文摘
全面了解行动/不良结果的精确模式途径(农业部/ AOP)的化学物质变成了关键一步取代当前重复剂量毒性测试方法与新一代预测毒理学的工具。毒理学恐鸟的描述和表征导致非酒精脂肪肝(NAFLD)的特定利益,现代社会由于其发病率增加。越来越多的证据表明在PPAR压力γligand-dependent失调作为一个关键分子发起事件(米氏)这种不利影响。这项工作的目的是分析和系统化的大量科学数据steatogenic PPAR的角色γ。超过300篇论文排名根据初步定义标准和使用可靠和PPAR的数据的重要来源γ端依赖prosteatotic恐鸟。详细分析了关于PPAR的蛋白质γ介导表达变化已经被大多数prosteatotic实验证据证实。两个可能的毒理学从PPAR恐鸟γ配体结合非酒精性脂肪肝是描述根据经济合作与发展组织(OECD)概念:(i) PPARγ激活的肝细胞和PPAR (ii)γ抑制脂肪细胞。生物组织的可能事件在不同层次上从器官反应的米氏和它们之间的连接中所描述的细节。
1。介绍
多个或重复政府的许多化学物质可能不会产生直接的毒性作用,但由于其积累的组织或其他机制内稳态扰动,导致延迟效应(1]。重复剂量毒性包括这些不良一般毒理学效应发生的结果重复每日剂量或暴露在一种物质在特定时期的预期寿命测试物种(2]。传统的在活的有机体内重复剂量毒性测试,尽管仍然广泛使用,有很多局限性[3]。现代毒理学的概念是基于全面的了解生物学途径及其关系不利影响的器官和更高的水平。这些概念允许构建选择模型(在体外和计算)描述的不利影响4]。他们是项目的核心,如SEURAT-1 (http://www.seurat - 1. -欧盟)和TOX21 (http://www.epa.gov/ncct/Tox21/)和基于不良结果的方法途径(AOP)。AOP监管评估框架提供了收集、组织、评估相关信息的化学、生物学、毒理学效应的化学物质(5]。它支持使用作用方式(农业部)基础涉及细胞学和生物化学的关键事件的描述和表征,都是可衡量的和必要的观察效果。
肝脏是一个器官高度暴露在许多潜在的有毒物质,因此经常有人毒性。它有一个核心作用的脂质稳态和它的主要功能是脂肪重新分配,而不是存储,后者是典型的脂肪组织(图1)。肝损伤可以造成的直接损害肝细胞,肝肿瘤,和/或脂质积累或磷脂(脂肪肝障碍)。非酒精性脂肪肝病(NAFLD)是一种疾病,其特征是重要的脂质沉积在肝细胞(6]。非酒精性脂肪肝是一种常见的慢性肝损伤;因此,针对反复给药毒性,其发病机理是特别感兴趣的,强调行动的模式和网站的潜在化学诱导物。不同的分子初始的事件(密斯)影响这些毒性的发病和进展7]。
过氧物酶体proliferator-activated受体(PPARγγ)最近提出的受体参与的米氏肝脂肪变性(NAFLD)的早期表现7]。PPARγ负责脂肪形成的规定(脂肪细胞的增殖和分化),脂质和葡萄糖稳态、炎症反应、血管功能,和胎盘发展(8- - - - - -10]。PPAR的调制γ在其基因组功能的配体结合反映活动(transactivation和transrepression)。基因表达的上调与脂质运输、新陈代谢、存储、和脂肪生成11,12]。下调的基因通常包括那些参与适应的炎症反应。几种transrepression机制已报告(12]。
PPARγ有两个亚型,PPAR吗γ1和PPARγ2,到一百三十年,不同的氨基酸氨基端扩展在PPARγ2。虽然PPARγ1表示在多个组织包括肝脏、脂肪细胞是PPAR的最可能的网站γ2表达[13,14]。
