文摘
尽管PPAR的最高水平表达在体内胃肠道上皮已报告,对肠道中受体的生理功能。此外,有相当大的争议有关的影响thiazolidinedione PPAR受体激动剂在两个主要胃肠疾病的跟踪:结直肠癌症和炎症性肠病。我们将进行回顾历史和最近发表的数据,对总结目前知道PPAR的角色胃肠道上皮细胞在生理和病理过程。
1。介绍
过氧物酶体proliferator-activated receptor-gamma (PPARγNR1C3)被描述为一个主调节器的脂肪细胞分化[1];由于发现insulin-sensitizing thiazolidinedione毒品是PPARγ受体激动剂(2),这种受体的作用在脂肪生成详细研究。PPARγ也丰富了胃肠道,在上皮细胞中表达的高度3,4]。高层PPAR的表达γ在肠道上皮细胞显示肠道内一些重要的生理作用,虽然这个角色还不清楚。从病理学的角度来看,PPARγ已经涉及到转换和肠道炎症。然而,有冲突的数据关于功效甚至PPAR的安全γ受体激动剂在临床管理胃肠癌症和炎症。我们将进行综述,总结历史和近期的数据,涉及三个问题:什么是PPAR的生理作用γ在胃肠道上皮细胞?是PPARγ结肠癌的抑制器吗?什么是PPAR的角色γ在炎症吗?
2。PPAR的生理作用在胃肠道上皮细胞
PPARγ表示在大型和小肠上皮细胞(3,4]。相对低水平的表达中观察到小肠,表达PPARγ在或多或少地统一的丰度从十二指肠到盲肠(5]。PPAR的高水平γ近端结肠中表达,有些低水平观察到中期和远端结肠5,6]。PPAR的最高水平γ在体内观察到高分化管腔上皮细胞近端结肠。它也被观察到PPARγCaco2时诱导细胞进行分化在文化6),导致PPAR的建议归纳γ与结肠上皮细胞的分化有关。然而,PPAR的仔细分析γ结肠的表达式表明,这个结论是正确的只在有限的上下文(5]。基底的近端隐窝上皮细胞高度分化,然而PPAR的表达显著降低水平γ比管腔上皮细胞从隐窝一样。此外,PPARγ表达的远端结肠或多或少是统一整个隐窝,水平稍高的表达式中观察到分化的基底隐窝细胞越少,而不是更多的高分化管腔上皮细胞(5,7]。因此,它不是一般的PPAR的感应γ与结肠上皮细胞的分化有关。然而,所有的结肠上皮细胞表达显著的PPAR水平γ。这是一个很重要的问题,因为一些PPAR的影响γ体现在交通放大细胞支持结肠上皮细胞的更新。是否PPARγ在结肠干细胞表达仍然是一个悬而未决的问题。
一个明显不同的PPAR模式γ表达式是在小肠的上皮细胞。隐窝内的交通放大细胞Lieberkuhn表达很少或根本没有PPARγ(8,9]。相反,这种受体诱导在地下室/绒毛结,小肠上皮细胞经过分化成成熟的绒毛上皮细胞。因此,在小肠是明确的PPAR的感应γ与分化相关功能,据报道,PPAR吗γ与Hic5促进胚胎小肠上皮细胞的分化10]。
努力理解PPAR的角色γ在肠道上皮细胞分化功能受阻于缺乏良好的细胞模型来研究PPAR的行动机制γ在文化。没有是非结肠上皮细胞系,原发性结肠上皮细胞已被证明是困难的,如果不是不可能,保持文化甚至几个小时。有几个是非上皮细胞系来源于鼠胚胎小肠(例如,RIE1和IEC6),但这些细胞是来源于细胞增殖的墓穴,像交通放大他们的细胞,这些细胞表达没有PPARγ。有可能工程师RIE1细胞表达PPARγ,从而建模的转变发生在地下/绒毛结[8,11]。激活PPARγ在这种细胞导致不可逆转的退出细胞周期形式,促进运动性,减少细胞粘附。
