肝細(xì)胞核因子-1β對(duì)腎臟特異性Ksp-鈣粘素基因啟動(dòng)子具有調(diào)節(jié)作用

肝細(xì)胞核因子-1β對(duì)腎臟特異性Ksp-鈣粘素基因啟動(dòng)子具有調(diào)節(jié)作用

9月24日 腎臟特異性鈣粘素（Ksp-cadherin）是鈣粘素家族中的組織特異性成員，它特異性地表達(dá)于腎臟和發(fā)育中的泌尿生殖道。

美國(guó)德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心內(nèi)科學(xué)腎臟科的Bai Y及其同事最近研究發(fā)現(xiàn)，Ksp-cadherin基因啟動(dòng)子中近位250bp足以驅(qū)動(dòng)組織特異性基因在體內(nèi)外表達(dá)。該啟動(dòng)子中近位120bp在小鼠和人類之間高度保守，均含有DNase I高敏位點(diǎn)，這是腎臟細(xì)胞所特有的。

在-55位點(diǎn)上，啟動(dòng)子含有一個(gè)肝細(xì)胞核因子-1（HNF-1）識(shí)別共位點(diǎn)。HNF-1共位點(diǎn)和下游GC-盒的突變可抑制轉(zhuǎn)染細(xì)胞啟動(dòng)子的活性。HNF-1α和HNF-1β特異性地結(jié)合在-55位點(diǎn)上，這兩種蛋白直接作用于啟動(dòng)子。

在HNF-1α缺陷的小鼠腎臟中，Ksp-cadherin的表達(dá)并不改變。但是，在轉(zhuǎn)染細(xì)胞中，獲能HNF-1β突變體的表達(dá)可刺激Ksp-cadherin啟動(dòng)子的活性，而顯性負(fù)性突變體的表達(dá)則抑制Ksp-cadherin啟動(dòng)子的活性。

這些研究確定，Ksp-cadherin作為第一個(gè)腎臟特異性啟動(dòng)子，其活性受到HNF-1β的調(diào)節(jié)。正如發(fā)生在人類遺傳性腎囊腫和糖尿病中的那樣，HNF-1β突變可引起Ksp-cadherin啟動(dòng)子活性的調(diào)節(jié)異常。

炎癥在異種移植中重要作用的證據(jù)

越來越多的證據(jù)表明豬到非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物(NHP)異種移植后存在持續(xù)的全身性炎癥狀態(tài)(在異種移植受體中稱為全身性炎癥[SIXR])。炎癥標(biāo)志物的增加，例如C反應(yīng)蛋白，組蛋白，血清淀粉樣蛋白A，D-二聚體，細(xì)胞因子，趨化因子，以及游離三碘甲狀腺原氨酸的減少，已經(jīng)在受體NHPs中被證實(shí)。炎癥，凝血和免疫反應(yīng)之間的復(fù)雜相互作用是公認(rèn)的，但炎癥在異種移植受體中的作用尚不完全清楚。有證據(jù)表明炎癥可以促進(jìn)凝血的激活和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，但確切的機(jī)制尚不清楚。如果要實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)的異種移植存活時(shí)間，可能需要采取抗炎策略(例如，使用抗炎劑，和/或產(chǎn)生保護(hù)免受炎癥影響的基因工程器官來源豬)，以防止、控制或否定異種移植受體中發(fā)展的全身性炎癥的影響。這可能允許降低外源性免疫抑制治療的強(qiáng)度。如果要獲得異種移植物的免疫耐受，那么炎癥的控制可能是必不可少的。

器官移植是過去70年來醫(yī)學(xué)上的成功故事之一，但是來自已故人類捐贈(zèng)者的器官仍然不足以治療所有可能受益的患者。例如，在美國(guó)，目前大約有12萬名患者在等待一種或那種的器官，然而今年只有大約1萬名已故的人類捐獻(xiàn)者，平均每個(gè)捐贈(zèng)者提供三到四個(gè)器官[1]。

如果有合適的動(dòng)物器官來源，人體器官的缺乏是可以避免的。由于一些邏輯和其他原因，豬已被確定為臨床移植器官的潛在來源[2]。因此，在過去的35年中，異種移植(跨物種移植)領(lǐng)域得到了廣泛的研究[3]。雖然移植到人類或非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物(NHP)中的野生型(即基因未修飾)豬的器官在幾分鐘內(nèi)被排斥[4]，我們對(duì)豬進(jìn)行基因工程以保護(hù)其器官免受靈長(zhǎng)類動(dòng)物免疫反應(yīng)的能力已導(dǎo)致維持生命的腎臟或心臟移植物在NHP中存活數(shù)月甚至一年以上[5-9]。必須克服的障礙之一，但仍然是個(gè)問題，是對(duì)豬器官存在的炎癥反應(yīng)。

炎癥是身體組織對(duì)有害刺激的復(fù)雜生物反應(yīng)的一部分，在各種疾病中均可觀察到，如炎癥性疾病[10]，感染[11]，動(dòng)脈粥樣硬化[12]。適當(dāng)?shù)拇傺准?xì)胞因子和趨化因子的釋放對(duì)于保護(hù)性免疫是必要的，但是這些因子的過度產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致各種病理狀態(tài)[13]。器官移植后缺血再灌注損傷后出現(xiàn)炎癥反應(yīng)[14]。這可能在啟動(dòng)異基因免疫應(yīng)答[15]和同種移植物血管病的發(fā)展[16]中發(fā)揮重要作用。

有越來越多的證據(jù)表明豬異種移植存在全身炎癥反應(yīng)(“異種移植受體的全身性炎癥”[SIXR])[17-19]。炎癥促進(jìn)凝血[17-21]和異種移植后發(fā)展的免疫反應(yīng)[17，18]的激活[22，23]。在器官異種移植的受者中，C-反應(yīng)蛋白(C-RP)在消耗性凝血疾病或T細(xì)胞反應(yīng)發(fā)展之前就會(huì)升高[17，18]。浸潤(rùn)的先天免疫細(xì)胞表達(dá)組織因子，組織因子在啟動(dòng)凝血中起作用[24]。炎癥抑制了T細(xì)胞耐受的發(fā)展[22，25]。

我們?cè)谶@里回顧異種移植的長(zhǎng)期全身炎癥反應(yīng)的證據(jù)，并考慮可以采取什么步驟來預(yù)防或減少它。我們主要利用了我們自己的觀察結(jié)果，但通過對(duì)文獻(xiàn)的回顧補(bǔ)充了這些觀察結(jié)果。

C-反應(yīng)蛋白(C-RP)是一種急性時(shí)相蛋白，主要由肝細(xì)胞對(duì)促炎細(xì)胞因子，特別是白細(xì)胞介素-6(IL-6)合成[31]。C-RP為侵襲性病原體提供了第一道防線，并可促進(jìn)補(bǔ)體激活、細(xì)菌包膜腫脹和吞噬[32]。它是早期感染的標(biāo)志，并提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的客觀參數(shù)[33]。此外，當(dāng)存在腎移植急性排斥反應(yīng)時(shí)，C-RP mRNA表達(dá)增加[34]。C-RP既能防御宿主感染，又能增強(qiáng)炎性組織損傷。

在豬到狒狒器官移植后，C-RP在幾個(gè)月內(nèi)增加，表明存在持續(xù)的炎癥狀態(tài) 13，19，26 ，并沉積在移植的豬腎 18 。這是否是初始抗體結(jié)合的次要因素仍然不確定。

血清淀粉樣蛋白A(SAA)是結(jié)核病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、克羅恩病和各種癌癥的主要急性時(shí)相蛋白和炎癥相關(guān)標(biāo)志物[35，36]。SAA也是急性同種異體排斥反應(yīng)的敏感標(biāo)記物[37]。肝細(xì)胞是SAA的主要來源[38]。SAA升高的原因是循環(huán)血清白細(xì)胞介素-6(IL-6)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)增加[39]。由內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)、淋巴細(xì)胞、特別激活的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的炎癥相關(guān)細(xì)胞因子刺激淀粉樣蛋白A的合成[35，40]。反過來，SAA可能誘導(dǎo)一些促炎細(xì)胞因子的釋放，如腫瘤壞死因子-α，IL-1β和趨化因子IL-8[41，42]。然而，SAA也可以誘導(dǎo)趨化因子的分泌，這些趨化因子可能在局部抑制炎癥[43]，并動(dòng)員磷脂和膽固醇進(jìn)行細(xì)胞修復(fù)[44]。

