx在APAP引起的肝毒性中的损伤作用相反。 
          五、FXR与APAP肝毒性 法尼酯衍生物X受体( farnesoid X receptor． FXR)是核受体超家族中的一种孤儿核受体：1 995年，Forman等在大鼠的肝脏cDNA文库中克隆发现 FXR，其转录活性受到法尼酯的调控，因而被命名为 法尼酯衍生物X受体FXRoFXR具有典型的核受 体结构，目前，FXR基因已在人、小鼠和大鼠等多个 物种中被成功克隆包括FXRoe .FXRp两个亚型，其中人FXR基因位于1 2号染色体上。研究发现FXR主要在肝脏、小肠、肾脏、肾上腺皮质中表达，后来发 现在脂肪组织、心脏和脾脏中也有少量表达。 FXR的主要功能是调控胆汁酸代谢，1 999年，Parks等发现生理水平的胆汁酸是FXR的内源性配体，因此FXR又叫胆汁酸受体。大量的研究发现， 鹅脱氧胆酸、脱氧胆酸、胆酸等也是FXR有效的内源性配体。其中FXR在与其配体结合后需要与RXR结合形成异二聚体才能发挥转录因子活性的作用。FXR/RXRce异二聚体通过与FXR反应结合元件( FXRE)结合从而调控靶基因的转录。FXR作 为受胆汁酸激活的核受体，参与机体的多种生理和病理活动的调节，其中包括胆汁酸代谢、胆固醇代 谢、糖代谢和脂代谢等过程。FXR在胆结石易感群 体中具有重要的防护作月，能够减轻胆汁淤积。这些功能可能归功于通过对多种基因的调控而调控胆汁酸解毒及药物代谢而起到保护作用。这些基因包括I相药物代谢相关酶CYP3A4 ,相药物代谢相关 酶U GT2 84和SULT2A1，以及药物代谢相关酶多药耐药相关蛋白2和ABCB4[19]。近期Lee等发现体外培养的原代肝细胞经病毒介导的FXR过表达后， 给予FXR激动剂时，APAP代谢过程中谷胱甘肽一s一转移酶基因GSTA3、GSTA4.GSTMl. GSTM3；GSH代谢相关基因GCLM.GPXI；硫酸基转移酶基因 SL'LT1土l和SULTIA2；葡萄糖醛酸基因UGTIAI以 及一些跨膜转运蛋白的表达都发生了变化。进一步 的实验发现，其中GSTA3、GSTA4. GCLM. GPX1、 UGTIAI .ABCB4和SULTIA1等是FXR的靶基因。 这暗示了FXR可能在药物引起的肝毒性中具有潜 在的保护作用。当小鼠给予FXR激动剂时能够显著降低APAP引起的肝脏毒性，而在FXR基因敲除小鼠中给予APAP时小鼠肝脏损伤明显加剧。这显 示了FXR在APAP引起的肝脏毒性中具有重要的 保护作用oFXR在APAP肝毒性中的作用可能为治 疗APAP引起的肝毒性提供新的治疗靶点3
          六、PPARs与APAP肝毒性 过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisolne pro— liferator-activated receptors，PPARs)是核受体超家族的成员之一。1 990年，过氧化物酶增殖物激活受体被发现，因其能够被过氧化物酶体增殖物激活而得名：PPARs是一类配体依赖性的核内转录因 子，包括三个亚型——PPARce .PPAR|3与PPARy，与配体结合活化后可与RXR形成异二聚体从而与靶 基因上的PPARs结合原件PPRE结合调控靶基因 的转录。PPARs具有多种生物学功能，在机体的生 理病理过程中具有重要的调控作用oPPARce主要在肝脏、骨骼肌、心脏、肾脏及血管壁中表达，其中在 肝脏中的作用尤为重要。研究发现PPARa在酒精 性肝损伤、脂肪肝、肝癌以及肝脏药物毒性等肝疾病 中具有重要的调控作用。早在2000年，Chen等发现PPARce基因缺失小鼠较野生型小鼠耐受APAP引起的肝毒性能力显著降低。这表明了PPARce在 APAP引起的肝损伤中具有重要的保护作用。近期 Patterson等进一步研究了PPARce在APAP引起的肝毒性中的作用，发现PPARo通过诱导线粒体解耦连蛋白2( uncoupling protein 2，UCP2)的表达从而 降低了APAP引起的肝毒性。 
          七、结语和展望
          美国国立卫生研究院统计，每年有7.8万美国 人因APAP引起的急性肝中毒急诊，其中3.3万人住院治疗；在美国人急性肝衰竭的诱因中，对乙酰氨 基酚中毒居首。美国疾病控制与预防中心统计， 2001~2010年，1 567名美国人因意外过量服用对乙 酰氨基酚致死，平均每年超过1 50人丧命。我国人口大大高于美国，且很多地区医疗资源不足。对乙 酰氨基酚为非处方用药，在我国使用范围均非常广泛，因为不良反应上报体系未完善所以未呈现肝毒性集中报道，但却是非常大的隐患。APAP肝毒性 的研究成果将影响深远。核受体通过调节APAP代 谢和刺激机体产生氧化应激反应而对APAP的肝毒 性产生保护和加剧两方面的影响。随着研究的逐步深入，核受体已经受到了越来越广泛的关注，为 APAP肝毒性的研究开拓了新的领域。 
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