基因分析表明,PPARγ这些细胞的目标分为四个主要功能群(8]。其中最大的军团由基因参与新陈代谢,和一个大比例的脂质运输和代谢基因是证明在这个组。这个观察是符合我们对PPAR的代谢作用的理解γ在其他组织(12- - - - - -16]。第二个群PPARγ目标基因本体与信号转导有关。数据显示,有广泛的PPAR之间的串扰γ和其他肠道上皮细胞内信号通路。第三组基因与扩散,符合PPAR的观察到激活γ这些细胞内导致文化的抑制增长和不可逆转的退出细胞周期。有点令人吃惊的是,功能群PPARγ目标基因本体论地与细胞的能动性和附着力。这些过程没有被普遍认为是与核受体的激活有关。然而,PPAR的激活γ在肠道上皮细胞有说服力地诱发细胞活性,通过一个机制,包括家庭gtpaseρ和MAPK激活(11]。肠上皮细胞的更新是紧密耦合迁移分化的上皮细胞从隐窝绒毛技巧,和PPAR的观察γ调节肠上皮细胞运动性提供了一个非常重要的线索的潜在生理作用在胃肠道上皮细胞受体。
PPAR的基因组分析目标在结肠上皮细胞分离thiazolidinedione-treated老鼠表明,一般来说,类似的过程监管从大肠和小肠上皮细胞5]。主要确定了本体论军团PPAR的链接γ激活代谢、信号转导和迁移/的能动性。与获得的结果与肠上皮细胞在文化、没有PPAR的增生性队列γ目标基因被发现在结肠上皮细胞分离thiazolidinedione-treated老鼠。这结果是无法预料的,因为这些药物显著抑制BrdU并入近端和远端结肠上皮细胞。未能发现一群扩散PPARγ目标基因体内可能是由于这样的事实,只有一个小族群的结肠上皮细胞参与扩散,这样从这些细胞RNA的贡献由大得多的稀释postmitotic人口。因此,基因组研究的有用的PPAR进行分析γ对分化的影响,postmitotic上皮细胞;但这样的研究可能揭示信息PPAR的影响γ在增殖的结肠上皮细胞,这是大概的目标转变。
PPARγ表达和分布是非常不同的在近端和远端结肠上皮细胞,这意味着这种受体可能有不同的功能在近端和远端结肠。基因分析表明PPAR的大部分γ目标基因表达在近端和远端上皮细胞(5),这表明有大量重叠PPAR的生理功能γ在这些组织。然而,PPAR的子集γ目标基因是局限于近端结肠,第二个部分是主要表达在远端结肠。有趣的是,近端PPARγ目标基因都由thiazolidinediones,而远端靶基因都是压抑的。这个观察的重要性是未知的。然而,PPAR的观察γ远端结肠压制基因差异表达与PPAR的假设是一致的γ可能抑制分化功能的组织。这个假设往往与大量的观察来PPAR的效果γ促进分化功能,还需要更多的研究来确认这个意外的观察。
总之,缺乏适当的细胞模型研究PPAR的作用机制γ是非肠道上皮细胞大大削弱我们的理解能力这种受体在肠道生理机能的作用。然而,基因组分析转基因肠道上皮细胞和结肠上皮细胞分离thiazolidinedione-treated老鼠提供了重要线索。PPAR的数据显示γ是一个强有力的代谢调节肠道上皮细胞。这个建议显然是与我们所知道的关于PPAR一致γ在间充质细胞。有一种强烈的PPAR的建议γ是与其他信号转导途径参与广泛的相声,表明这种受体整合生理反应中发挥着重要作用体内各种细胞外信号。最后,基因组和蜂窝数据表明PPARγ起着非常重要的作用在调节细胞活性,这是一个主要的肠道上皮细胞的分化功能。目前的挑战是把信息变成生理环境和使用这些数据来理解PPAR的角色γ在胃肠道上皮细胞恶性转化。
3所示。PPAR结肠癌的抑制
PPAR的证据来支持γ结肠癌的抑制器是基于相对较少的观察,而不是所有这些观察是一致的。最有说服力的数据来自研究使用azoxymethane(急性中耳炎)治疗啮齿动物模型,已被广泛研究的模型结肠零星的致癌作用。两个初始研究AOM-treated老鼠troglitazone使用,PPAR相对较弱γ受体激动剂(17,18]。端点在这些实验异常地穴焦点(ACF),而不是结肠肿瘤。然而,这些研究都表明troglitazone强有力地抑制ACF的形成,从而可能降低后续对老鼠的肿瘤形成的风险。它随后表明troglitazone、吡格列酮和罗格列酮抑制ACF形成AOM-treated Balb / c小鼠(19]。这是第一次研究证明thiazolidinediones抑制结肠肿瘤的形成,除了ACF形成,结肠急性中耳炎模型的致癌作用。这个观察报告符合整个动物PPAR的半合子的基因敲除γ抑制AOM-mediated小鼠结肠肿瘤形成(7]。随后被报道,RS5444,非常的高亲和性的第三代thiazolidinedione,抑制ACF形成和阻止肿瘤形成AOM-treated C57BL / 6小鼠(5,20.]。总的来说,这些数据明确地表明PPARγ抑制一些早期介入转换AOM-treated结肠上皮细胞的啮齿动物。