在豬到狒狒器官異種移植后，在抗體介導(dǎo)的排斥期間(圖2)或當(dāng)消耗性凝血疾病或感染發(fā)展時(shí)，觀察到SAA顯著增加[26，27]。淀粉樣蛋白A沉積在移植的豬腎中[28]。雖然目前測(cè)量SAA的方法不是完全定量的，但它是炎癥狀態(tài)的簡(jiǎn)單和快速的指示器，允許早期檢查，例如排斥，感染或其他并發(fā)癥。

細(xì)胞外組蛋白在炎癥中起關(guān)鍵作用[45]。在體內(nèi)，它們導(dǎo)致EC功能障礙(例如，中性粒細(xì)胞邊集，出血，血栓形成)，而在體外，它們對(duì)EC具有細(xì)胞毒性[45]。已鑒定出五種類型的組蛋白[46，47]。組蛋白的釋放可由膿毒癥、創(chuàng)傷、化學(xué)毒性、移植損傷和缺血再灌注觸發(fā)[48]。它們與各種細(xì)胞的Toll樣受體(TLRs)結(jié)合，例如血小板、紅細(xì)胞[49]，進(jìn)而誘導(dǎo)NETosis(細(xì)胞死亡，顆粒內(nèi)容物釋放到細(xì)胞外，這反過來又增加了組蛋白的釋放并放大了炎癥[50-57]。

組蛋白-DNA復(fù)合物的直接血栓前活性增加了炎性細(xì)胞因子的形成，并通過激活TLR 2、4和9來促進(jìn)血栓反應(yīng)[48]。此外，炎性細(xì)胞因子下調(diào)血栓調(diào)節(jié)蛋白，誘導(dǎo)組織因子，并上調(diào)纖溶酶原激活物抑制劑[48]。組蛋白也可以引起直接的血小板活化[53，58]。當(dāng)存在炎癥和凝血功能障礙的證據(jù)時(shí)，異種移植受體的水平會(huì)增加[26]。在沒有IL-6受體阻斷(用tocilizumab)的情況下，豬器官移植后的平均血清組蛋白水平顯著升高 26 。中性粒細(xì)胞數(shù)量的減少可能會(huì)減少細(xì)胞外組蛋白的釋放[59，60]。在體外研究中，核因子κB(NF-κB)抑制劑parthenolide(圖3B)顯著減少組蛋白誘導(dǎo)的豬EC凋亡/死亡[26]。EC凋亡在許多炎癥和免疫疾病中被觀察到[61]。

D-二聚體是交聯(lián)纖維蛋白降解的蛋白質(zhì)產(chǎn)物。在血管內(nèi)凝血和血栓性疾病中觀察到血液中D二聚體濃度升高[62]。D-二聚體可能通過激活中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞，誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子(如IL-6)的分泌而促進(jìn)炎性級(jí)聯(lián)反應(yīng)[62-65]。

D-二聚體也可能是炎癥的標(biāo)志[19，64，66，67]，并且當(dāng)異種移植失敗時(shí)可能上升(圖4)[19]。

促炎細(xì)胞因子/趨化因子有助于抵抗感染，但可能誘發(fā)全身性炎癥[68，69]。在體外研究中，豬IL-6，IL-1β和α激活人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)[70]。豬主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(PAECs)可被人IL-6、IL-17、IL-1β和α顯著激活[70]。例如，(I)人IL-17、IL-1β和TNF-α增加粘附分子基因(例如E-選擇素、VCAM-1和ICAM-1)的表達(dá)，(Ii)人IL-6、IL-17、IL-1β和TNF-α誘導(dǎo)的趨化因子(例如，IL-8和MCP-1)和組織因子表達(dá)增加，以及(Iii)人IL-1β和腫瘤壞死因子-α誘導(dǎo)豬白細(xì)胞抗原I類的表達(dá)[70]。上述所有的細(xì)胞因子/趨化因子都有可能促進(jìn)異種移植物的炎癥和凝血反應(yīng)。

在缺乏免疫抑制治療的情況下，在異種移植后可以看到某些細(xì)胞因子水平的增加，但在實(shí)施免疫抑制治療時(shí)不會(huì)增加 18 。

炎癥在血小板活化和聚集中起著關(guān)鍵作用[71]，這反過來又在異種移植后凝血功能失調(diào)中發(fā)揮重要作用[72]。細(xì)胞外組蛋白與血小板上的TLR，特別是TLR2和TLR4結(jié)合，導(dǎo)致血小板聚集[51，53]。在人類中，細(xì)胞因子IL-17可以通過ERK2和p53信號(hào)通路促進(jìn)血小板活化和聚集[73，74]，盡管確切的機(jī)制尚不清楚[75]。受體血小板也可以通過直接與豬ECs結(jié)合來激活[76]。在沒有人血清或抗體的情況下，人血小板在與pAECs接觸后可以上調(diào)組織因子的表達(dá)，這可以通過凝血酶的產(chǎn)生導(dǎo)致凝血[77]。

低血漿游離三碘甲狀腺原氨酸(Ft3)與炎癥[78-82]之間存在關(guān)系。血漿ft3在腦死亡[83，84]和主要外科手術(shù)，特別是體外循環(huán)心臟手術(shù)后下降[85-89]。

在接受豬心臟、腎臟、肝臟和動(dòng)脈補(bǔ)片異種移植的受體狒狒中，ft3迅速下降，需要幾天時(shí)間才能恢復(fù)到移植前的水平 26 。已有報(bào)道血清IL-6和腫瘤壞死因子-α與甲狀腺激素濃度呈負(fù)相關(guān)[80]。持續(xù)的低水平幾乎肯定與異種移植物的炎癥反應(yīng)有關(guān)[26]。

直到最近，在NHPs中成功的豬器官移植的一個(gè)主要障礙是凝血酶產(chǎn)生過多引起的凝血功能失調(diào)[90-93]。凝血酶受體的激活放大成熟樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子CCL18和肺激活調(diào)節(jié)趨化因子[94]。凝血酶在體外可上調(diào)ICAM-1mRNA并誘導(dǎo)單核細(xì)胞表達(dá)ICAM-1[95]，并通過激活NF-κB[96]。

眾所周知，炎癥有助于激活凝血功能障礙[17，18，70，97，98]。組織因子不僅是凝血酶的啟動(dòng)子，也是炎癥的標(biāo)記物[99，100]。腫瘤壞死因子-α[101]，IL-6[102]和C-RP[103]增加天然免疫細(xì)胞上組織因子的表達(dá)，從而促進(jìn)凝血[100，103]的激活。在凝血和炎癥之間存在一個(gè)放大電路，導(dǎo)致炎癥介質(zhì)以及促凝因子的激活[20]。因此，炎癥的治療預(yù)防可能是豬異種器官移植后最大限度地減少凝血失調(diào)的主要因素。

最近進(jìn)行的一項(xiàng)重要觀察表明，當(dāng)僅表達(dá)天然豬血栓調(diào)節(jié)蛋白(也具有抗炎作用)的豬血管內(nèi)皮細(xì)胞被腫瘤壞死因子-α激活時(shí)，血栓調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)明顯下調(diào)(圖7A)[98]。這表明，當(dāng)豬器官暴露于炎癥(豬器官移植到NHP后是普遍存在的)時(shí)，血栓性微血管病可能會(huì)發(fā)展。缺乏人類血栓調(diào)節(jié)蛋白的抗炎作用可能導(dǎo)致消耗性凝血疾病的早期發(fā)展[6]。相反，人血栓調(diào)節(jié)蛋白的轉(zhuǎn)基因表達(dá)沒有下調(diào)，因此維持了它的抗凝和抗炎作用(圖7b)[98]。