在这项研究中,我们提出一个全面的分析数据的科学文献上报道PPAR的角色γ在非酒精性脂肪肝的发病机制。基于这些数据,根据经合组织的准则(5),主要可能的恐鸟从异型生物质与PPAR的交互γ米氏,通过下游转录失调,导致非酒精性脂肪肝的前两个阶段,即肝脂肪变性和非酒精性脂肪肝炎(纳什),概述了。
2。方法的分析
为了澄清PPAR的角色γ配体结合农业部的非酒精性脂肪肝,肝细胞研究的实验数据进行了总结和分析,以及脂肪细胞。
在300篇论文从NIH PubMed检索系统(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed)筛选和排名按照下列标准:(我)模型的完整性描述:类型的实验(在活的有机体内或在体外)、物种或细胞系和遗传特性的研究主题可以支持米氏和不良后果之间的因果关系;(2)提供实验证据的相关性研究恐鸟:结果从生化、组织学、定量或定性或其他化验与普遍接受的非酒精性脂肪肝的标记;(3)提供足够的数据分类实验观测的关键分子事件(开始或中间)农业部研究:试验(饮食、药物治疗或基因技术)PPAR的变化γ活动和/或表达伴随着PPAR的表达变化γ目标蛋白质。
分析收集到的论文是在几个步骤完成的。首先,初始池过滤可用性信息的潜在毒性途径和目标相关的蛋白质以及论文包含这些数据都是得分。接下来,分数给根据调查对象(人或动物)和论文报告人力数据更高的分数。的论文至少满足下列标准之一的被选为进一步评价:PPAR的证据γ失调,与所选择的端点(脂肪变性或肝病),或中间事件前这些端点。所选论文构成了核心,进一步延长额外PPAR更具体的文献检索γ,目标蛋白质,毒性通路。最后一组包含72篇论文,其中26个评论。补充表1补充材料(网上http://dx.doi.org/10.1155/2014/432647)分类数据在所有相关的72篇论文:研究主题(人类患者,人类细胞培养、动物在活的有机体内动物细胞培养)、实验方法(PPARγ超表达,PPARγ超表达和药物治疗;PPARγ基因敲除/击倒;PPARγ基因敲除/击倒和药物治疗;药物治疗;饮食操纵;基因操作的PPARγ上游的蛋白质;基因操作的PPARγ上游蛋白质和药物治疗)。论文处理AOP方法,研究论文和评论,包含背景信息(受体结构,和下游蛋白的功能等)给出了最后两列。图2表1总结了数据补充。
(一)
(b)
所选论文的分析作为依据农业部提出的构建块。表1是这些论文的主要研究结果的总结与研究最多的PPAR之一γCD36目标蛋白质。
3所示。结果与讨论
协调细胞调节脂质代谢通路的动态平衡intertissue脂质交换全身脂肪体内平衡是至关重要的。非酒精性脂肪肝源于异常如脂肪酸(FA)吸收增加;增加新创足总合成;减少FA氧化;或VLDL分泌受损15,25,26]。
PPAR的影响γ失调对肝脏仍在争论中,一些研究显示,它促进肝脂肪变性通过上调的基因参与脂质吸收和存储等显示,它可以防止肝脂肪变性和纤维化,可能通过隔离FAs在脂肪组织和预防肝星状细胞激活(13,14]。然而,越来越多的证据表明压力PPAR的重要性γ在非酒精性脂肪肝的发病机制16,25,27- - - - - -30.]。在体外和在活的有机体内实验动物模型已经证实肝超表达和/或激活受体的激动剂引发不良的老年病的各种脂肪生成的目标基因(16- - - - - -18]。最近,它已经表明,PPAR的肝脏特异性敲除γ可以防止脂肪肝显示基因编码脂肪生成的蛋白质和脂肪酸运输(17]。PPARγ击倒,干扰RNA也降低了肝脏甘油三酯(TG)的浓度19]。有害的肝PPARγ由于基因表达改变已经报道,在受体激活了发起大规模的肝脏脂肪变性和肝细胞增殖(31日]。PPARγ基因核苷酸变化也被报道影响肝脂肪变性,经常与局部脂肪代谢障碍(11,32]。
