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癌症的靶向肝脏X受体治疗Chin-YoLin1andJan-ÅkeGustafsson1,2【摘要】配体依赖性转录因子的核受体超家族的成员履行重要的细胞功能并且是高度成药治疗靶标。肝脏X受体（LXRs）是在胆固醇转运，葡萄糖代谢和炎症反应的调节方面起作用的核受体家族成员。现在有越来越多的证据支持LXRs在各种恶性肿瘤的参与和它们的配体在这些疾病的潜在效力。本文综述了LXRs及其配体在临床前癌症模型的作用机制的发现和鉴定，以及基础和转化的LXR在癌症治疗方面研究的未来发展方向。新型癌症治疗的发展的一个主要挑战是对可以具体有效调节的目标机制的鉴定。尤其对恶性肿瘤如三阴性乳腺癌和胰腺癌，以及一些不再对常规靶向疗法或化学疗法做出反应的肿瘤的高级？疾病，这些目标？的需求是尤为迫切。在无数的潜在目标中，细胞受体（包括和膜结合的受体及细胞内受体）是特别相关的，因为它们是由特异性配体激活，具有适合于药物设计和发现的配体结合结构域（LBDs）1,2。核受体（NR）家族的靶向成员已经在乳腺癌和前列腺癌的治疗方面硕果累累。NR家族成员已经被证明是合成和天然的配体包括饮食的植物化学物质的高度成药目标。NR的结构和功能以及在药物化学进展的详细表征促进了受体选择性的、完全的、部分的和反向激动剂，同时增加要么激活NR功能的一个子集或以组织的化合物激活它们，从而减少脱靶效应。在乳腺癌中，雌激素受体（ERS）参与正常和癌性乳腺细胞生物学，可直接被临床经检验的小分子抗雌激素（如氟维司群）及选择性雌激素受体调节剂（SERMs;例如他莫昔芬和雷洛昔芬）作为目标，或者间接地由芳香酶抑制剂（AIs;如阿那曲唑，来曲唑和依西美坦）定位靶向，来阻断雌激素的产生和饿死配体的肿瘤细胞3,4。雄激素受体（ARS）也同样对前列腺癌有针对性的治疗。考虑到这些例子，NRs是目前缺乏有效目标和定位策略的癌症的有吸引力的潜在目标。LXRs的发现和表征人类基因组编码48NRs，家庭成员共享的不仅是序列相似性，还有其监管和功能域的组织。原型NR结构包括氨基末端调节活化功能1（AF1）域，一个DNA结合结构域和LBD。这种首次在创始成员糖皮质激素受体（GR）和ER定义的组织结构，使NRs可以充当配体调节转录因子6-8。在人类基因组的完整测序之前，基于在保守结构域的序列相似性的分子克隆技术被用于发现新型NR家批注[a1]:1CenterforNuclearReceptorsandCellSignaling,DepartmentofBiologyandBiochemistry,UniversityofHouston,Houston,Texas77204–5056,USA.2DepartmentofBiosciencesandNutritionatNOVUM,KarolinskaInstitutet,HuddingeSE-14183,Sweden.CorrespondencetoJ.-Å.G.e-mail:jgustafsson@uh.edudoi:10.1038/nrc3912Publishedonline19March2015批注[a2]:Ligands：Smallmoleculesthatbindreceptorsandmodulatetheiractivity.配体：结合受体并调节其活性的小分子批注[a3]:Ligand-bindingdomains(LBDs)：Conservedregionswithinthereceptormoleculethatbindligandsandaltermolecularinteractionsandtheactivityofthereceptor.配体结合结构域：受体分子内结合配体并改变分子相互作用和受体活性的保守区批注[a4]:PhytochemicalsChemicalsfoundinplantsthatmayaffecthealth.