異種移植后某些細(xì)胞因子/趨化因子的顯著增加可能是由于先天免疫細(xì)胞活性的結(jié)果，并且很可能是異種移植損傷的致病因素[17，18]。炎癥和先天免疫反應(yīng)增強(qiáng)適應(yīng)性免疫反應(yīng)【70，98】。
全身炎癥標(biāo)志物的上調(diào)與T細(xì)胞依賴的適應(yīng)性免疫反應(yīng)的無效阻斷有關(guān)[105]。

在一項(xiàng)體外研究中，當(dāng)豬干擾素-γ激活pAECs時(shí)，人外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)的增殖反應(yīng)顯著增加，支持炎癥增強(qiáng)異種移植物的免疫反應(yīng)的概念 106 。移植后T細(xì)胞耐受的誘導(dǎo)被炎癥抑制[25]。通過影響免疫反應(yīng)，細(xì)胞因子和趨化因子分泌影響同種異體移植的結(jié)果[107，108]。IL-7，IL-8和干擾素-γ誘導(dǎo)的蛋白10，趨化因子配體9，趨化因子配體2和5的增加與早期同種異體移植物功能障礙相關(guān)[109-111]。

炎癥，凝血和免疫反應(yīng)有著復(fù)雜的相互關(guān)系[23，50]。例如，凝血酶在體外激活人細(xì)胞對(duì)豬細(xì)胞的反應(yīng)，并誘導(dǎo)與干擾素-γ激活程度相同的T細(xì)胞增殖反應(yīng)(圖8B)[97]。

幾種旨在防止或減少異種移植后過度炎癥的策略已經(jīng)過測(cè)試，其中一些策略已得到臨床批準(zhǔn)。

皮質(zhì)類固醇

皮質(zhì)類固醇激活幾個(gè)基因，包括具有抗炎作用的NF-κB抑制劑[120]。給豬心臟異種移植受體用藥后，IL-6、IL-8和MCP-1水平降低[13]。然而，D-二聚體仍然增加，與皮質(zhì)類固醇和/或抗炎治療無關(guān)，表明炎癥反應(yīng)持續(xù)[13]。

Anti-complement agents

雖然眼鏡蛇毒液因子(CVF)主要用于消耗補(bǔ)體[121]，但MCP-1、IL-8和IL-6在給藥后減少[13]。用豬動(dòng)脈補(bǔ)片移植的狒狒給予眼鏡蛇蛇毒因子后，IL-6，IL-8和MCP-1仍然低于移植前水平，或與移植前水平相當(dāng)[13]。Eculizumab是一種抗C5人源化單克隆抗體，通過阻止C5轉(zhuǎn)換酶的切割來抑制末端補(bǔ)體效應(yīng)途徑[122]。它通過增加干擾素-γ和IL-17，降低IL-4來改變細(xì)胞因子的分布。[123-125]。Cp40是一種由14個(gè)氨基酸組成的環(huán)肽，它是一種補(bǔ)體抑制劑，通過抑制C3的激活來抑制促炎效應(yīng)物(如腫瘤壞死因子-α，IL-1β和IL-17)的產(chǎn)生[126，127]。C1抑制劑是唯一已知的經(jīng)典補(bǔ)體途徑絲氨酸蛋白酶C1s和C1r的血漿蛋白抑制劑。它減少一些促炎細(xì)胞因子(腫瘤壞死因子-α，IL-18)和增加保護(hù)性細(xì)胞因子(IL-10)[128，129]。

IL-6受體阻斷和IL-6抑制劑

用IL-6受體阻斷劑tocilizumab治療豬異種移植物的NHP受體，導(dǎo)致C-RP(圖1A)[19]和血清組蛋白(圖3A)[26]水平大大降低。然而，D-二聚體仍然升高(圖4)[13，19]。阻斷IL-6受體也與異種移植后看到的ft3水平下降的更快恢復(fù)相關(guān)(圖6)[26]。

tocilizumab對(duì)移植物的免疫反應(yīng)有其他幾種有益的影響。它減少了存儲(chǔ)器B細(xì)胞[130，131]和血漿細(xì)胞[132]的數(shù)量，但增加了調(diào)節(jié)性B細(xì)胞[133]和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞[134]的比率。它還減少單核細(xì)胞和骨髓樹突狀細(xì)胞[135]。接受tocilizumab治療的同種異體腎移植受者遭受較少的抗體介導(dǎo)的排斥[136]，并且降低了供者特異性抗體水平[137]。

然而，最近的證據(jù)表明，tocilizumab雖然與靈長(zhǎng)類IL-6受體結(jié)合，但不與豬移植物上的IL-6受體結(jié)合[70]，因此可能對(duì)移植物沒有保護(hù)作用。IL-6抑制劑siltuximab通過中和IL-6的產(chǎn)生對(duì)Castleman病和某些炎癥性疾病具有治療作用[138]。用Siltuximab中和IL-6導(dǎo)致Castleman病的持續(xù)C-RP抑制[112]，但在異種移植中并不完全有效[Zhang G，等，手稿制備]。

抗組蛋白抗體

細(xì)胞外組蛋白和TLR通路是治療各種炎癥條件的主要靶點(diǎn)。抗組蛋白治療具有預(yù)防異種移植中組蛋白誘導(dǎo)的炎癥的潛力[26]。使用抗組蛋白抗體(例如，抗組蛋白H4單克隆抗體)可抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生，并對(duì)各種炎癥損傷具有保護(hù)作用[45，56，139-147]。rTBM對(duì)組蛋白毒性的保護(hù)作用是通過激活蛋白C依賴性和非依賴性途徑介導(dǎo)的[148]?？菇M蛋白抗體尚未在異種移植的體內(nèi)模型中進(jìn)行測(cè)試。

腫瘤壞死因子-α抑制劑

EC激活被腫瘤壞死因子-α抑制劑減少[113]。在體內(nèi)異種灌注模型中，TNF-受體融合蛋白(TNF-RFP)具有減少炎癥的作用，盡管其作用機(jī)制尚不清楚[113]。

NF-κB抑制劑

NF-κB在增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)炎癥的反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。凝血酶不僅激活NF-κB，而且上調(diào)NF-κB依賴的基因[87]。由于細(xì)胞外組蛋白潛在地通過NF-κB途徑誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞上組織因子的表達(dá)，這放大了凝血酶的產(chǎn)生[149]。NF-κB抑制劑parthenolide在體外減少豬EC凋亡/死亡 26 。據(jù)報(bào)道，在免疫性腎小球腎炎中，小茴香內(nèi)酯還可以減少內(nèi)毒素休克和預(yù)防炎癥[150]。它被用作偏頭痛的預(yù)防性治療，并且據(jù)報(bào)道在臨床試驗(yàn)中有益的效果[151]。

阿爾法1-心紅素(AAT)

AAT是一種原型絲氨酸蛋白酶抑制劑，在人類血液中含量豐富。雖然主要由肝細(xì)胞[152]產(chǎn)生，但也由其他細(xì)胞產(chǎn)生(例如，上皮細(xì)胞[153]，單核細(xì)胞[154]，巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞[155，156]，腸上皮細(xì)胞[157]，人胰島的α和δ細(xì)胞[158]，和癌細(xì)胞[159])。血漿AAT水平在炎癥和感染期間升高[160]。

AAT具有抗炎，抗白細(xì)胞遷移，抗凋亡和抗血栓形成的作用[161-166]。AAT治療顯著降低促炎細(xì)胞因子(IL-8，IL-1β，α)水平[115]。在同種異體胰島移植的猴子中，AAT防止了炎癥反應(yīng)[167]，但當(dāng)狒狒接受來自基因工程豬的動(dòng)脈補(bǔ)片移植時(shí)，AAT治療對(duì)IL-8和C-RP水平?jīng)]有影響[13]。

血小板抑制劑

阿司匹林被廣泛用作預(yù)防血管疾病的藥物，并與心肌梗死和中風(fēng)的減少有關(guān)[168]。此外，有證據(jù)表明阿司匹林下調(diào)某些促炎細(xì)胞因子(例如IL-6)[116]和前炎癥信號(hào)通路，包括NF-κB[16 9-171]。

三碘甲狀腺原氨酸(T3)

