Tổng quan về peroxisome prolitferator activated receptor ( PPAR) và một số thuốc có đích tác dụng là receptor PPAR

Sau khi receptor liên kết với chất gắn, chúng gắn vào vùng đặc hiệu của ADN ở nhân và điều hòa sự bộc lộ gen, kết quả là làm thay đổi lượng protein đặc hiệu do đó ảnh hưởng đến các con đ

BỘYTỂ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

Bộ môn Dược lý

HÀ NỘI 2011

t r u ờ n g đ h d ư ợ c ỉ ỉ à n ộ ỉ

*náng ơ t “năm 2_0/.w!.

L Ờ I C Ả M Ơ N

Trong suốt quả trĩnh làm khóa luận tốt nghiệp, tôi đã nhận được rât nhiều

sự giúp đỡ từ các thầy cô, gia đình, bạn bè Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng bỉết

ơn sâu sắc của mình tới: Tiến sĩ Đào Thị Vui là những thầy cô đã hết lòng tạo

mọi điều kiện, tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi hoàn thành khóa luận.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các anh chị kỹ thuật viên trong

Bộ môn Dược lý, các phong ban khác trong nhà trường đã giúp đỡ, khích lệ tôi Cho phép tôi cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, ủng hộ tôi về mặt tinh thần để tôi có thêm sự nhiệt tỉnh và say mê trong nghiên cứu khoa học.

Một lần nữa, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu trênỉ

Hà Nội, ngày 07 tháng 05 năm 2011

Sinh viên

Trần Thị Quế

Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt

ACC Acetyl-CoA carboxylase

AD-1 Activation domain-1 ( Chuỗi hoạt hóa-1)

AD-2 Activation domain-2 ( Chuỗi hoạt hóa- 2)

ADA American Diabetes Association ( Hiệp hội đái tháo

đưòng Mỹ)ADRP Adipocyte differentiation- related protein

AF-1 Activation function-1 (Vùng hoạt hóa-1)

AF-2 Activation function-2 (Vùng hoạt hóa -2)

Akt Protein kinase B

AMP Adenosine monophosphate

AMPK AMP kinase

AP-1 Activator protein 1 (Protein hoạt hóa)

Apo A 1 Apolipoprotein A 1

AR Androgen receptor

BCL-6 B-cell lymphoma 6

BIP Bezafibrate Infarction Prevention Study ( Nghiên cứu

tác dụng chống nhồi máu cơ tim của bezafibrate)CBP CREB binding protein

CD36 Scavenger receptor

CETP Cholesterol ester transfer protein

Atherosclerosis using PioGlitazOneChREBP Carbohydrate response-element binding proteinCNS Central nervous system

CTE Carboxy-terminal extension

CYP4A Cytochrome P450, family 4, subfamily ADBD DNA binding domain

DBD DNA binding domain

D-box Distal- box

DNA Deoxyribonucleic acid

D-PBE/MFP2 hydroxyacyl-CoA dehydratase /

D-3-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase DR Derect repeat

EASD European Association for the Study of DiabetesER Estrogen receptor

ERK 5 Extracellular-signal-regulated kinase 5

FACS Fatty acyl-CoA synthetase

FAS Fatty-acid synthase

FATP Fatty acid transporter protein

Diabetes StudyG6Pase Glucose-6-phosphatase

GAB A yAminobutyric acid

GR Glucocorticoid receptor

HDL High-density lipoprotein

HHS Helsinki heart study

HRE Hormone response elements

HSP Heat shock protein

IL l Interleukin-1

ILK-1 Integrin-linked kinase-1

iNOS Inducible nitric oxide synthase

LBD Ligand binding domain

LDL Low- density lipoprotein

dehydrogenaseLPL Lipoprotein lipase

LPS Lipopolysaccharide

LTB4 Leukotriene B4

MCP-1 Monocyte chemoattractant protein

MIF Migration inhibitory factor

MMP-9 Matrix metalloproteinase

MR Mineralocorticoid receptor

mRNA Messenger Ribonucleic acid

NF- kB Nuclear factor-KB

P/CAF p300/CBP associated factor

P-box Proximal- box

PDK-1 Phosphoinositide-dependent kinase-1

PEPCK Phosphoenolpyruvate carboxykinase

PPAR Peroxisome proliferator- activated receptor

PPRE Peroxisome proliferator hormone response elementsPR Progesterone receptor

PROACTIVE PROspective pioglitAzone Clinical Trial in

macro Vascular Events PTEN Phosphatase and tensin homologue gen

RAR Retinoid acid receptor

RECORD Rosiglitazone Evaluated for Cardiac Outcomes and

Regulation of Glycaemia in Diabetes RXR Retinoid X receptor

S A A Serum amyloid A

SCD Stearoyl- Co A desaturase

Scd-1 Stearoyl CoA desaturase

SCP Sterol carrier protein

SRC Steroid receptor coactivator

SREBP Sterol regulatory element-binding protein

STAT-3 Signal transducer and activator of transcription-3STAT-5 Signal transducer and activator of transcription -5TF Tissue factor