与上面所提到的数据,两份报告得出结论,thiazolidinediones诱导小鼠盲肠的肿瘤(21,22]。这些报告还没有得到独立消息来源的证实和其他调查人员并没有观察到这种效果。然而,这可能反映了一个事实,只在小鼠盲肠的肿瘤观察收到非常高浓度的thiazolidinediones非常长时间21,22]。这些观察的病理意义还不清楚。盲肠的肿瘤在小鼠和人类非常罕见,和thiazolidinediones的浓度用于这些实验很可能远远超出任何剂量会容忍人类,周边水肿是剂量限制应对此类药物。然而,这些令人不安的观察认股权证的潜在意义额外的考虑。
PPAR的主要争议γ领域围绕两位论文报道增加结肠肿瘤形成老鼠接受thiazolidinediones [23,24]。其中一个报纸报道在结肠肿瘤大小显著增加老鼠用troglitazone或罗格列酮治疗。轻微的同伴论文报道,但意义重大,结肠肿瘤的数量的增加老鼠troglitazone处理。没有增加在第二个报告,观察肿瘤大小,因此,并不完全一致。此外,两个后续报告未能重现thiazolidinediones的效果或老鼠(25,26]。也报道,整个动物PPAR的半合子的基因敲除γ对肿瘤大小或数量没有影响老鼠(7),观察在方差PPAR的概念γ促进肿瘤形成包含激活小鼠种系突变Wnt / APC /β连环蛋白通路。它最近被报道,biallelic PPAR的淘汰赛γ在结肠上皮细胞促进肿瘤的形成老鼠(27),表明PPARγ实际上,抑制肿瘤形成的最小鼠标。总的来说,证据不再支持激活PPAR的假设γ促进肿瘤形成与生殖细胞系小鼠APC突变。
最近的一份报告描述了PPAR的影响γ受体激动剂在预先设定的肿瘤AOM-treated老鼠(20.]。这些肿瘤总是包含体细胞突变激活Wnt / APC /β连环蛋白信号通路(28]。Thiazolinedinediones没有影响结肠肿瘤的发病率增长或药物是肿瘤形成后发生时(20.]。然而,PPAR的激活γ在这种情况下对肿瘤的抑制作用有着深远的发展。这种效应是最引人注目的是明显的原位癌的发展,是在大约1/3的发现控制肿瘤但从未观察到thiazolidinedione-treated肿瘤。由于原位癌的形成涉及到侵犯周围的气孔,人们很容易推测,这个观察表明PPARγ抑制入侵体内,符合一些报告表明,入侵人类结肠癌细胞系在文化被PPAR抑制γ(9,29日]。值得注意的是,PPAR的激活γ在预先设定的肿瘤对BrdU公司没有显著影响,符合对肿瘤大小缺乏任何重大影响。这项观察是方差与几个报告,thiazolidinediones抑制人结肠癌细胞株增殖在文化和异种移植(9,29日- - - - - -35]。这种差异的意义需要额外的调查,但数据是一致的PPAR的抑制效应的假设γ在建立肿瘤可能是由于抑制肿瘤恶化,而不是抑制肿瘤的生长。
总的来说,数据似乎明确清晰的在一个方面:PPARγ抑制结肠癌老鼠体内的致癌作用。的主要效应似乎抑制一些早期阶段转换。PPAR的能力γ阻止早期转换可能是由于一些影响正常结肠上皮细胞,强调理解的重要性,这种受体在正常结肠上皮细胞的功能。同样清楚的是,而PPARγ抑制增殖的正常肠上皮细胞,这种反应是减毒早在变换。尽管PPAR的抗增殖作用γ似乎迷失在细胞生殖细胞系或体细胞突变β连环蛋白信号,数据表明,这种受体仍然抑制肿瘤发展的能力,至少在AOM-induced肿瘤。最后,我们认为PPAR很少有确凿的证据γ任何药物相关条件下促进结肠致癌作用。