在豬異種移植物存在的情況下，尚不確定T3是否可以抑制炎癥狀態(tài)[79]，但T3治療減少了炎性細(xì)胞因子(如腫瘤壞死因子-α，IL-6)，改善了糖尿病大鼠的血糖控制[119]。然而，由于豬器官移植后所有狒狒的ft3水平都有所下降[30]，我們發(fā)現(xiàn)管理t3有助于提高ft3水平。

血紅素氧合酶-1(HO-1)的表達(dá)

HO-1已知具有抗炎作用和減少細(xì)胞凋亡[14，172-178]。它是一種抗氧化酶，受紅系2相關(guān)因子2(Nrf2)途徑調(diào)節(jié)[194]。HO-1的激活可以通過上調(diào)NRF2/HO-1信號(hào)通路來防止腫瘤壞死因子-α誘導(dǎo)的炎癥和氧化損傷[195]。豬細(xì)胞上HHO-1的表達(dá)阻止腫瘤壞死因子α-和環(huán)己酰亞胺介導(dǎo)的凋亡(圖9)[圖9]，并導(dǎo)致粘附分子的下調(diào)，例如E-選擇素，ICAM-1和VCAM-1[175]。表達(dá)HHO-1的器官對(duì)大鼠異種心臟移植存活時(shí)間的延長(zhǎng)至關(guān)重要[173，177]，豬胰島中表達(dá)HHO-1延長(zhǎng)了小鼠的存活時(shí)間，并減少了免疫細(xì)胞浸潤(rùn)和胰島細(xì)胞凋亡[178]。

A20的表達(dá)

A20，一種腫瘤壞死因子-α誘導(dǎo)的蛋白，已被證明具有抗炎和抗凋亡作用[179-181]。A20是炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要調(diào)節(jié)因子，可拮抗NF-κB的激活。幾個(gè)報(bào)告表明，A20在抑制NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著至關(guān)重要的作用，以響應(yīng)α和微生物產(chǎn)物[180，181]。與野生型pAECs相比，來自hA20轉(zhuǎn)基因豬的pAECs凋亡明顯減少[179]。hA20轉(zhuǎn)基因豬心臟對(duì)缺血/再灌注損傷有部分保護(hù)作用[179]。

凝血調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)

幾種凝血調(diào)節(jié)蛋白具有抗炎特性，例如血栓調(diào)節(jié)蛋白[182-187]，內(nèi)皮蛋白C受體(EPCR)[188]，胞外核苷三磷酸二磷酸水解酶-1(CD39)[189-191]和組織因子途徑抑制物(TFPI)[192，193]。據(jù)報(bào)道血栓調(diào)節(jié)蛋白的N-末端凝集素樣結(jié)構(gòu)域具有直接的抗炎活性和抑制補(bǔ)體激活[182]。血栓調(diào)節(jié)蛋白還通過促進(jìn)活化蛋白C[183-186]的產(chǎn)生而具有抗炎作用，活化蛋白C[183-186]具有抗凝活性，并具有直接的細(xì)胞保護(hù)作用[196]。內(nèi)皮蛋白C受體也引起激活的蛋白C依賴和獨(dú)立的抗炎作用[188]。CD39是一種主要的血管核苷二磷酸水解酶，可將三磷酸腺苷(ATP)和二磷酸腺苷(ADP)轉(zhuǎn)化為腺苷。CD39被證明通過抗炎腺苷受體信號(hào)通路保護(hù)移植腎免受缺血再灌注損傷[189]，并保護(hù)胰島免受即時(shí)血液介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)(IBMIR)[190]。TFPI是一種基本的抗凝蛋白，它通過阻止凝血蛋白酶，因子VII至VIIa(FVIIa)和因子X至Xa(FXa)的激活起作用[197]。在小鼠肺炎球菌肺炎中，重組人TFPI可降低IL-6、TNF-α、MCP-1、IFN-γ、角質(zhì)形成細(xì)胞源性細(xì)胞因子和巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-2，并增加抗炎細(xì)胞因子IL-10[192]。

全身炎癥可能通過激活凝血級(jí)聯(lián)和免疫反應(yīng)在豬器官異種移植中發(fā)揮重要作用。使用抗炎劑或通過引入人類炎癥調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)基因?qū)ζ鞴賮碓簇i進(jìn)行基因修飾，可能有助于預(yù)防或控制炎癥。控制炎癥可能會(huì)降低外源性免疫抑制治療的強(qiáng)度。如果要獲得異種移植物的免疫耐受，那么炎癥的控制可能是必不可少的。

干細(xì)胞的作用

干細(xì)胞治療的原理是將人體具有增殖和分化潛能、具有自我更新復(fù)制的能力的干細(xì)胞，通過體外培養(yǎng)產(chǎn)生高度分化的功能細(xì)胞，再回輸人體體內(nèi)，達(dá)到治療目的。
國(guó)內(nèi)在干細(xì)胞治療方面嚴(yán)格管控，在技術(shù)方面有所欠缺，現(xiàn)在干細(xì)胞治療效比較好的是日本，這里提到多睦健康，日本在干細(xì)胞治療方面有著很多成功的案例。

營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控多發(fā)生在什么水平?