在理想的场景中,米氏作为主要锚或“基础”的AOP应该明确的。然而,不仅化学引发事件的潜力也应该识别可能的行动(受体的组织定位)应该注意(5]。在这种特殊情况下,PPARγ失调ligand-dependent激活或抑制可能导致相同的不良结果,但网站的行动可能是不同的(肝细胞和脂肪细胞)。
3.1。PPARγLigand-Dependent激活肝细胞
PPAR的相关性γligand-dependent激活的米氏NAFLD-related毒性通路已经被数据支持prosteatogenic PPAR的影响γ受体激动剂(合成:罗格列酮和吡格列酮;内生:棕榈酸和油酸)和/或PPAR的过度γ在肝脏16,17,27,30.)以及观察到的PPAR的保护作用对肝脂肪变性γ拮抗剂(徽章,GW9662)或hepatocyte-specific PPARγ基因敲除或可拆卸的20.,30.]。
文献资料的基础上,从肝PPAR四个主要毒性通路γ概述ligand-dependent激活非酒精性脂肪肝是包含在农业部:FA的吸收,新创合成的FA、TG合成和脂质存储。文献分析的结果在图进行了总结3。
的脂肪生成的PPARγ目标蛋白质包括酶参与不同的速率限制的FAs的合成阶段(FAs, ACC, SCD1)和TGs (DGAT1 MGAT1, DGAT2) (16,17,21,22,24]。在脂质droplet-associated蛋白质蛋白质(LD)认为是prosteatotic FSP27 / CIDE-C Plin 1, 2, 4,窖蛋白1 (21,25,29日,33- - - - - -35]。组脂质运输/结合蛋白包括ApoCIV, aP2, 1,窖蛋白和脂肪/ CD36 [15- - - - - -24,35- - - - - -37]。关于目标蛋白质的分析研究,可以上调应对米氏CD36, aP2, FSP27最完全prosteatotic特征因素。
脂肪/ CD36 (FA移位酶/集群行列式36)蛋白质是B类清道夫受体家族的一员。它闻名的作用氧化低密度脂蛋白的摄取巨噬细胞和FAs的脂肪组织,骨骼肌,心脏。CD36同样重要的作用在肝脏中FAs的吸收和脂肪肝的发病机制最近[概述25]。因此,CD36及其转录监管机构可以代表小说治疗脂肪肝的预防和管理目标。此外,血浆可溶性CD36最近被提议作为一种新的生物标志物表型的胰岛素抵抗,颈动脉动脉粥样硬化、脂肪肝在健康的非糖尿病患者的研究对象38]。
CD36定位在细胞表面小窝,以及细胞内囊泡,线粒体,它与肉毒碱棕榈酰转移酶1,关键的线粒体酶调节FA运输,并在线粒体氧化。线粒体CD36内容与线粒体氧化FA在人类肌肉和增加了罗格列酮治疗(39- - - - - -41]。迄今为止,几个转录监管机构CD36的报道,包括ligand-sensing和脂肪生成的转录因子,如胞质受体芳基碳氢化合物(AhR),和几个核激素受体如孕烷X受体(PXR),肝X受体(LXR)和PPARγ(25]。特别是,肝脏脂肪形成的转换和恶化的脂肪变性与PPAR密切相关γ介导海拔CD36信使rna和蛋白质含量15,19,37]。
一个模型描述了从肝PPAR CD36介导的毒性通路γligand-dependent激活增加TG积累呈现在图4如下:(1)在没有配体(受体激动剂),PPAR的异质二聚体γ类维生素a X受体α(RXRα)与辅阻遏物关闭基因转录;(2)受体激动剂结合诱导受体构象变化之后,更换辅阻遏物的触发基因转录辅活化因子;(3 - 6)的过度和易位CD36的质膜明显提高肝摄取FAs的循环;(7)提高酯化的脂肪酸会导致增加了摩门教的TG存储。
