PPARγ——中枢神经系统损伤治疗的新靶点

　　作者：李咏,杨俊卿　　作者单位：重庆医科大学药理教研室，重庆 400016

　　【关键词】 过氧化物酶增殖物激活受体γ,中枢神经系统损伤,神经保护

　　过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)是一类由配体激活的核转录因子，为核受体超家族中的成员之一。1990年Isseman等首次发现其存在于脂肪细胞的分化调控通路中，故又称为脂激活转录因子〔1〕。PPARγ具有多种生物学效应，是体内糖、脂代谢的关键调节因子，对细胞生长、分化及凋亡具有重要影响，且与炎症、心血管疾病、糖尿病及肿瘤等多种疾病密切相关。PPARγ的激活对缺血性脑血管疾病、阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、多发性硬化(MS)等疾病具有潜在的保护作用而成为研究热点。

　　1 PPARγ的结构、配体及靶基因的关系

　　人类PPARγ基因位于染色体3p25，全长>100 kb，有9个外显子，由479个氨基酸组成，与PPARα、PPARβ一样，它由4个功能结构域和6个结构区A～F组成。①氨基端结构域，由A/B结构区形成，丝裂素原激活蛋白激酶(MAPK)可磷酸化此结构域的某些丝氨酸残基，抑制PPARγ的活性。②DNA结合区(DBD)，由C结构区形成，通过此结构域PPARγ与DNA上相应的反应元件结合而调节基因转录。③ 转录活性调节结构域，由D结构区形成，许多核因子与此结构域结合后可影响PPARγ的活性。④配基结合区(LBD)，由E/F结构区形成，该结构域在从激素信号至转录激活的转导过程中起关键作用。PPARγ mRNA分为4种亚型，由于启动子和剪切方式的不同，编码两种蛋白质，其中PPARγ1 mRNA、PPARγ3 mRNA、PPARγ4 mRNA翻译的蛋白相同，而PPARγ2 mRNA翻译的蛋白N末端比前者多30个氨基酸残基〔2〕。

　　PPARγ的配体可分为内源性和外源性配体两大类。外源性配体类型包括胰岛素增敏剂噻唑烷二酮类药物如匹格列酮、环格列酮、曲格列酮及罗格列酮等，此类配体与PPARγ亲和力很高，目前主要用于临床2型糖尿病(T2DM)的治疗;而含有酪氨酸结构的药物如GW1929、GW7845等，苯乙酸的衍生物L796449及某些非甾体类抗炎药物如布洛芬等，则为较弱的PPARγ配体。内源性配体主要为系列前列腺素衍生的代谢产物，以15脱氧前列腺素J2(15dPGJ2)的研究最多。PPARγ与维甲酸受体X(RXR)形成异源二聚体，PPARγ被配体激活后PPAR/RXR二聚体构象发生改变，并与靶基因启动子区域的过氧化物酶体增殖物反应元件(PPRE)结合，从而调节靶基因的转录表达〔3〕。

　　2 PPARγ的生理功能

　　PPARγ激动剂能减少TNFα和瘦素的生成，增加外周组织对胰岛素敏感性，从而改善胰岛素抵抗(IR);PPARγ还可促进磷脂酰肌醇Ⅲ激酶基因的表达，抑制丙酮酸脱氢酶激酶Ⅳ基因表达，从而改善糖代谢;PPARγ能正向调节脂肪细胞分化且参与脂代谢相关基因的表达调控，从而在脂质代谢、脂肪存储释放、维持机体能量平衡方面起正向调节作用;PPARγ可抑制平滑肌细胞增殖和迁移，抑制动脉粥样硬化(AS)的形成;此外PPARγ还能抑制癌细胞分化、形成，抑制肝脏炎症和纤维化，防止肾小球硬化等。