基因多態(tài)性對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的影響
DNA結(jié)構(gòu)在不同生物體內(nèi)有很大差異，正是這種差異導(dǎo)致生物物種多樣性和不同生物間形態(tài)學(xué)特征和生物學(xué)特征的差異。同種生物不同個(gè)體間，DNA結(jié)構(gòu)雖有很大同源性，但仍存在差異，也正是差異導(dǎo)致同種生物不同個(gè)體在形態(tài)學(xué)和生物學(xué)特征也存在一定差異。DNA結(jié)構(gòu)差異包括DNA序列和長(zhǎng)度差異，這種差異多數(shù)發(fā)生在不編碼蛋白質(zhì)區(qū)域及無重要調(diào)節(jié)功能區(qū)域，少數(shù)發(fā)生在蛋白質(zhì)編碼區(qū)及調(diào)節(jié)基因表達(dá)區(qū)域。DNA結(jié)構(gòu)差異實(shí)質(zhì)是DNA序列某些堿基發(fā)生突變。在1%~50%人群中，平均每200~300核苷酸就有1個(gè)堿基發(fā)生突變，可見個(gè)體間DNA結(jié)構(gòu)存在很大差異。但因突變多發(fā)生在非基因序列，有些多數(shù)突變得不到表達(dá)，不會(huì)產(chǎn)生任何后果；而發(fā)生在基因序列的突變，有些是正常突變，有些有益，有些有害，甚至是致死的，有些條件有害。當(dāng)某些堿基突變?cè)谌巳喊l(fā)生率不足1%時(shí)，稱為罕見遺傳差異；當(dāng)某些堿基突變（產(chǎn)生2種或2種以上變異現(xiàn)象），人群發(fā)生率超過1%~2%時(shí)，就稱為基因多態(tài)性（gene polymorphism）或遺傳多態(tài)性。當(dāng)堿基突變發(fā)生在基因序列時(shí)，可產(chǎn)生1個(gè)基因的1種以上不同形式，又稱1個(gè)基因不同基因型，在人群發(fā)生率超過1%，此時(shí)稱為基因多態(tài)性。人體約存在30%基因多態(tài)性，也就是說有30%基因發(fā)生突變，約70%基因可能沒有發(fā)生突變，這就是人類個(gè)體間在許多方面很相似但又有差別的原因。因此，基因多態(tài)性決定個(gè)體間差異。如基因多態(tài)性存在于與營(yíng)養(yǎng)有關(guān)基因中，就會(huì)導(dǎo)致不同個(gè)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)素吸收、代謝和利用存在很大差異，并最終導(dǎo)致個(gè)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)素需要量的不同。
（一）維生素D受體基因多態(tài)性對(duì)鈣吸收及骨密度的影響
影響骨質(zhì)疏松癥發(fā)生因素很多，包括年齡，性別；不同生理狀態(tài)，如婦女絕經(jīng)前后；機(jī)體營(yíng)養(yǎng)狀況，特別是鈣攝入水平；生活方式，如飲酒、吸煙、運(yùn)動(dòng)等。但這些環(huán)境因素?zé)o法解釋同一國(guó)家內(nèi)和不同國(guó)家間骨質(zhì)疏松癥發(fā)生廣泛存在的原因；此外，家族遺傳性、雙胞胎配對(duì)及不同種族之間的比較研究，均說明骨質(zhì)疏松癥存在遺傳因素影響。其中因VDR基因多態(tài)性對(duì)鈣吸收及骨密度均有影響。因此，有可能成為骨質(zhì)疏松癥發(fā)生的遺傳因素之一。
VDR基因因堿基突變，形成3種基因型，即bb因型、BB基因型核Bb基因型。研究發(fā)現(xiàn)，攜帶BB基因型絕經(jīng)期婦女，攝入低鈣飲食時(shí)，其鈣吸收量要比攜帶有bb基因型絕經(jīng)期婦女明顯減少；另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)每天鈣攝入量在300mg（低）至1500mg（高）變化時(shí)，bb基因型是鈣吸收率低基因型，這種基因型不能適應(yīng)低鈣飲食攝入情況。目前鈣推薦攝入量為800~1200mg/d，當(dāng)800mg/d時(shí)，BB基因型人群，有相當(dāng)部分個(gè)體不能攝入足夠鈣量并出現(xiàn)鈣缺乏。因此，BB基因型人群鈣RNI要適量高某些。
對(duì)72位老年人18個(gè)月研究發(fā)現(xiàn)，所有BB基因型老年人骨密度均發(fā)生丟失，所有26個(gè)bb基因型老人骨密度均未丟失，上述情況均與鈣攝入量無關(guān)。另外37人基因型為Bb，骨密度變化隨鈣攝入量不同而有改變。因此，bb基因型是高骨密度基因型，BB基因型是低骨密度基因型，這2種基因型骨密度對(duì)鈣攝入量變化反應(yīng)不大，甚至與鈣攝入量無關(guān)；而攜帶有Bb基因型者骨密度與鈣攝入量呈劑量-反應(yīng)關(guān)系。
VDR 3種不同基因型在不同的國(guó)家、甚至同一國(guó)家不同種族間基因頻率分布不同。如日本人bb基因型約占75%，而BB基因型所占比例較低；高加索人群中bb基因型約占33%，而Bb基因型約占50%。VDR基因型在不同種族人群中不同分布，可說明不同種族人群中也有不同的分布，這可說明個(gè)體間在鈣吸收、骨密度及骨質(zhì)疏松癥發(fā)生存在差異的原因。因此，針對(duì)不同國(guó)家、不同種族及不同個(gè)體，在制訂鈣推薦攝入量時(shí)應(yīng)考慮不同基因型影響。如可能應(yīng)針對(duì)不同基因型制訂不同飲食供給量標(biāo)準(zhǔn)。另外，在進(jìn)行補(bǔ)鈣飲食干預(yù)時(shí)也應(yīng)考慮不同基因型影響，以便確定哪種基因型人群在補(bǔ)鈣時(shí)會(huì)獲得最大益處，而哪些基因型人群獲益不大，甚至一點(diǎn)效果沒有，以便針對(duì)性補(bǔ)鈣；而對(duì)補(bǔ)鈣效果不明顯基因型人群，則應(yīng)采取其他食物或藥物干預(yù)，不要盲目補(bǔ)鈣。
（二）營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制
1．營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)作用特點(diǎn)幾乎所有營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)都有調(diào)節(jié)作用。其作用特點(diǎn)是一種營(yíng)養(yǎng)素可調(diào)節(jié)多種基因的表達(dá)；一種基因表達(dá)又受多種營(yíng)養(yǎng)素調(diào)節(jié)。一種營(yíng)養(yǎng)素不僅可對(duì)其本身代謝途徑所涉及的基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可影響其他營(yíng)養(yǎng)素代謝途徑所涉的基因表達(dá)。營(yíng)養(yǎng)素不僅可影響細(xì)胞增殖、分化及機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)的基因表達(dá)，而且還可對(duì)致病基因表達(dá)產(chǎn)生重要調(diào)節(jié)作用。
2．營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)調(diào)控水平營(yíng)養(yǎng)素可在基因表達(dá)所有水平，包括轉(zhuǎn)錄前、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、翻譯和翻譯5個(gè)水平上對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，雖不同營(yíng)養(yǎng)素各有其重點(diǎn)或?qū)Ｒ徽{(diào)節(jié)水平，但絕大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)調(diào)節(jié)在轉(zhuǎn)錄水平。
3．營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)調(diào)控途徑營(yíng)養(yǎng)素本身及其代謝產(chǎn)物可作為信號(hào)分子，作用于細(xì)胞表面受體或直接作用于細(xì)胞內(nèi)受體，激活細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，并與轉(zhuǎn)錄因子相互作用激活基因表達(dá)，或直接激活基因表達(dá)。
主要途徑：1cAMP蛋白激酶途徑；2酪氨酸激酶系統(tǒng)，以上2個(gè)途徑主要是通過對(duì)某些轉(zhuǎn)錄因子和/或輔助因子磷酸化和去磷酸化作用，影響這些因子激活基因轉(zhuǎn)錄的活性；3離子通道；4和/或磷酸肌苷酸介導(dǎo)的途徑；5細(xì)胞內(nèi)受體途徑，細(xì)胞內(nèi)受體可以是催化反應(yīng)酶，也可以是基因表達(dá)調(diào)控蛋白。大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)調(diào)控通過細(xì)胞內(nèi)受體途徑實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)調(diào)控過程相當(dāng)復(fù)雜，可簡(jiǎn)化為下列步驟：
輔助激活因子（可有可無）
營(yíng)養(yǎng)素→細(xì)胞內(nèi)受體→配體受體結(jié)合——————————————→DNA特異反應(yīng)元件→基因表達(dá)
∣↓磷酸化或去磷酸化 ↑↑
∣調(diào)節(jié)活性蛋白—————————————————— ∣
↓增強(qiáng)或降低表達(dá) ∣
轉(zhuǎn)錄因子基因—————————————————————————————轉(zhuǎn)錄因子