PPAR的作用γ结肠癌的抑制致癌作用在啮齿动物是毋庸置疑的,但PPAR的证据γ是人类结肠癌的抑制并不是那么引人注目。虽然早期的报告表明,在PPAR丧失突变γ在结肠癌(很常见36),随后这一说法没有得到证实(37]。据报道,在密码子多态性PPAR的12γ与结肠癌风险(38]。然而,这种多态性是PPAR清单γ2,也就是结肠上皮细胞的表达以相对较低的水平(3,4),而不是主要的结肠PPARγ同种型,PPARγ1从PPAR不同n端序列γ2。PPARγ表达式是减少在溃疡性结肠炎(39和肢端肥大症40),两个条件使结肠癌;和一个可以从数据推断与半合基因敲除小鼠(41]假定PPAR的减少γ表达式转换在人类结肠癌的可能性增加。然而,证据来支持这样一个结论并不是很强。最后,一个小二期试验中,troglitazone是用于治疗晚期转移性结肠癌患者没有产生客观的反应(42]。有人可能会认为,缺乏反应在这种情况下是由于,而低效力的受体激动剂或晚期的癌症病人。另外,一个老鼠可能指向数据,表明PPARγ有很少或没有影响的增长建立在AOM-treated小鼠结肠肿瘤(20.]。
最好的证据PPAR的肿瘤抑制作用γ人类来自人类结肠癌细胞系建立的研究(9,29日- - - - - -31日,33,34,35,43]。逮捕这些细胞表现出生长在文化thiazolidinediones处理时,和增长thiazolidinedione-treated结肠癌异种移植也被观察到的老鼠。然而,许多(在我们的经验中最)人类结肠癌细胞系对增长抑制浓度的thiazolidinediones足以最大限度激活PPARγ。这样的观察提出了两个重要的问题:为什么有些PPAR抗结肠癌细胞系γ受体激动剂吗?和在多大程度上是thiazolidinediones依赖PPAR的影响γ表达和/或活动?这些问题都是重要的使用thiazolidinediones结肠癌的化疗药物。
PPAR的药理应用最具说服力的理由γ受体激动剂在结肠癌预防剂。显然,PPARγ在小鼠模型的零星结肠癌预防。然而,此时美国的法律环境不支持chemopreventive药物的发展,尤其是那些可能心血管副作用(44]。这些考虑不排除PPAR的预防性使用γ受体激动剂。患者大量的ACF发展后续结肠癌的风险增加(45- - - - - -47),它是合理的,与PPAR短期治疗γ受体激动剂可能导致减少acf和随后的减少结肠癌的风险。从临床的角度来看,因此重要的是确定如果PPAR的激活γ在人类了ACF的形成,因为一直在观察AOM-treated老鼠。
最后,它是几百万人正在thiazolidinediones II型糖尿病的管理。看起来,这些人可能的流行病学分析,确定PPAR一劳永逸γ受体激动剂chemopreventive功效。我们最初试图按时收集数据形成第二个息肉患者服用thiazolidinediones表明有许多混杂变量,限制权力的分析,可能占几个综合anaylses PPAR的影响γ受体激动剂在结肠癌发病率已报告(48]。
综上所述,我们得出这样的结论:遗传和药理数据表明PPARγ抑制结肠上皮细胞的一些早期阶段转换。我们提交的证据是不符合平衡PPAR的假设γ在任何情况下促进结肠致癌作用。尽管PPAR不太可能γ受体激动剂会被开发作为chemopreventive代理商,它似乎是合理的,我们可以通过研究PPAR的作用机制γ,说明下游效应器chemopreventive目标。此外,PPAR可能γ受体激动剂可能临床适用性预防性管理的人增加结肠癌的风险由于大量的acf。
4所示。PPAR和炎症性肠病