早期的假说对长链FAs跨膜通道的机制强调的交互的脂肪/ CD36和FABPpm(质膜脂肪酸结合蛋白)。后者被建议为长链FAs作为受体,促进脂肪的扩散酸蛋白复杂的通过没有被搅动的液层,而脂肪/ CD36应该促进FAs触发器在双分子层(42]。CD36的概念做一个简单的运输最近被质疑实时荧光测量显示CD36-dependent增强细胞内FA代谢(如酯化)。因此,加息的FAs吸收由广泛纳入TGs代替催化英足总提出了质膜易位。虽然精确的长链分子机制FAs吸收仍在辩论中,毫无疑问,CD36是TG积累核心HEK293细胞overexpressing CD36可以积累更多和更大的像43]。
随着FAs吸收,其他关键中间事件包括在毒性通路(图3)。他们与足总合成增加,TG合成、和TG存储,一起导致microvesicular (LD)数量的增加或微小(LD)的大小增加脂肪变性(16,18- - - - - -20.]。然而,摩门教的不只是考虑存储仓库多余的细胞内脂质在hyperlipidemic压力,但它们新陈代谢活跃的细胞器参与细胞内稳态(44,45]。
过多的脂肪沉积在组织级别后,肝脏脂肪变性显著肝肿大(20.- - - - - -22)是强调作为一个可能的器官反应,而纳什在农业部成立肝脂肪变性和炎症,后者源于lipotoxicity [20.,23]。
3.2。PPARγLigand-Dependent抑制脂肪细胞的
PPARγ2同种型是主要表达在脂肪细胞。其作用,脂肪酸吸收脂肪细胞和脂肪细胞的分化与thiazolidinediones定义良好的实验和其他强大的PPAR insulin-sensitizing代理γ受体激动剂。激活PPARγ促进封存的脂质在脂肪组织被认为影响循环的甘油三酸酯水平和自由FA,辅助降低肝脂质吸收和肝脏中lipotoxicity [46- - - - - -48]。
突变PPAR的自然发生γ等位基因,损害其原生函数被认为是非常翔实的PPAR的后果γ损失函数。基因突变在人类PPARγ编码序列被发现导致脂肪代谢障碍(不发达的脂肪组织)。大幅度削减脂肪组织的质量一直伴随着严重的胰岛素抵抗和经常与hepatosteatosis [8,32]。脂肪组织缓冲能力不足饮食FAs,顺向lipotoxicity由于沉积的TG和酰coa胰岛素敏感组织中,一直强调作为胰岛素抵抗的病因因素(32]。此外,脂肪组织损失被认为是肝脂肪变性的发展的关键JAK2L老鼠(20.和严重的脂肪代谢障碍的小鼠模型49,50]。大量的审查研究支持通用PPAR之间的相关性γ不足和严重的脂肪代谢障碍伴有胰岛素抵抗和低血压。胰岛素抵抗,受损脂肪形成,等离子体自由FAs和TGs水平升高,血浆瘦素和脂联素水平降低也曾被观察到在不同的小鼠模型的adipocyte-specific PPARγ击倒(9]。
针对果蝇毛球族同族体3 (Trib3)在体外防止PPARγ激活,通过反义寡核苷酸(麻生太郎)白色脂肪组织质量提高70%,改善胰岛素敏感性主要PPARγ端依赖的方式。与PPAR Cotreatmentγ拮抗剂徽章削弱了白色脂肪组织的扩张,并废除insulin-sensitizing Trib3麻生太郎的影响(51]。最近,原慎司等人连接减少脂肪形成和脂质积累3 t3-l1细胞PPAR的抑制γ内生PPAR介导基因表达的记者γ拮抗剂循环磷脂酸(CPA),结合与摩尔的核受体亲和力和特异性高52]。此外,scoparone降低TG积累的成熟脂肪细胞抑制分化3报道t3-l1 preadipocytes通过下调PPAR的脂肪形成的基因γ抑制。它也已被证明能够抑制PPAR的rosiglitazone-mediated进行靶向治疗γ目标基因附近观察细胞治疗GW9662 [53]。