（三）營(yíng)養(yǎng)素對(duì)基因表達(dá)調(diào)控
1．碳水化合物對(duì)基因表達(dá)調(diào)控對(duì)許多基因表達(dá)有調(diào)控作用，主要在碳水化合物在胃腸消化成葡萄糖及吸收入血后，葡萄糖刺激脂肪組織、肝、胰島β細(xì)胞中脂肪酶合成體系和糖酵解酶基因轉(zhuǎn)錄。以葡萄糖對(duì)肝細(xì)胞L-丙酮酸酶（L-pyru-vate kinase ，L-PK）基因和S14 基因表達(dá)調(diào)控為例，介紹碳水化合物對(duì)基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制及實(shí)際意義。
（1）葡萄糖對(duì)L-PK基因和S14基因調(diào)控機(jī)制：L-PK基因編碼的蛋白為L(zhǎng)-丙酮酸激酶，是葡萄糖酵解的關(guān)鍵限速酶；S14基因編碼含硫蛋白，甲狀腺素、碳水化合物和脂肪等對(duì)其表達(dá)有明顯調(diào)節(jié)作用，并與脂肪合成酶基因表達(dá)有明確相關(guān)性，對(duì)脂肪代謝起重要作用。L-PK基因和S14基因都不存在對(duì)葡萄糖做出特異應(yīng)答反應(yīng)的元件（葡萄糖反應(yīng)元件）。L-PK基因葡萄糖反應(yīng)元件位于啟動(dòng)子的-172~124bp，而S14基因葡萄糖反應(yīng)元件位于啟動(dòng)子的-1457~-1428bp，二者10個(gè)堿基對(duì)有9個(gè)始相同，均具有共同序列5’-CACGTG-3’，這表明2種基因表達(dá)都受共同調(diào)節(jié)因子調(diào)控，L-PK基因啟動(dòng)子有2個(gè)因子結(jié)合位點(diǎn)，一個(gè)位點(diǎn)與上游刺激因子（upstream stimulating factor，USF）結(jié)合，屬于c-myc 家族普遍表達(dá)成員，起轉(zhuǎn)錄因子作用；另一個(gè)位點(diǎn)與肝增強(qiáng)因子（hepatic enriched factor，HNF-4）或肝核因子（hepatic nuclear factor）結(jié)合，屬于類固醇/甲狀腺素受體家族的孤兒受體，起轉(zhuǎn)錄輔助因子作用。USF因子結(jié)合位點(diǎn)和HNF-4因子結(jié)合位點(diǎn)二者須同時(shí)存在，才能對(duì)葡萄糖作出應(yīng)答反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。但USF因子結(jié)合位點(diǎn)起主要作用，主要接收葡萄糖代謝產(chǎn)生的信號(hào)，HNF-4因子結(jié)合位點(diǎn)起輔助作用。S14基因啟動(dòng)子也含2個(gè)因子結(jié)合位點(diǎn)，一是與L-PK基因相同的USF因子結(jié)合位點(diǎn)，二是輔助因子結(jié)合位點(diǎn)，但輔助因子目前還不明確。同樣二者必須聯(lián)合在才能使S14基因?qū)ζ咸烟菨舛茸兓鞒鰬?yīng)答反應(yīng)。因L-PK基因和S14基因都含有共同的USF結(jié)合位點(diǎn)，并能對(duì)葡萄糖和胰島素做出應(yīng)答反應(yīng)。因此，USF結(jié)合位點(diǎn)又稱為葡萄糖/胰島素反應(yīng)元件（glucose/insulin response element ，GIRE）或碳水化合物反應(yīng)元件（carbohydrate response element）。
葡萄糖在葡萄糖激酶作用下形成葡萄糖-6-磷酸，是刺激基因表達(dá)的直接信號(hào)分子。葡萄糖激酶表達(dá)受體胰島素調(diào)控。因此，胰島素對(duì)通過刺激葡萄糖激酶表達(dá)，加快葡萄糖代謝，對(duì)基因表達(dá)間接發(fā)揮作用。但胰島素并非是必需的，如果葡萄糖激酶數(shù)量和活性足夠，在葡萄糖刺激基因轉(zhuǎn)錄中不再需要胰島素參與。
葡萄糖-6-磷酸，可能通過2種方式激活USF。一是葡萄糖-6-磷酸可與USF結(jié)合形成復(fù)合物，然后再與USF結(jié)合定位結(jié)合，從而調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄；二是葡萄糖-6-磷酸激活一種蛋白激酶，使USF發(fā)生磷酸化或去磷酸化，從而影響USF與DNA特異序列結(jié)合。
（2）實(shí)際意義：肝糖酵解產(chǎn)生丙酮酸，進(jìn)入三羧酸循環(huán)后不是進(jìn)行進(jìn)一步氧化、產(chǎn)生能量，而是作為合成脂肪底物。
長(zhǎng)期攝入高碳水化合物飲食，可導(dǎo)致肝細(xì)胞脂肪堆積并致肥胖。為防止高碳水化合物飲食的危害，可降低碳水化合物的攝入，還可通過對(duì)葡萄糖刺激L-PK基因表達(dá)途徑干預(yù)，如利用葡萄糖激酶刺激抑制劑、USF和HNF-4轉(zhuǎn)錄因子抑制劑等抑制L-PK基因表達(dá)，降低脂肪合成。相反，如L-PK活性過低，影響脂肪的正常合成，可對(duì)上述途徑應(yīng)用激活劑L-PK基因的表達(dá)。
2．膽固醇對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控所有哺乳動(dòng)物都需要膽固醇進(jìn)行生物膜和某些激素生物合成。因此，應(yīng)適量攝入膽固醇，維持正常生理功能；而過量攝入可導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化，引起冠心病和腦卒中。人體內(nèi)的膽固醇，來源于食物攝入和體內(nèi)合成。機(jī)體可以通過負(fù)反饋機(jī)制調(diào)節(jié)膽固醇攝入和代謝的幾個(gè)關(guān)鍵基因，調(diào)節(jié)膽固醇的來源。LDL受體在細(xì)胞攝取膽固醇時(shí)起關(guān)鍵作用；HMG-CoA還原酶和HMG-CoA合成酶是膽固醇的從開始生物合成的關(guān)鍵控制點(diǎn)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平低時(shí)，參與膽固醇生物合成和攝取這些基因被激活；反之，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇充足時(shí)，這些基因表達(dá)被抑制。膽固醇對(duì)上述3個(gè)基因表達(dá)調(diào)控水平包括轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后2個(gè)水平。以下以轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控為例，介紹膽固醇對(duì)基因表達(dá)調(diào)控。
（1）膽固醇對(duì)LDL受體基因、HMG-CoA合成酶基因調(diào)控機(jī)制：LDL受體基因、HMG-CoA還原酶基因和HMG-CoA合成酶基因在啟動(dòng)子區(qū)均有相同固醇調(diào)節(jié)序列，即（5’）CACC（C/G）CAC，該序列稱為固醇調(diào)節(jié)或反應(yīng)元件-1（sterol regulatory element-1, SRE-1）。轉(zhuǎn)錄因子可與SRE-1結(jié)合并調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄活性；而轉(zhuǎn)錄因子又受固醇類化合物修飾、調(diào)節(jié)。
與SRE-1結(jié)合并調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的2個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，分別稱為固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1（sterol regulatory element-binding protein-1，SREBP-1）和膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-2（SREBP-2）。SREBPs結(jié)合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，有4個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，包括2個(gè)跨膜區(qū)域和1個(gè)N端結(jié)構(gòu)域、1個(gè)羧基端結(jié)構(gòu)域（這2個(gè)結(jié)構(gòu)域均在細(xì)胞質(zhì)中）。N-端結(jié)構(gòu)域約有480個(gè)氨基酸，含有1個(gè)螺旋-環(huán)-螺旋亮氨酸拉鏈，該結(jié)構(gòu)域具有結(jié)合DNA特異調(diào)節(jié)序列并激活轉(zhuǎn)錄功能；羧基端可與該復(fù)合物形成有利于固醇對(duì)SREBP活性調(diào)節(jié)。因此，羧基末端又被稱為羧基調(diào)節(jié)區(qū)。SREBPs屬于C-myc轉(zhuǎn)錄因子家族。