　　3 PPARγ在中枢神经系统中的分布

　　在鼠类胚胎发育时期的中枢神经系统，PPARγ在E13.5期出现表达，且表达水平较高，尤其在后脑，但维持时间短暂，在E15.5期就接近成鼠水平〔4〕。Moreno等〔5〕利用免疫组织化学方法研究了PPARγ在成年大鼠中枢神经系统各脑区的表达情况。在端脑，PPARγ在梨状皮层、嗅结及基底神经结呈高表达，在新大脑皮层的前部及海马的齿状回呈中度表达，在中隔及海马的CA1、CA3呈低表达。在间脑，PPARγ在丘脑的菱形神经核、中央神经核、丘脑束旁核呈高表达，在丘脑的其余部位及丘脑下部呈低表达。在中脑，PPARγ在上丘及被盖核的红核、黑质呈中度表达，在被盖核的动眼神经呈低表达。在菱脑，PPARγ在网状结构、大脑皮层的星形细胞呈高度表达，在蜗神经核、前庭外侧核、深部小脑核、大脑皮层的篮状细胞、戈尔吉细胞呈中度表达，在三叉神经、面神经呈低表达。在脊髓，PPARγ在Lamina Ⅱ和Ⅸ呈中度表达，在Lamina V和中央颈外侧核呈低表达。Cullingford〔6〕等研究进一步表明，PPARγ在不同神经细胞表达情况也不同，在原代培养的小鼠皮层星形胶质细胞中高表达，而在脑脊膜成纤维细胞、颗粒神经元中低表达。

　　4 PPARγ在中枢神经系统损伤中的作用

　　研究表明，PPARγ能抑制细胞因子、黏附分子和金属蛋白酶而抑制炎性细胞从外周进入中枢〔7〕，能通过抑制NFκB、JAKSTAT信号通路的活性而抑制中枢神经系统损伤中的炎症和氧化应激〔8〕。PPARγ激动剂15dPGJ2能抑制原代培养的星形胶质细胞和小胶质细胞中细胞因子信号抑制剂SOCS1、3的表达，后者能通过降低JAK的磷酸化而抑制JAKSTAT信号通路〔9〕，通过共价修饰一种抑制剂蛋白IκB激酶降低NFκB的表达从而抑制NFκB信号传导通路〔10〕。此外，曲格列酮和环格列酮能抑制谷氨酸和低钾导致的神经毒性〔11〕。这些研究结果提示PPARγ可能是中枢神经系统急慢性损伤治疗的新靶点。

　　4.1 PPARγ在急性脑损伤中的作用 Victor〔12〕等研究发现短暂的大鼠脑局部缺血再灌注损伤后PPARγmRNA的表达明显增加，且在缺血后24 h表达最高，给予PPARγ激动剂能明显降低缺血大鼠脑梗死面积，而给予PPARγ拮抗剂后其梗死面积明显增加。Zhao等〔13〕研究发现在大脑中动脉闭塞(MCAO)前5 d至梗死后2 d内脑室内给予PPARγ激动剂能显著降低梗死面积和脑水肿，改善大鼠MCAO后的神经功能损伤，结果提示缺血性脑损伤后PPARγ可能为保护性增加，其表达与激活对缺血性脑损伤可能存在保护作用。

　　Straus〔14〕等研究认为在静止的细胞中，NFκB存在于胞质，炎症反应时细胞因子信号释放，NFκB P65亚单位转移到细胞核并刺激基因的表达，从而导致炎症因子的释放，而过度的炎症反应和氧化应激参与了脑缺血再灌注损伤。在培养的小胶质细胞和星形胶质细胞中，噻唑烷二酮类能抑制脂多糖(LPS)诱导的IL6、TNFα、COX2、iNOS的表达增加，给予PPARγ拮抗剂后这种作用被抑制〔15〕。Zhao〔13〕等研究发现，大鼠在MCAO前24 h脑室内给予匹格列酮能显著降低炎症引起的IL1、COX2、iNOS的表达，这些结果表明PPARγ的激活可以减轻脑损伤后的炎症反应。Collino〔16〕等进一步研究了PPARγ激动剂对NFκB信号通路的影响，在假手术组大鼠海马组织中NFκB P65亚单位仅存在胞质而不存在于胞核中，而在MCAO组大鼠海马组织中，胞核中的NFκB P65亚单位明显高于胞质，这说明NFκB已移位至胞核，而给予匹格列酮后，胞核中的NFκB P65亚单位减少，此结果提示PPARγ激动剂可能通过抑制NFκB信号通路的激活，发挥其抗炎作用。