TNF-a Tumor necrosis factor - a

TR Thyroid receptor

UCP Uncouple protein

Intervention TrialVCAM-1 Vascular cell adhesion molecule-1

VDR Vitamin D receptor

VLDL Very low- density lipoprotein

DANH MỤC CÁC BẢNG

TrangBảng 3.1 Những gen được điều hòa sao chép bởi fibrate thông

qua PPAR a

38

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.2 Sự nhận biết đặc hiệu chuỗi đáp ứng của DNA bởi receptor

nhân

4

Hình 3.1 Cơ chê tác dụng của fibrat

Hình 3.4 Sự giảm các biên cô bệnh mạch vành bởi fibrat: ảnh hưởng của

nồng độ triglycerid cơ bản

43

Hình 3.5 Sự khác biệt vê cơ chê phân tử giữa rosiglitazon và pioglitazon 48

2.3 VAI TRÒ SINH LÝ VÀ c ơ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA

PEROXISOME PROLIFERATOR- ACTIVATED RECEPTOR

(PPAR)

13

3.2 CAC THIAZOLIDINEDION 38

3.3 CÁC NGHIÊN c ú u LÂM SÀNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN c ứ u

3.3.3 Sự khác nhau giữa pỉoglìtazon và rosiglitazon, quan điêm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐẶT VẤN ĐỀ •

Trong những năm gầy đây tỉ lệ mắc bệnh rối loạn chuyển hoá ngày càng tăng đặc biệt là các nước đang phát triển, hậu quả của nó đang là gánh nặng cho nền kinh tế ở mỗi quốc gia Theo báo cáo của Ban điều hành dự án mục tiêu Quốc gia phòng, chống đái tháo đường tại Việt Nam hiện nay tỷ lệ mắc bệnh đái tháo đường chiếm khoảng 4% số dân; nhưng điều đáng lo ngại là tỷ

lệ người tiền đái tháo đường chiếm gần 10% dân số Còn rối loạn lipid máu

và xơ vữa động mạch cũng là một bệnh thời đại ở Hoa Kỳ, một thống kê gần đây cho thấy có 60 triệu người trưởng thành đang bị bệnh tim mạch do xơ vữa động mạch Tử vong do các ca bệnh này chiếm 42% toàn bộ các ca tử vong,

ở Việt Nam, từ đầu thế kỉ 21 cơ cấu bệnh tim mạch đã thay đổi: rối loạn lipid

và biến chứng của nó như nhồi máu cơ tim, tăng huyết áp, đái tháo đường, tai biến mạch máu não đã ngày càng chiếm tỷ lệ cao

Các nhà khoa học đã cố gắng trong việc tìm những đích tác dụng mới, thuốc mới để điều trị các bệnh rối loạn chuyển hoá PPAR có vai trò quan trọng trong điều hoà cân bằng lipid máu, cân bằng glucose máu, cân bằng năng lượng nội mô, là một đích tác dụng quan trọng của hai nhóm thuốc là fibrat là thuốc giảm lipid máu và thiazolidinedion là thuốc điều trị đái tháo đường typ 2 Nhận thấy được tầm quan trọng của receptor PPAR nên tôi tiến

hành đề tài ''Tổng quan về peroxisome proliferator- activated receptor

(PPAR) và các thuốc có đích tác dụng là receptor PPAR’^ với 2 mục tiêu

chính:

- Tổng quan về receptor PPAR

- Tổng quan về một số thuốc có đích tác dụng là receptor PPAR

PH Ầ N 1

RECEPTOR NHÂN TẾ BÀO

1.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI RECEPTOR

Receptor còn gọi là thụ cảm thể, là một đại phân tử tồn tại với một lượng giới hạn trong một số tế bào đích, có thể nhận biết và liên kết chọn lọc với thuốc hoặc chất nội sinh (hormon, chất dẫn truyền thần kinh) để gây ra một tác dụng sinh học đặc hiệu Các chất nội sinh hoặc thuốc liên kết với receptor gọi chung là các chất liên kết hoặc chất gắn (ligand)