植物化学物质：在植物中发现的可影响健康的化学物质庭成员。多份有关新型NRs的报告揭示了两个密切相关的孤儿NRs具有鲜明的组织分布格局9-13。这两个孤儿受体第一次被发现时是广泛表达的，最初被独立做出这个发现的小组命名为广泛表达受体，NER和孤儿受体1（OR1）9,10,12，但是在标准命名法中被重新命名为肝X受体β（LXRβ;也称为NR1H2）14。LXRβ也被认定为在一个NR类视黄醇X受体（RXR）的结合合作伙伴的屏幕？，并且首先提供了证据表明LXRs充当RXR的异二聚体并参与类视黄醇的信令？15。全长LXRβ和RXRα的异源二聚体以及LXREDR4间隔基序的三维结构最近已经通过X射线晶体学解析出来了16(FIG.1a)。两个相关NR中的第二个，具有更有限的组织分布，主要在代谢组织中，最初被命名RLD1和肝X受体（LXR），但已被重新命名为LXRα（也称为NR1H3）11,13。图1：LXR的结构，配体以及传统行动机制。a：肝脏X受体-β（LXRβ）类视黄醇X受体-α（RXRα）异二聚体结合到含有LXRE序列基序的DNA上的三维结构显示为十字形交互型。LXR显示为蓝色，RXR显示为红色。DNA结合结构域（DBD）和配体结合结构域（LBDs）被相应地标记。b:一些甾体类内源性（氧化型胆固醇）和自然（谷甾醇）LXR激动剂的化学结构呈现出相似性。合成的非甾体的小分子激动剂T0901317和GW3965已被广泛用于在LXR功能表征并且被评价为在心脏疾病和糖尿病的治疗中具有潜力的治疗剂。LXR-623是LXR激动剂第一次进入临床试验，但在参与者呈现精神和神经的不利影响后它的发展被叫停。c:在LXR活化的基因组效应的经典模型中，非配位体的LXR-RXR异源二聚体被定位于LXRE并通过核受体辅抑制（COR）配合物结合。一旦配体结合，COR复合物从受体复合释放，共活化剂（辅酶A）配合物被募集并为靶基因的活性转录打开启动子区。天然和合成的LXR配体。虽然LXRs最初被指定为孤儿受体，这种状况并没有持续多久。Janowski和他的同事17首次确定氧化型胆固醇——胆固醇，类固醇激素和胆汁酸代谢的中间产物——为LXRα激动剂。在他们的研究中，作者还发现，22(R)-羟基胆固醇，20(S)-羟基胆固醇，20,22-dihydroxycholesterol，24-羟基胆固醇和4β-羟基胆固醇是LXRα转录活性的最有力的激活剂17。接着，氧化型胆固醇已显示激活两个LXRα和β，虽然受体之间的结构差异可以被利用来设计亚型特异性配体如5,6-24（S），25-diepoxycholesterol，可特异性活化LXRα18。除了内源性的氧固醇，4desmethylsterol家族中的来自植物的固醇和甾烷醇，包括β谷甾醇，可以作为LXR激动剂起作用19。许多内生性和天然配体可作为LXR拮抗剂。例如，5α,6α-epoxycholesterol，花生四烯酸，大环双联苄化合物riccardin和黄酮柚皮素已表现出可以拮抗LXR的活性20-24。Box1合成LXR配体T0901317是第一个已知的肝脏合成X受体（LXR）激动剂，并且有助于LXR在靶组织的功能的鉴定。研究使用这种配位体确定了LXR在脂肪生成方面的功能，以及LXR作为糖尿病和动脉粥样硬化治疗中的潜在的药物靶标。这种化合物也激活核受体（NR）家族成员的法尼醇X受体（FXR）和孕烷X受体（PXR），所以其作用机制可能涉及这些受体。由于其生脂影响而在治疗动物方面缺乏特异性和高甘油三酯水平妨碍了这种配位体作为心脏疾病和代谢综合征的治疗剂的进一步发展。合成LXR激动剂GW3965特异性结合并激活LXRs，并且是第一个用于证明LXR在动脉粥样硬化的作用的配位体。它具有抗炎活性并和T0901317在糖尿病动物模型上有类似的效果。类似于T0901317，用GW3965治疗可增加肝和循环甘油三酯的水平。该配体常用于LXR在不同的模型系统和疾病的系统的功能的研究。