PPARγ已经成为一个潜在的药理治疗结肠炎性疾病的目标,尤其是溃疡性结肠炎(UC)。PPARγ是结肠上皮细胞和巨噬细胞中高度表达的先天免疫和肠道内稳态的关键。vitroand体内研究在过去的十年中,定义了巨噬细胞和上皮PPAR的抗炎作用γ在调节结肠炎症。研究利用体外细胞培养模型建立了thiazolidinedione PPARγ受体激动剂可以减少NFκB激活和炎症基因表达在结肠上皮细胞(49,50),巨噬细胞(51- - - - - -54),树突细胞(55- - - - - -58),t细胞(59,60]。然而,thiazolidinediones的大小减少直接通过PPAR炎症基因表达和行动γ一直让人困惑。thiazolidinediones不同的抗炎作用研究由于不同的细胞模型,浓度,持续时间、和thiazolidinedione类型(罗格列酮、吡格列酮)使用,以及炎症的情况下(即学习。、诱导agent-LPS TNF -α等。61年])。更重要的是,thiazolidinediones可以减少炎症PPARγ依赖和独立的方式,后者的使用所产生的高浓度(62年,63年]。尽管混乱,人们普遍认为,通过PPAR thiazolidinediones可以减少炎症基因的表达γ在上皮细胞和免疫细胞在合适的浓度。
也许最有力证据PPAR的抗炎作用γ研究表明,杂合的PPAR来自地标γ有缺陷的老鼠更容易DSS, TNBS-induced结肠炎(64年,65年]。尤其是DSS-induced结肠炎,是一种急性炎症模型主要由上皮破坏和巨噬细胞浸润。这些数据表明,PPARγ表达在特定的细胞类型的结肠癌具有抗炎作用。最近的研究阐述了这些发现表明老鼠缺乏PPARγ表达在上皮细胞和巨噬细胞炎性基因表达增加,显示对DSS结肠炎(66年,67年]。这些发现表明,PPARγ表达式至少在两个细胞,上皮细胞和巨噬细胞,至少可以预防急性结肠炎(DSS)的一种模式。问题仍然存在对巨噬细胞和上皮PPAR的重要性γ其他模型的急性和慢性结肠炎。例如,什么是巨噬细胞或上皮PPAR的角色γ慢性结肠炎模型驱动的t细胞?同样,对角色的树突和t细胞PPAR的具体表达式γPPAR在结肠炎γ基因敲除动物目前不存在这些细胞类型。实验性结肠炎模型可以由不同的机制和由不同的细胞类型的渗透,上皮细胞和免疫(68年- - - - - -70年]。鉴于没有单一的模型准确地模仿人类的结肠炎,仍有待理解关于组织特定的PPAR的重要性γ在控制肠道炎症。此外,组织特定的PPAR的重要性γ表达式可能很大程度上取决于结肠炎模型检查,强调需要利用多个模型来准确地代表人类结肠炎的症状。总的来说,基因敲除动物已经证实了一个潜在的PPAR保护作用γ结肠炎,但仍然需要进一步的研究充分理解如何组织特定的PPARγ表达影响结肠炎症的不同表现。
基于证据表明,(a) thiazolidinediones可以抑制炎症基因表达在体外和(b) PPARγ表达预防结肠炎在几个动物模型的发展,似乎PPAR的逻辑γ可能是一个良好的肠道炎症的治疗目标。在现实中,针对PPAR的预防和治疗效果γthiazolidinediones治疗结肠炎是有争议的。目前尚不清楚什么阶段,如果有的话,将对针对PPAR最好γ与thiazolidinediones结肠炎的治疗:在启动期间,低等级,温和,结肠炎的优质或缓解阶段。我们的知识在很大程度上是基于动物研究中急性预防剂量的thiazolidinediones之前管理的起始结肠炎。当强烈诱导刺激(即前(0 - 3天)。DSS或TNBS) (50,64年- - - - - -67年,71年,72年,73年)或动物的生命早期阶段癌症(IL -发展自发的老鼠)[74年),thiazolidinediones在炎症的改进提供有益的影响。这些数据表明,至少有一个的PPAR模式γ行动是抑制结肠炎的起始,表明thiazolidinediones可能是一个有用的治疗结肠炎chemopreventative代理。然而,鉴于他们潜在的心血管副作用,thiazolidinediones将不太可能批准作为慢性预防剂管理肠道炎症。此外,长期的有效性term-preventative thiazolidinedione治疗抑制肠道炎症还有待完全建立。最近的一份报告表明,长期治疗的老鼠与罗格列酮加剧DSS-induced结肠炎(75年),令人担忧的预防性使用thiazolidinediones在肠道炎症。