Dựa vào vị trí của receptor ở tê bào có thế chia thành hai loại: receptor màng tế bào và receptor nhân Receptor nhân là những receptor nằm trong tế bào, chất gắn của chúng là những hormon steroid, hormon tuyến giáp, những chất tan trong lipid và dễ dàng qua màng tế bào đích Sau khi receptor liên kết với chất gắn, chúng gắn vào vùng đặc hiệu của ADN ở nhân và điều hòa sự bộc lộ gen, kết quả là làm thay đổi lượng protein đặc hiệu do đó ảnh hưởng đến các con đường chuyển hóa ở trong cơ thể

Receptor màng tế bào là những receptor nằm ở màng tế bào, chất gắn của chúng không có khả năng qua màng tế bào đích.Tùy theo bản chất của các chất dẫn truyền thông tin thứ 2, receptor này được chia thành 3 phân nhóm:

• Phân nhóm 1: chất truyền tin thứ hai là AMP vòng Ví dụ receptor hệ

glutaminergic, opiate, peptidergic

• Phân nhóm 2: chất truyền tin thứ hai là calci hay phosphoinositid Ví

dụ: các receptor nicotinic của Acetylcholin, receptor của N-methyl-D- aspartate, receptor GABA và receptor 5- hydroxytryptamine 3(5-HT3)

• Phân nhỏm 3: chất truyền tin thứ hai chưa rõ, điển hình cho nhóm này

là insulin [2],[4]

PPAR là một loại receptor nhân tế bào

1.2 RECEPTOR NHÂN

Cho tới nay đã có hofn 300 receptor nhân đã được xác định nhưng chỉ có

48 trong số đó có trong cơ thể người.

1.2.1 Cấu trúc

Cấu trúc của một receptor nhân đều gồm có 5 phần (hình 1.1) [37],[18],[35].

• Chuỗi A/B- chuỗi điều hoà N tận: Có vùng hoạt hoá 1 (Activation

function-1;AF-1), vùng hoạt hoá này hoạt động độc lập với sự có mặt của chất gắn [71] Trình tự của chuỗi A/B và độ dài của chuỗi rất khác nhau giữa các receptor (ví dụ glucocorticoid receptor khác với retinoid X receeptor-

RXR) và giữa những tiểu loại receptor (RXR a khác với RXR p).Thêm vào

đó, vùng này chứa nhiều kiểu trình tự nhận biết kinase Vì lý do này, trình tự sắp xếp ở đầu N tận này có thể có vai frò quan trọng quyết định tính đặc hiệu loại tế bào, đặc hiệu loài, đặc hiệu receptor [11],[70].

C’ầu tiiíí cũn I f cepfoi* Iiỉiiĩii

Chuỗi N-tận

ckaỗi

1D

Chuỗi gắn Chuỗi gắn chất DNA-DBD gắn-LBD

3D

-7*" Cf

Hình 1.1: cẩu trúc tỗ chức của receptor nhân.

• Chuỗi C~chuỗi gắn DNA (DNA binding domain-DBD): Trình tự acid

amin trong chuỗi khá giống nhau giữa các receptor nhân khác nhau Chuỗi này chứa 2 ngón tay kẽm (là những mẩu cấu trúc protein nhỏ mà có thể phối hợp với một hoặc nhiều ion kẽm để giúp làm bền vững cấu trúc protein).

Ngón tay kẽm đầu tiên chửa vùng P-box, là một xoắn alpha có vai trò nhận biết và gắn với ái lực cao với lối lặp lại (AGGTCA) của chuỗi đáp ứng với hormon đặc hiệu (Hormon response elements- HRE) trên DNA cấu tạo của chuỗi HRE gồm 2 nửa lặp lại cách một nucleotid (AGGTCA-N- AGGTCA trong đó N là một nucleotid bất ki) Ngón tay kẽm thứ hai chứa vùng D-box, là một xoắn alpha nàm vuông góc với xoắn P-box, tương tác với nhóm phosphat của chuỗi DNA và có vai ừò trong sự dimer hóa (hình 1.2) [35],[37],[18].