　　Shimazu等〔17〕研究发现用匹格列酮处理的大鼠在短暂MCAO后其皮层CuZn SOD蛋白水平显著升高，同时使缺血梗死面积显著下降，因而认为PPARγ激动剂对缺血脑损伤的保护作用的机制也可能与PPARγ表达激活增加脑组织CuZn SOD的表达，从而减轻过量氧自由基导致的氧化应激损伤如脂质过氧化、蛋白氧化和DNA损伤等。

　　4.2 PPARγ在神经退行性病变中的作用 神经退行性病变包括一系列疾病如AD、PD、MS等。PPARγ对神经退行性病变可能存在保护作用。

　　AD的病理性特征包括淀粉样蛋白(Aβ)的沉积和胞内蛋白高度磷酸化引起神经纤维缠结的形成，从而导致神经元死亡、学习记忆等认知功能下降。体外实验发现Aβ能损伤海马的突触强直后增强(PTP)和长时程增强(LTP)，从而影响神经突触传递，而PPARγ激动剂能减轻Aβ介导的LTP损伤，从而改善AD的症状〔18〕。在培养的神经瘤细胞中，炎性因子能刺激Aβ的产生，而PPARγ的激动剂能明显抑制炎性因子诱导Aβ的增加〔19〕。近年来研究发现PPARγ降低Aβ水平可能与抑制炎症反应和BACE1基因表达有关。过表达hAPP V717的大鼠给予7 d高剂量匹格列酮后，其海马和皮层中的Aβ142沉积的区域缩小、密度明显降低、溶解态Aβ142水平下降了27%〔20〕，海马和皮层中激活的小胶质细胞和反应性星型胶质细胞数目明显下降，COX2和iNOS的表达明显降低。有报道PPARγ可能通过抑制BCAE1基因的表达而减少Aβ的产生，BACE1为APP生成Aβ的剪切酶，而PPAR的效应元件PPRE存在于BACE1基因的启动子中，PPARγ的激活能增加与PPRE的结合，负性调控BACE1基因启动子活性，抑制BCAE1基因的表达，从而减少Aβ的产生〔21〕。

　　PD是以一系列运动功能失调为特征的疾病，主要表现为肌肉震颤、步态僵硬及平衡失调，其病理特征为黑质中多巴胺神经元的丢失。小胶质细胞和星型胶质细胞的激活及炎性分子的产生能促进多巴胺能神经元的死亡。Hirsch等〔22〕报道,PPARγ激动剂匹格列酮能阻断MPTP诱导的帕金森病小鼠的炎症激活和iNOS的表达，从而减轻其介导的神经毒性，减少小鼠纹状体和黑质密集区多巴胺神经的丢失。Dehmer等〔23〕也发现口服给予匹格列酮能抑制小鼠黑质致密部胶质细胞激活，阻止黑质密集区多巴胺神经元的丢失。其机制可能与PPARγ激活刺激小胶质细胞、星形胶质细胞中抑制性蛋白IκBα表达和抑制NFκB亚单位移位于细胞核有关。

　　MS是中枢神经系统的一种慢性、自身免疫性疾病。实验性自身免疫性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE)是MS的一种动物模型。其主要病理特征为血脑屏障的损伤、中枢神经系统的炎症与脱髓鞘，最终导致神经功能缺损和弛张性麻痹。Racke〔24〕等研究发现口服给予PPARγ激动剂匹格列酮虽并不能延迟EAE的发病时间，但可减轻该病的临床症状,使动物的死亡率下降。中枢神经系统小胶质细胞和星型胶质细胞激活并释放NO〔25〕，以及IL1、IL6、TNFα等炎性因子从外周进入中枢神经系统并定位于EAE炎症反应部位在EAE进程中发挥了重要作用〔26〕。诱导平低梗死大脑皮层区层区域小胶质细胞和星形胶质细胞Storer〔27〕等研究发现PPARγ的激动剂能调控小胶质细胞和星形胶质细胞的成熟和分化，抑制小胶质细胞和星形胶质细胞产生NO及促炎因子IL1、IL6、TNFα和趋化因子MCP1。

　　综上所述，目前的实验表明PPARγ激动剂对中枢神经系统各种急、慢损伤有一定的保护作用，可能会成为缺血性脑血管疾病、AD、PD、MS等多种疾病治疗的新靶点，有着良好的应用前景，但是有待于进行更深入的研究和证实。

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