基于实验研究反映PPAR的重要性γ抑制脂质减少存储容量的脂肪组织,我们也开发了一种毒性通路强调这三重之间的联系和非酒精性脂肪肝(图3)。在可能的中间影响是降低脂联素的表达。脂联素的规定,一种激素只表示在脂肪组织和被肝脂联素受体1和2,是PPAR之下γ控制。除了改善胰岛素信号通过IRS-1(胰岛素受体底物1),脂联素产生的影响增强β通过激活PPAR脂肪酸氧化α和磷酸化AMPK(5′腺苷monophosphate-activated蛋白激酶)。最后被牵连在减少malonyl-CoA-mediated抑制β氧化,降低甘油三酸酯和胆固醇合成通过抑制SREBP-1(固醇调节元件结合蛋白1)和ChREBP (Carbohydrate-responsive元件结合蛋白)(54]。Adiponectin-dependent的AMPK激活信号通路及其脂质代谢的作用已确认促进脂质氧化,抑制了脂质合成,降低肝脂质积累在牛肝细胞培养在体外(55]。更重要的是,肝脂肪变性与hypoadiponectinemia有关。在对肥胖青少年的一项研究中,hypoadiponectinemia并显著降低PPAR的表情γ2在皮下脂肪组织与肝脏脂肪含量高,以及胰岛素抵抗。之间的反比关系观察血浆脂联素或PPARγ2表达与肝脂肪含量。脂联素表达PPAR也是正相关的γ2表达[56]。收缩和减少脂肪组织脂联素的分泌可以启动一个戏剧性的分区foz / foz小鼠的脂质在肝脏(24]。治疗4-hydroxynonenal报道增加脂联素基因表达,而平行的PPAR升高γ基因表达和transactivity。T0070907 (PPARγ拮抗剂)已被证明扭转效应,一个关键的作用受体在这一过程中提出了(57]。最近,据报道,二十碳五烯酸(EPA)及其代谢物15 d-pgj3可以增加脂联素分泌3 t3-l1脂肪细胞,部分由PPAR吗γ(58]。
除了脂联素分泌障碍,其他毒性通路在脂肪细胞中列出建议农业部。已经讨论过,LD蛋白质中扮演着重要的监管角色重构(分裂、收缩、扩张和/或融合)的摩门教。减少了LD蛋白质的表达,转录由PPAR规定γ(FSP27 / CIDEC Plin1)与增加脂肪细胞的脂解作用导致循环FAs的浓度升高,胰岛素抵抗,和异位肝细胞脂质沉积44,59]。
Gaemers et al。23]报道的作用受损发炎白色脂肪组织的代谢功能过度喂食小鼠模型的非酒精性脂肪肝PPAR的表达显著下降γ和目标蛋白参与脂质吸收:CD36 aP2。最近,各种植物的代理(scoparone和摘录花椒直流和Petalonia binghamiae菌体)已被抑制在体外脂肪细胞的分化以及TG积累的成熟脂肪细胞减少PPAR的表达γ(60)及其adipocyte-specific目标基因(aP2 CD36 /脂肪)53,61年]。乳酸菌与韩国泡菜鱼明显减少PPAR的表达水平γ,aP2 CD36并显著降低细胞内TG存储(62年]。核因子红细胞2已被证明会降低PPAR两个相关因素γ在小鼠胚胎成纤维细胞和aP2表达,而在地蜡(ob / ob)老鼠,它抑制白色脂肪组织的脂质积累,抑制脂肪生成,诱导胰岛素抵抗,增加肝脂肪变性(63年]。
PPARγ最近显示发挥监管作用在炎症和免疫反应。Luconi et al。12)综述了PPAR的不同的作用机制γ其中一些包括镇压NFkB通路。PPARγ已被证明会干扰目标基因的转录通过直接与NFkB防止对目标基因的绑定到特定的响应元素,或者通过竞争共同辅活化因子。PPARγ维护炎症相关的基因处于压抑状态通过阻断炎性stimulus-induced间隙辅阻遏物复合物的目标基因。Ligand-dependent SUMOylation PPAR的γ据报道诱导IKB的表情吗α(抑制NF -亚基κ细胞质中的B) [12,46]。PPARγ端依赖下调的NF -κB途径解释PPAR的抗炎作用γ活化剂resolvin D1在肺,部分逆转GW9662 [64年]。最近,PPARγ激活的苯扎贝特已经涉及到减少白色脂肪组织炎症状态(65年]。
