核受体因子PPARγ的研究进展

林婄婄，高中元，乔利英，刘文忠

（山西农业大学动物科技学院，山西 太谷 030801）

过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）是调节目标基因表达的核内受体转录因子超家族成员，1990年Issemann等首先发现了这种能被一类脂肪酸样化合物过氧化物酶体增殖剂（PP）激活的物质，因而被命名为PP激活受体（PPAR）。根据结构的不同，PPAR可分为α、β（或δ）和γ三种类型，其中PPAR主要表达于脂肪组织及免疫系统，与脂肪细胞分化、新陈代谢、癌症、炎症和动脉硬化等有密切关系。

1 PPARγ的定位与结构

人类的PPARγ基因定位于3号染色体短臂（3p25），有10个外显子，基因全长超过150kb，由于不同启动子利用以及选择性剪切产生了4种mRNA异构体：PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3 和 PPARγ4。小鼠、牛、鸡和猪的PPARγ基因分别位于6、22、12和13号染色体上，其中小鼠PPARγ1的cDNA与人的一致性达91%。迄今为止，在小鼠、牛和猪中只发现2种mRNA异构体，PPARγ1和 PPARγ2。

PPARγ的结构和其他核受体超家族成员一样，由4个功能结构域构成。包括一个非保守N端A/B结构域，含有激活功能域AF-1；高保守的DNA结合结构域（DBD），含有两个锌指结构；C末端配体结合区（LBD），含有依赖配体的转录激活功能域AF-2；在DBD和LBD之间有一个长度可变的铰链区。

2 PPARγ的作用机理

PPARγ通过配体依赖性机制调控靶基因的表达，从而参与一系列生理过程。PPARγ的配体包括天然配体，如前列腺素PGJ2、亚麻酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和花生四烯酸等，以及合成配体，如噻唑烷二酮类（TZDs）、L-酪氨酸复合物、非类固醇消炎药。PPARs与核受体家族的大多数非类固醇成员一样，需要与RXRs结合成异二聚体发挥作用。PPAR-RXR可以与PPRE结合而发挥作用，PPRE含有两个AGGTCA顺向重复序列，中间间隔一个碱基（DR1），上游有一个AAACT元件。RXRs也不能单独起作用，需要与核受体结合才能参与调控途径。PPAR-RXR通过招募辅因子而改变染色质结构，使组蛋白修饰（乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、相扑化、ADP核糖基化和脯氨酸异构化），从而使转录因子更易接近靶基因的核心启动子，并进行装配。

无配体激活时，PPARγ与辅阻遏物结合，如维甲酸沉默因子、甲状腺激素受体（SMRT）、抑制酶类[如组蛋白去乙酰基酶（HDAC）、组蛋白甲基转移酶（HMT）SUV39H1]结合的核受体辅阻遏物（N-Cor）。PPARγ可以不与PPRE结合而独立地调控基因表达。PPARγ通过与NF-kB互作而抑制炎症基因表达。另外，PPARγ可以通过直接互作或者与辅激活剂竞争，抑制其他转录因子的活化，如AP-1和STAT-1。

PPARγ激活转录有两种机制：配体依赖性机制和非配体依赖性机制。PPARγ的AF-1结构域是不依赖配体的激活功能域，在脂肪形成过程中调控PPARγ的转录活性。研究表明，PPARγ2的AF-1区比PPARγ1多30个氨基酸，使PPARγ2转录活性比PPARγ1高10倍。所以，PPARγ1和PPARγ2的功能或许有所不同，PPARγ1在配体丰富的时候发挥作用，而PPARγ2在配体浓度较低时起主要作用，或许在脂肪分化前起作用。