剛合成的SREBPs是以其前體形式（分子量為125KDa）結(jié)合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，并與SCAP結(jié)合成復(fù)合物。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)固醇水平降低時(shí)，STEBP前體-SCAP復(fù)合物就會(huì)向高爾基復(fù)合體移動(dòng)，在那里有Site-1和Site-2蛋白酶。SREBP前體經(jīng)連續(xù)2次水解后，釋放出氨基末端部分，即SREBP（分子量為68KDa），接著SREBP進(jìn)入細(xì)胞核，形成同源二聚體后可結(jié)合到SRE上，從而激活基因轉(zhuǎn)錄。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇濃度增高時(shí)，SCAP會(huì)回到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上并結(jié)合SREBP前體，從而停止轉(zhuǎn)錄。因此，認(rèn)為SCAP是感受細(xì)胞內(nèi)固醇水平的感受器，是調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的“開關(guān)”。
膽固醇調(diào)控基因表達(dá)途徑實(shí)際上復(fù)雜得多。如SRE-1并不能單獨(dú)刺激LDL受體的基因轉(zhuǎn)錄，要求在SRE-1附近必須有SP1結(jié)合點(diǎn)。因此，SREBP-1和SP1發(fā)揮協(xié)同作用，激活LDL受體啟動(dòng)子，以便開始轉(zhuǎn)錄。同樣HMG-CoA合成酶，在其SRE-1附近也要求有其他輔助因子結(jié)合位點(diǎn)，共同調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。
（2）實(shí)際意義：體內(nèi)膽固醇來源，一是從食物中攝取，二是體內(nèi)生物合成。體外攝取膽固醇關(guān)鍵控制點(diǎn)是LDL受體；受體生物合成關(guān)鍵控制點(diǎn)是HMG-CoA還原酶和HMG-CoA合成酶。膽固醇對(duì)上述3個(gè)蛋白基因表達(dá)調(diào)節(jié)途徑已基本清楚。因此，其實(shí)際意義在于為控制體內(nèi)膽固醇水平，不僅可對(duì)LDL受體進(jìn)行阻斷、抑制HMG-CoA還原酶核HMG-CoA合成酶的活性，而且可在基因表達(dá)調(diào)控中間環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。如使用SCAP、Site-1核Site-2蛋白酶、SREBP、SP1抑制劑，同樣降低膽固醇水平，增加了對(duì)高膽固醇血癥防治的手段。
3．脂肪酸對(duì)基因表達(dá)調(diào)節(jié)飲食脂肪是所有生物生長(zhǎng)和發(fā)育重要營(yíng)養(yǎng)素。除作為功能物質(zhì)和構(gòu)成生物膜成分外，飲食脂肪還可通過對(duì)基因表達(dá)影響，對(duì)代謝、生長(zhǎng)發(fā)育及細(xì)胞分化發(fā)揮重要調(diào)控作用。實(shí)際上，這種調(diào)控作用是脂肪水解變成脂肪酸后發(fā)揮作用。尤其是n-3核n-6系列多不飽和脂肪酸（PUFA）與基因調(diào)節(jié)關(guān)系最為密切。
脂肪被肝脂酶和脂蛋白酶水解后產(chǎn)生游離脂肪酸，通過細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)載體，如與脂肪酸結(jié)合蛋白（fatty acid-binding protein ,FABP）、脂肪酸轉(zhuǎn)位酶，56-KD腎脂肪酸結(jié)合蛋白、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等結(jié)合后進(jìn)入細(xì)胞。細(xì)胞內(nèi)大多數(shù)脂肪酸與蛋白質(zhì)，如FABP以非共價(jià)鍵形式結(jié)合；部分經(jīng)脂酰輔酶A（FA-CoA）合成酶催化成FA-CoA，部分仍是游離形式。FA-CoA和游離脂肪酸在細(xì)胞內(nèi)濃度雖很低，通常<10μΜ/g，但卻是發(fā)揮調(diào)節(jié)基因表達(dá)的主要形式。
30多年前就發(fā)現(xiàn)n-6系列十八碳二烯酸可抑制肝內(nèi)脂肪合成，但在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，一直認(rèn)為脂肪酸對(duì)基因表達(dá)調(diào)節(jié)是通過改變細(xì)胞膜脂中脂肪酸構(gòu)成，從而影響細(xì)胞膜激素受體信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)揮作用。后來研究發(fā)現(xiàn)PUFA在數(shù)分鐘內(nèi)就能調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮作用時(shí)間如此短，不能只用膜成分改變和改變激素釋放或信號(hào)傳導(dǎo)來解釋。1990年克隆了過氧化物酶體增殖劑激活受體（peroxisome proliferators activated receptor ,PPAR）1992年發(fā)現(xiàn)脂肪酸可活化PPAR，而PPAR作為核受體又是調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子。隨后發(fā)現(xiàn)脂肪酸可活化其他某些轉(zhuǎn)錄因子，如肝核因子4a、核因子κB（nuclear factor κB ，NFκB和SREBPLc。因此，脂肪酸可與細(xì)胞膜受體發(fā)生作用，還可通過與細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子相互作用，而調(diào)節(jié)基因表達(dá)。
（1）脂肪酸調(diào)節(jié)基因表達(dá)機(jī)制：攝入脂肪酸類型、數(shù)量和持續(xù)時(shí)間決定不同的生理作用。如大鼠攝入含>45%總能量的飽和脂肪飼料，幾周后能增加血甘油三酯并致胰島素抵抗肥胖和高血壓，將飽和脂肪酸換成長(zhǎng)鏈n-3 PUFA飲食,將能改善上述代謝紊亂和癥狀。鑒于n-3和n-6 PUTA 對(duì)人體有益,在此重點(diǎn)介紹PUFA對(duì)基因表達(dá)調(diào)節(jié)。
PUFA能抑制生脂基因包括脂肪酸合成酶(fatty acid synthetase ,FAS)、肝葡萄糖轉(zhuǎn)移酶、丙酮酸脫氫酶、乙酰CoA羧激酶、硬脂酰輔酶A去飽和酶、S14蛋白，這些基因參與脂酶、微粒體?；鵆oA氧化酶、脂肪酸結(jié)合蛋白、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、脂?；鵆oA合成酶及解偶聯(lián)蛋白-3（uncouplingprotein-3 ,UCP-3）等，這些基因編碼蛋白參與脂質(zhì)氧化和能量生成反應(yīng)。脂肪酸調(diào)節(jié)基因表達(dá)機(jī)制包括：
1）G蛋白關(guān)聯(lián)細(xì)胞表面受體途徑：脂肪酸在線粒體和微粒體發(fā)生多步驟氧化反應(yīng)，產(chǎn)生花生四稀酸、前列腺素、血栓素和白三稀等，這些生物活性物質(zhì)可通過自分泌和旁分泌作用于細(xì)胞表面G蛋白關(guān)聯(lián)受體，活化G蛋白使細(xì)胞內(nèi)cAMP和鈣離子濃度發(fā)生改變，作為第二信使活化信號(hào)機(jī)制，使轉(zhuǎn)錄因子功能上調(diào)。
2）PPAR途徑：存在不同亞型，分別為PPARα、PPARδ及PPARγ1和PPARγ2。有3種獨(dú)立的基因編碼3種不同的PPAR（α、δ、γ）。PPARγ1和PPARγ2來自同一基因，因PPARγ基因有2個(gè)啟動(dòng)子，按照上游轉(zhuǎn)錄其始點(diǎn)不同，又通過不同剪接，產(chǎn)生PPARγ1和PPARγ2。這些不同亞型又統(tǒng)稱為PPARs。PPARs的結(jié)構(gòu)與類固醇-甲狀腺超級(jí)基因核受體家族成員相似，能被過氧化物酶體增殖劑如氯貝酸、萘酚平、WY14643等激活，故被稱為過氧化物酶體增殖劑激活受體（PPARs）。PPARs不同亞型在組織中分布不同，且受不同配體激活，因此，有不同生理功能。如PPARα在肝、心肌、腎近端小管和腸細(xì)胞表達(dá)；PPARδ比PPARa表達(dá)范圍廣；PPARγ在脂肪、脾、腎、造血細(xì)胞，結(jié)腸、前列腺和乳腺上皮細(xì)胞表達(dá)，可誘導(dǎo)細(xì)胞分化。
據(jù)PPARs開放閱框推測(cè)出氨基酸序列表明，其結(jié)構(gòu)有激素受體特征，即1個(gè)配體結(jié)合區(qū)和1個(gè)鋅指DNA結(jié)合區(qū)。配體結(jié)合區(qū)是與脂肪酸等配體結(jié)合部分，配體結(jié)合區(qū)是與脂肪酸等配體結(jié)合部分，配體與受體這種結(jié)合可活化受體（即PPARs）；DNA結(jié)合區(qū)是與脂肪酸等配體結(jié)合部分，配體與受體這種特異性結(jié)合，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。已發(fā)現(xiàn)編碼許多酶，如微粒體?；o酶A氧化酶、肉堿軟脂酰轉(zhuǎn)移酶、脂酰CoA合成酶、線粒體HMG-CoA合成酶、脂蛋白脂肪酶和脂肪酸結(jié)合蛋白的基因上都存在PPARs反應(yīng)元件（PPAR-REs）。PPAR-REs特征是5’端側(cè)翼區(qū)有1個(gè)直接重復(fù)序列1（direct receptor ,RXR）形成異源二聚體，共同作用于PPAR-REs。當(dāng)PPARs與RXR形成異源二聚體時(shí)，可增加PPARs與PPAR-REs結(jié)合能力。另外，PPARs與PPAR-REs結(jié)合，還需要類固醇受體輔助激活劑-1（steroid receptor co-activator-1,SRC-1）和PPAR-結(jié)合蛋白（PPAR-binding protein ,PBP）等輔助激活因子共同參與。