所有这些数据支持prosteatotic PPAR的角色γ抑制脂肪组织,作为一个可能的米氏导致非酒精性脂肪肝。减少脂肪生成,以及随之而来的不受欢迎的脂肪lipid-buffering容量的变化导致等离子体自由FA和脂联素水平的变化。这些变化被强调为诱发因素减少肝FA氧化、FA合成增加,升高FA流入肝脏。已经讨论过的,过度的肝脏甘油三酯积累可以升高FA吸收的结果。后者也可以增加胞质免费FA pool-an中间事件前的生成多个脂肪acids-derived介质lipotoxicity [54,66年]。由此产生的氧化应激和炎症包括lipotoxic肝细胞损伤与纳什的表现(67年]。
4所示。结论和观点
PPAR的安全性的担忧γ针对外源性物质的合成或天然起源是根植于发展不良结果在长期治疗的风险。受体激动剂和拮抗剂可以强化不当和/或异位诱导/ PPAR的抑制γ响应与脂质代谢和炎症相关基因与非酒精性脂肪肝的发展。米氏的更好的理解将使化学物质诱导的属性定义的扰动,如生物利用度、结构性需求(特别是对于受体结合),代谢转换(5]。在这方面,一个重要的问题处理的作用是识别主站点毒物在组织水平。我们提出两种可能的毒理学从PPAR恐鸟γ配体结合非酒精性脂肪肝病:(1)PPARγ激活的肝细胞和(2)PPARγ抑制脂肪细胞。细胞自由FA吸收增加,超过了自适应肝脂质出口和分解代谢途径,可能是肝细胞的脂肪形成的转换的先决条件。中PPARγ目标蛋白质,CD36 prosteatotic概述了作为重要因素证实了大多数实验证据。在脂肪细胞,PPARγligand-dependent抑制脂肪组织可能会降低足总存储容量与次要影响肝脏吸收,合成β非酒精性脂肪肝氧化,促进发展。PPAR的活动γ除了转录调节、特异性表达模式的代数余子式和他们不够理解交互,还取决于受体的转译后的修改,RXR的可用性α(与PPAR形成异质二聚体γ),状态目标基因的启动子,内源性配体,调节受体退化,及其细胞定位(13,68年- - - - - -71年]。结合所有这些依赖项不同信号转导途径之间的复杂的相互作用使得PPAR的评价γ介导的毒性通路建立恐鸟中一个具有挑战性的任务。发展的恐鸟/ AOP作为动态实体,可以不断更新和完善(5)是新一代的建筑的第一步预测模型的肝脏毒性。这样的模型的发展及其应用缺乏广泛的化学物质在活的有机体内测试关于非酒精性脂肪肝强烈依赖于测试结果的出现在体外和/或在网上化验的数据集以及细节的影响,这些化学物质在整个生物(72年]。集体,回顾在活的有机体内和在体外研究表明,直到一个关键的评估潜在的不良健康危害被执行时,极端谨慎应该施加PPAR的长期应用γ调节器。转录网络和影响代谢和信号通路在病理条件下,如非酒精性脂肪肝,值得进一步解决PPAR为了提高风险评估γ针对策略。其他主要任务将从其他路径的描述控制PPAR转录监管机构γ表达式或活动以及获得洞察不同共激活剂的分子基础和病理生理相关招聘配体结合后。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
资金从欧洲共同体的第七框架计划(fp7/2007 - 2013)宇宙项目根据授权协议。266835年,来自欧洲的化妆品。
补充材料
补充表:把选中的72篇论文根据研究对象和实验方法。