几种合成LXR激动剂已经发展到在保持它们的抗动脉粥样硬化特性的同时尽量减少对脂质水平的影响。部分激动剂的研究表明了LXR-623在不扰动甘油三酯水平情况下减少粥样硬化斑块在临床试验的可喜成果。在LXR激动剂的第一期临床试验，吸收了不同剂量的LXR-623的参与者有意料之外的精神和神经系统的不良影响。其他LXR激动剂，也被报告有类似LXR-623的临床结果，但没有经过人体试验。没有一个LXR激动剂在癌症研究和治疗方面被具体定义或发展。这既是一个技术挑战也是一个LXRs在多种癌症方面的定位和药物研究开发的机会。合成配体也已经被开发以调节LXR活性的潜在临床应用。第一个合成LXR激动剂被报道是T0901317，尽管其他两种NRs，法尼酯X受体（FXR;也称为NR1H4）和孕烷X受体（PXR;也称为NR1I2），也由该配体活化25-27(Box1)。一个更可选择的合成激动剂是GW3965，常用于LXRs的机理研究，但由于实验动物的肝脏中出现血浆甘油三酯水平升高和脂肪变性的不利副作用，这两个化合物的进展没有一个超越临床试验28,29。新型合成激动剂，例如(22E)-ergost-22-烯-1α，3β-二醇(YT-32)和N,N-二甲基-3β-hydroxycholenamide(DMHCA)被开发以减少副作用，目前正在进行进一步的测试30,31。合成拮抗剂也有报道，尽管其潜在的治疗应用不明确。LXRs配体的累计数量和对它们作用机制的洞悉将有利于高选择性LXR调节剂(SLiMS)的基础研究和临床应用中的未来发展32。功能研究中常用的LXR激动剂的化学结构示于图1b。分子的作用机制。在LXR的作用机制经典模型中，LXRs和RXRs形成异二聚体，非配位的受体复合物是通过一个由四碱基间隔区(DR4)隔开的AGGTCA的简单重复而组成的保守响应元件(LXREs)绑定到DNA的11。在非配位的构象中，NR辅抑制子（NCoR）或视黄酸和甲状腺激素受体的沉默介体（SMRT）与结合DNA的异源二聚复合来抑制转录。在通过配体激活时，辅阻遏被释放，同时如NR辅调控的P160家族成员这种共活化剂被聚集来促进组蛋白修饰和染色质重塑，从而导致靶基因表达的反式激活33,34（图1c）。最近全基因组LXR-RXR染色质免疫沉淀结合位点作图研究已经揭示，对于多数位点LXRs以配体依赖性方式被聚集，类似ERs和ARs。这些位点通常缺乏规范LXRE结合位点动机？，这表明结合位点的顺序要求或间接通过DNA结合束缚转录因子有不严谨的地方35。此外，LXRs似乎与其他NRs和转录因子在开放染色质的区域共享结合位点。这些观察与新出现的及不断变化的NR转录调控机制的复杂性和多样性的见解相一致36,37。尽管LXR这方面的功能尚未像其他NRs那样尽可能广泛的审查，LXRs也有与膜结合蛋白及胞质蛋白相互作用的细胞生理学的非基因组影响。LXRβ在小鼠结肠癌细胞一项最近的研究阐述了其在配体治疗之后的细胞质定位和与膜结合通道蛋白pannexin1（PANX1）的相互作用38。LXR功能也受翻译后修饰的调控。转录1（STAT1）靶基因的促炎症信号转导和活化剂的阻抑需要LXRs的SUMO化39。LXR在正常生理机能和疾病中的作用。内源性配体和LXRs的靶基因的组织分布及鉴定为它们在代谢组织中的生理功能提供了第一个线索。使用敲除了Lxra的动物的基因研究中揭示了被饲喂了富含胆固醇饮食的动物与野生型对比之下肝脏胆固醇代谢中的缺陷以及血浆胆固醇水平的相应幅度的提升40。基因敲除动物的表征表明胆固醇7α单加氧酶（CYP7A1），也就是在胆汁酸合成的限速酶，的下调，以及因此导致的这些动物无法分解代谢多余胆固醇。LXRs在胆批注[a5]:SteatosisTheabnormalaccumulationoflipidsincells.脂肪变性：脂类在细胞中的异常蓄积固醇体内平衡中的作用不局限于肝脏。LXRs的在巨噬细胞以及在肠内的激活作用会改变胆固醇转运蛋白基因表达和血浆脂蛋白水平。这些观察结果是合成配体的动脉粥样硬化治疗的发