3）其他轉(zhuǎn)錄因子途徑：脂肪酸還可通過調(diào)節(jié)HNF4a、NFκB和SREBP1c等轉(zhuǎn)錄因子活性調(diào)節(jié)基因表達(dá)。
（2）實(shí)際意義：研究脂肪酸對(duì)基因表達(dá)調(diào)節(jié)，拓寬對(duì)脂肪酸生理功能認(rèn)識(shí)。從最初認(rèn)識(shí)脂肪酸是供能物質(zhì)和生物膜重要組成部分，到發(fā)現(xiàn)脂肪酸可通過細(xì)胞膜受體信號(hào)途徑和轉(zhuǎn)錄因子活化途徑，具有調(diào)節(jié)基因表達(dá)的功能。通過對(duì)脂肪酸特異調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的不斷發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)脂肪酸其他重要功能，如不飽和脂肪酸有抑制脂類物質(zhì)合成、降低血甘油三酯和膽固醇、增加葡萄糖利用、增強(qiáng)胰島素敏感性及改善胰島素抵抗的作用。不飽和脂肪酸還有誘導(dǎo)細(xì)胞增殖和分化作用，如抑制早幼粒細(xì)胞、白血病HL60細(xì)胞增殖；還可啟動(dòng)培養(yǎng)細(xì)胞分化為單核細(xì)胞和粒細(xì)胞，也可以誘導(dǎo)細(xì)胞壞死和凋亡。n-3和n-6PUFA均能增加T淋巴細(xì)胞系某些抗原表達(dá)，而增強(qiáng)免疫功能。PUFA對(duì)乳腺癌、結(jié)腸癌和前列腺癌有一定抑制作用。但也有相反的報(bào)道。因此，尚需進(jìn)一步研究探討。
可模擬PPARS配體-脂肪酸的結(jié)構(gòu)，合成某些PPARS配體。一大類以脂肪酸結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)變化的化合物，如降脂藥（WY14643，吉非諾齊，氟貝丁酯），增塑劑（2-2乙基己基鄰苯二甲酸），類固醇、曲格列酮和匹格列酮（Thiazolidinediones，TZD）等均能活化PPARS，而其活化作用比脂肪酸強(qiáng)，可將這些化合物開發(fā)為調(diào)節(jié)血脂和血糖的藥物。因此，繼續(xù)尋找強(qiáng)有力的激活PPARS的天然和人工合成的化合物，將有助于開發(fā)防治高血壓、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖和癌癥的藥物。以細(xì)胞受體轉(zhuǎn)錄因子為靶目標(biāo)來治療某種疾病，已成為現(xiàn)代醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展的方向。
4．維生素D對(duì)基因表達(dá)調(diào)控維生素D的主要生物活性形式是1，25-（OH）2-D3，后者有維持鈣磷動(dòng)態(tài)平衡、調(diào)節(jié)骨代謝和促進(jìn)多種組織細(xì)胞生長(zhǎng)、分化等多種功能。這些作用大部分是通過活化細(xì)胞核內(nèi)受體，即維生素D受體（vitamin Dreceptor，VDR），進(jìn)而調(diào)節(jié)維生素D靶基因轉(zhuǎn)錄水平來實(shí)現(xiàn)。
（1）VDR對(duì)基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制：VDR是配體激活轉(zhuǎn)錄因子，與甲狀腺素受體、視黃酸受體、過氧化物酶體增殖劑激活受體等一樣，均屬于Ⅱ型核受體。VDR可自身形成同源二聚體，也可與類維生素A受體（RXR）形成異源二聚體（VDR-RXR），較短A/B序列中不含AF1；C結(jié)構(gòu)域由2段高度保守“鋅指結(jié)構(gòu)”構(gòu)成，且該結(jié)構(gòu)域還含細(xì)胞核定向信號(hào)；D結(jié)構(gòu)域即鉸合部分主要是調(diào)節(jié)受體的柔韌性，以改變受體空間構(gòu)象；E/F結(jié)構(gòu)域是多功能區(qū)，包含有配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域、二聚體表面及C末端（螺旋12）配體依賴活化功能區(qū)（AF2）。此外，VDR還有2個(gè)磷酸化位點(diǎn)，通過酪蛋白激酶進(jìn)行正向調(diào)節(jié)，或蛋白激酶A或C，對(duì)其自身功能進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)。
當(dāng)VDR與其配體1，25-（OH）2-D3結(jié)合后，致VDR構(gòu)象改變，并與未結(jié)合配體RXR形成異源二聚體（VDR-RXR）。后者再作用與維生素D靶基因啟動(dòng)子區(qū)上維生素D反應(yīng)元件（VDREs），并解釋輔助抑制因子復(fù)合物，同時(shí)募集某些輔助激活因子及普通轉(zhuǎn)錄因子，共同形成活性轉(zhuǎn)錄復(fù)合體。推測(cè)在上述時(shí)1，25-（OH）2-D3可能是誘導(dǎo)VDREs在其螺旋結(jié)構(gòu)12位置上發(fā)生分子內(nèi)折疊等微小變化，如關(guān)閉配體結(jié)合“口袋”，同時(shí)暴露VDRAF2位點(diǎn)，才能使VDR與輔助激活因子相互作用；同樣RXRAF2位點(diǎn)也必須暴露，以便與輔助激活因子相互作用。這些輔助激活因子可稱為“搭橋”因子，即將VDR-RXR（已與VDRE結(jié)合）與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物前體連接起來，并穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物前體。這些輔助激活因子屬類固醇受體輔助激活因子家族，且有或兼有組蛋白-以?；D(zhuǎn)移酶活性，可使組蛋白在維生素D靶基因附近就與DNA分離，有利于其進(jìn)入轉(zhuǎn)錄過程。除上述間接作用外，VDR還可通過轉(zhuǎn)錄因子ⅡB直接作用于轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合前體，以便進(jìn)入轉(zhuǎn)錄過程。
輔助抑制因子可募集組蛋白-脫乙酰基酶，并與類固醇受體結(jié)合，使該受體處于失活狀態(tài)，同時(shí)使染色質(zhì)處于轉(zhuǎn)錄抑制狀態(tài)。視黃酸和甲狀腺素受體抑制介質(zhì)可與VDR-RXR相互作用，從而抑制轉(zhuǎn)錄。SUG1是26S的蛋白水解酶，其亞單位可與輔助激伙因子共同競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合RXRAF2位點(diǎn)而抑制轉(zhuǎn)錄。另外，SUG1可直接降解VDR。其他還有某些因子如Calreticulin（為多功能鈣結(jié)合蛋白）和翻譯調(diào)節(jié)因子L7，均可與VDR相互作用，阻止其與DNA結(jié)合。
在核受體蛋白信號(hào)調(diào)節(jié)途徑中，輔助激活因子和輔助抑制因子復(fù)合物平衡，決定DNA轉(zhuǎn)錄是開始還是關(guān)閉。
（2）實(shí)際意義：通過維生素D調(diào)節(jié)基因表達(dá)研究，除了解維生素D傳統(tǒng)功能作用機(jī)制外，還發(fā)現(xiàn)維生素D調(diào)節(jié)許多基因表達(dá)，并有許多新功能。
1）傳統(tǒng)功能中1，25-（OH）2-D3在小腸主要是促進(jìn)鈣磷吸收；在腎促進(jìn)鈣磷酸化及鈣重吸收；在骨組織參與骨代謝。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)上述功能主要是鈣結(jié)合蛋白（小腸）、鈣結(jié)合蛋白D28K（腎臟）、骨鈣蛋白和骨橋蛋白（骨）等基因有維生素D反應(yīng)元件，維生素D可對(duì)上述基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，從而發(fā)揮上述功能。
2）在傳統(tǒng)靶組織中發(fā)現(xiàn)某些新維生素D調(diào)節(jié)基因，如鎖骨-顱骨發(fā)育障礙基因的新轉(zhuǎn)錄因子Osf2/cbfal，主要調(diào)節(jié)間質(zhì)細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞，而1，25-（OH）2-D3可在mRNA水平上明顯抑制該過程。對(duì)破骨細(xì)胞形成研究發(fā)現(xiàn)2個(gè)新的維生素D調(diào)節(jié)基因，一是破骨細(xì)胞分化因子/骨蛋白整合素配體基因，其表達(dá)蛋白屬于腫瘤壞死因子家族膜相關(guān)成員；二是破骨細(xì)胞形成抑制因子/骨蛋白整合素

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