• Chuỗi D- chuỗi Hinge: là chuỗi linh động, nối DBD với LBD Chuỗi

này chứa những tín hiệu định vị nhân và phần mở rộng về hưóng carboxyl tận (Carboxy-terminal extension-CTE) của chuỗi DBD, CTE liên quan đến sự nhận biết đầu 5’ mở rộng của HRE Chuỗi D cho phép thay đổi về hình dạng trong cấu trúc của protein sau khi gắn với chất gắn

• Chuỗi E- chuỗi gắn với chất gắn (Ligand binding domain-LBD): Tất cả

các receptor nhân đều có một cấu trúc gồm 11-13 xoắn alpha, sắp xếp xung quanh một túi liên kết để gắn với chất gắn kị nước Các acid amin khu trú trong túi liên kết quyết định độ đặc hiệu với chất gắn của receptor, quyết định LBD sẽ gắn với chất nào DBD và LBD cùng nhau góp phần dimer hoá bề mặt của receptor, giúp gắn với các protein đồng hoạt hoá và đồng ức chế, protein nhiệt tan (heat shock protein- HSP) và các tác nhân sao chép khác LBD cũng chứa vùng hoạt hoá 2 ( Activation function 2:AF-2), hoạt động phụ thuộc vào sự có mặt của chất gắn LBD cũng chứa những tín hiệu định vị nhân [8]

• Chuỗi F- chuỗi c tận: Trình tự acid amin rất khác nhau trong các

receptor nhân khác nhau

(LXXLL là ch ất đ ồn g hoạt hỏa đư ợc bổ su ng vào sau khỉ recep to r đ ã gắn với chất gắn).

Hình 1.3: Sự hoạt hóa receptor nhân phụ thuộc chẩt gắn.

Sự khác nhau về cấu trúc của chuỗi gắn với chất gắn LBD khi ở trạng thái chưa gắn với chất gắn và đã gắn với chất gắn được mô tả như hình 1.3 Khi receptor gắn với chất gắn dẫn đến sự thay đổi hình dạng, làm ổn định cấu trúc của receptor, vùng hoạt hóa AF-2 của LBD gấp lại gây ra sự sắp xếp lại đối với những xoắn ốc kế bên Một bề mặt mới được mở ra để bổ sung những chất đồng hoạt hoá đặc hiệu của quá trình sao chép Kiểu này có thể giải thích tại sao các chất đối kháng của receptor chẹn sự hoạt hoá quá trình sao chép: những chất đối kháng không gây ra sự sắp xếp lại về hình thể một cách phù hợp trong LBD, gây cản trở sự hình thành phức hợp hoạt hoá quá trình sao chép [65].

sao chép xuôi dòng từ DNA sang mRNA (ví dụ như RNA polymerase) sau đó

là quá trình dịch mã thành các protein làm thay đổi chức năng tế bào Ví dụ: Androgen receptor Estrogen receptor, glucocorticoid receptor, progesteron receptor (hình 1.4).

Hình 1.4: Cơ chế tác dụng của các receptor nhân typ I.

Các receptor typ II khu trú ừong nhân tế bào, gắn với DNA bất kể ở trạng thái có hay không gắn với chất gắn Receptor nhóm này tạo phức dimer với RXR Khi không có mặt chất gắn, receptor liên kết với các protein đồng ức chế Khi receptor được hoạt hóa bởi chất gắn, các chất đồng ức chế tách ra và các chất đồng hoạt hóa được bổ sung vào phức hợp receptor- chất gắn để thúc đẩy quá trình sao chép xuôi dòng từ DNA sang mRNA và tạo ra các protein làm thay đổi chức năng tế bào Ví dụ: Retinoid acid receptor, RXR, thyroid receptor (hình 1.5).

PPAR thuộc receptor nhân typ 2 [51].

Sau khi receptor gắn với chất chủ vận, phức hợp receptor- chất gắn bổ sung các chất đồng hoạt hóa Chất đồng hoạt hóa là những chất có hoạt tính histon acetyltransferase gây acetyl hóa histon, mở xoắn kép chuỗi DNA, tạo điều kiện bổ sung các tác nhân sao chép vào vùng khởi động của gen, hoạt hóa quá trình sao chép của gen Các chất đồng hoạt hóa đều có những đoạn cấu trúc

theo kiểu LXXLL (trong đó L là leucin còn X là một aminoacid bất kì) Đoạn cấu trúc LXXLL là chuỗi đặc hiệu, được nhận biết và gắn đặc hiệu với chuỗi LBD của receptor nhân Ví dụ: các chất đồng hoạt hóa SRC, CBP, P/CAF, steroid receptor RNA activator (SRA), estrogen receptor associated protein

140 (ERAP140), ribosomal large subunit protein 7 (RPL7) [19],[77],[69 Các chat dong ức che gắn với receptor nhân khi receptor ở trạng thái không liên kết với chất gắn hoặc ở trạng thái gắn với các chất đối kháng Chất đồng ức chế có hoạt tính histon deacetylase gây khử acetyl hóa histon, đóng xoắn kép chuỗi DNA, ức chế quá trình sao chép Các phức hợp đồng ức chế gồm có SIN3, NuRD, CoREST, NcoR/ SMRT [36],[69]

PHẦN 2

RECEPTOR PPAR VÀ VAI TRÒ SINH LỶ

Người ta phát hiện ra trong gan thỏ có những chất tổng hợp gây tăng lên

về kích cỡ và số lượng các peroxisome Những chất tổng hợp này được xác định là gắn với receptor nhân mới được phát hiện gần đây do đó thuật ngữ receptor được hoạt hoá bởi các chất gây tăng sinh peroxisome được sử dụng (peroxisome proliferator-activated receptors gọi tắt là PPAR) [6]

Hình 2.1: cẩu trúc chuỗi và cơ chế hoạt động của PPAR.