另一种情况是,thiazolidinediones单独或结合抗炎和免疫抑制药物可用于治疗目标活跃的炎症。然而,人类和动物的研究数据的有用性治疗剂量的thiazolidinediones治疗结肠炎是不一致的。当给定的DSS结肠炎启动后,一些研究发现thiazolidinediones很少或根本没有价值的改善结肠炎症状(50,65年,73年]。同样,治疗剂量的thiazolidinediones建立炎症后IL -结肠炎模型没有提供价值(74年]。也观察到类似的结果一个小开口的临床试验中,只是经历了温和的结肠炎患者接受罗格列酮改善(76年),然而这些结果的解释困难的审判缺乏适当的对照组。相比之下,很少有研究报道,治疗剂量罗格列酮改善结肠炎症状在DSS和TNBS结肠炎(64年,77年,78年]。最近,一个多中心、随机、双盲安慰剂对照试验与罗格列酮治疗轻度至中度活跃的加州大学显示,44%的患者的临床反应(79年]。然而,内窥镜缓解率没有显著不同。thiazolidinedione有效性的差异可能存在的剂量thiazolidinediones管理,与炎症的级的时候thiazolidinedione政府或得分的差异。或者,thiazolidinediones的抗炎作用可以抑制或不足以抑制炎症期间活跃结肠炎。最有可能的是,然而,缺乏活动期间thiazolidinediones结肠炎的治疗效果可以解释为PPAR的丧失γ表达和/或活动恰逢炎症的水平。事实上,PPARγ水平已被证明在上皮细胞表达下调(39和巨噬细胞73年在结肠炎)。此外,片山等人表明,缺乏治疗反应期间thiazolidinediones结肠炎可以恢复adenoviral-mediated reexpression PPARγ在结肠73年]。此外,Necela等人表明NFκB PPAR开车γ表达对脂多糖,从而无需PPAR的行动γ和促进巨噬细胞炎症状态80年]。
总之,尽管当前数据支持PPAR的角色γ表达在上皮细胞和免疫细胞类型和激活结肠炎症的控制,目前尚不清楚是否针对PPARγ与thiazolidinediones将是一个有效的策略治疗肠道炎症。虽然动物模型表明有利thiazolidinediones在化学预防的作用,长期使用的有效性和安全性thiazolidinediones预防剂或维持治疗UC患者仍有待评估。同样,使用thiazolidinediones作为治疗结肠炎的药物是有争议的。目前尚不清楚在炎症的临床阶段thiazolidinediones将是最有效的治疗UC患者或患者将最有可能从治疗中获益。此外,有相当大的关注有关的副作用是否thiazolidinediones将超过UC患者的潜在好处。一般来说,大多数的研究一致,thiazolidinediones可能更好的利用治疗结肠炎治疗轻中度活跃而不是在严重的炎症。我们理解的预防和治疗针对PPAR的潜力γthiazolidinediones在很大程度上是有限的几个因素,包括(a)的缺乏实验使用不同的结肠炎模型,(b)的理解组织PPAR的特定角色γ在不同的模型结肠炎症,(c) thiazolidinedione疗效影响因素(PPAR的理解γ水平,等等),(d)的理解机制的PPAR的抗炎作用γ,(e)的不利影响短期和长期使用thiazolidinediones炎症。额外的动物和临床研究应解决这些差异并进一步了解适当的使用,预防或治疗,thiazolidinediones肠道炎症的治疗。