3 PPARγ的生物学作用

3.1 PPARγ与脂肪细胞分化 PPARγ最具有脂肪组织特异性，在许多脂肪细胞基因转录激活前被诱导，对脂肪细胞的分化起着重要作用。甄鑫等对胎猪脂肪组织的研究发现，PPARγ基因早在30日龄的胎猪脂肪组织中就已表达，并且持续到90日龄，表达量呈先升高后降低的趋势。Tontonoz等用相对非特异性的配体激活PPARγ，较强地诱导了脂肪生成；当使用高亲合力的PPARγ激动剂如TZDs时，脂肪生成更加强烈。Hu等还发现PPARγ能促进培养的成肌细胞转化为脂肪细胞。成纤维细胞和成肌细胞转染PPARγ逆转录病毒表达载体后能诱导脂肪细胞分化。PPARγ诱导小脂肪细胞的形成，调控LPL、脂质细胞-脂肪酸结合蛋白（A-FABP或aP2）、乙酰辅酶A合成酶、脂肪酸合成酶与脂肪酸转运蛋白（FATP）等的表达，抑制瘦素的表达。多功能干细胞经PPARγ表达质粒转染，可诱导脂肪细胞的分化。这些研究结果充分显示，PPARγ在脂肪细胞分化中发挥着关键性的调节作用。苏胜彦等研究表明，郎德鹅填饲后腹脂中PPARγ基因mRNA的表达量极显著高于对照组。PPARγ基因敲除小鼠在高脂肪饮食条件下，体重和体内脂肪含量显著低于对照组。

3.2 PPARγ与脂质代谢 PPARγ能激活许多脂肪细胞特异基因的启动子。PPRE常位于脂质代谢相关蛋白或酶基因的上游，如编码脂肪酸结合蛋白、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、脂蛋白脂酶、过氧化物酶体脂肪酸氧化酶系及脂酰CoA去饱和酶等基因。PPARγ与PPRE结合可激活上述基因表达，表明PPARγ参与脂质代谢的许多环节。PPARγ能够诱导肝细胞表达载脂蛋白、脂肪酸氧化酶系与脂蛋白脂酶等，从而促进脂质的氧化代谢，降低血脂浓度。PPARγ的活化能够选择性诱导与脂肪酸吸收相关的基因在脂肪组织中表达，如脂蛋白脂酶、脂肪酸转运蛋白与酰基-CoA合成酶基因等，但并不改变这些基因在肌肉组织中表达，从而导致脂肪酸在肌肉组织中的相对缺失。

3.3 PPARγ与肿瘤 PPARγ在多种肿瘤中表达，如乳腺癌、结肠癌、胃癌等，经PPARγ的配体作用后能抑制上述细胞增殖、促进分化、诱导凋亡和抑制血管的生成，暗示PPARγ在癌症的生成中起重要作用。

3.3.1 抑制肿瘤增殖机制 在罗格列酮作用下，PPARγ可以上调人巨噬细胞、结肠直肠癌、MCF7乳腺癌、3T3-L1脂肪细胞和C2C12骨骼肌细胞中PTEN基因的表达，同时伴随PI-3K活性的降低，用抑制剂处理PPARγ或者是基因敲除后，对PTEN的表达无作用。在PPARγ的配体作用下，PTEN和p21的表达量增加，抑制肺癌细胞的增殖。在胰癌细胞系中，格列酮类诱导p21的表达，使细胞周期停留在G1期。

3.3.2 促肿瘤细胞凋亡机制 PPARγ通过诱导细胞凋亡而抑制肿瘤的生长。Ohta等研究表明TDZ和15d-PGJ2可诱导甲状腺癌细胞PPARγ的表达。Martelli等研究表明，环格列酮可诱导PPARγ的表达，使甲状腺肿瘤的生长受到抑制，但是在非肿瘤细胞中不能诱导PPARγ的表达。PPARγ的过量表达明显会增加细胞凋亡。总而言之，配体激活的PPARγ能诱导肿瘤细胞凋亡。

3.4 PPARγ与炎症 PPARγ通过抑制促炎症基因的表达而发挥抗炎作用。活化的PPARγ可介导抑制单核细胞炎症因子TNFα、IL-2和IL-6的生成，产生抗炎症作用。用PPARγ的配体15-脱氧-d12，14-前列腺素处理鼠腹膜巨噬细胞，发现降低了IFNα的表达。用15-脱氧-d12，14-前列腺素和曲格列酮处理人单核细胞，IL-1β、IL-6和TNFα的表达量明显降低。15-脱氧-d12，14-前列腺素和曲格列酮抑制TNFα在人单核细胞巨噬细胞系U937中的表达。

PPARγ具有重要的生物学作用，尤其是在脂肪分化和脂质代谢方面，若能全面地了解PPARγ的功能，将对畜禽肉质品质的改善具有重大意义。虽然有关PPARγ的研究报道已经有很多，但仍有许多问题尚待深入研究。

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