PPAR a được phân tách lần đầu trong gan thỏ vào năm 1990 bởi Issemann và Green, liên quan đến sự oxi hoá acid béo, có ở trong gan, thận, tim, cơ, mô mỡ và nhiều nơi khác PPAR a là một protein gồm có 468 acid amin

PARỵ được xác định bởi Tontonoz và các đồng nghiệp, nó có vai trò trong

sự phân hoá các tế bào tạo mỡ, dự trữ lipid PPARyl có trong hầu hết tất

cả các mô như cơ, tim, ruột kết, thận, tuỵ và lá lách; y2 chủ yếu trong mô mỡ

2.2.1 Cấu trúc chuỗi gắn với chất gắn (Lỉngand binding domain-LBD)

LBD gồm 12 chuỗi xoắn hình thành nên dạng bánh sandwich 3 lớp và một bản beta 4 cạnh (S l, S2, S3, S4) (hình 2.2)

Hình 2.2: cẩu trúc chuỗi LBD của các PPAR.

Túi liên kết có hình chữ Y kị nước, gồm có một lối vào và 2 cánh tay, cánh tay I và cánh tay II, cùng với một “charge clamp” [17],[50] Túi này to hơn so với những túi gắn với chất gắn trong các receptor nhân khác Chính đặc điểm này làm cho các receptor PPAR có khả năng gắn được với nhiều loại hợp chất ưa lipid có nhóm acid ở đầu Trong cánh tay I, có 4 acid amin

phân cực tạo ra những liên kết hydro khi tương tác với nhóm carboxyl của

chất gắn Mạng lưới liên kết hydro trong cánh tay I cũng giúp cho chuỗi AF-

2 ở hình thể hoạt động, thúc đẩy liên kết với các chất đồng hoạt hoá Cánh tay

II kị nước cao, và được cho rằng gắn với đuôi kị nước của chất gắn thông qua

lực Van der Waals [77],[78’

Khoảng 80% các vị trí trong túi liên kết được bảo tồn trong tất cả các tiểu loại PPAR và 20% tạo nên độ đặc hiệu chất gắn giữa các tiểu loại PPAR [78], [17] So sánh các túi liên kết của 3 tiểu loại PPAR cho thấy: Túi liên kết của PPAR Ị3/Ô nhỏ hơn đáng kể so với túi liên kết của PPAR a và PPAR Y tương ứng Túi liên kết của PPAR a và PPAR y tưong tự nhau về hình dáng và kích thước Sự khác nhau này có thể giải thích tại sao PPAR p/ô có ít chất gắn được báo cáo hơn so với PPAR a và PPAR y; và có thể cho thấy rằng kích cỡ của túi liên kết góp phần tạo nên độ đặc hiệu cho tiểu loại này khi gắn với chất gắn [73],[47]

Túi liên kết của PPAR a ưa lipid hơn 2 loại còn lại gợi ý một lời giải thích

lý do tại sao các chất gắn của PPAR Y không thể gắn với PPAR a và PPAR a

có thể gắn với các acid béo no ưa lipid hơn [74]

Cuối cùng, chú ý quan trọng là sự khác nhau về một amino acid đơn lẻ trong túi liên kết có thể là yếu tố quyết định chính của độ đặc hiệu tiểu loại đối với chất gắn So sánh về cấu trúc của túi liên kết chỉ ra rằng amino acid Tyr314 trong PPAR a và Histidine 323 trong PPAR Ỵ quyết định đ ộ đặc hiệu của các tiểu loại receptor này [74]

2.2.2 Cấu trúc chuỗi gắn với DNA (DNA binding domaỉn-DBD)

Giống như các receptor nhân khác, DBD có vai trò nhận biết và gắn với trình tự đáp ứng đặc hiệu trên chuỗi DNA (PPRE- peroxisome proliferator- activated receptor) PPRE có trình tự 5’-AAACTAGG-TCAAAGGTCA-3 Cấu trúc của PPRE là một cấu trúc lặp lại DRl, tức là lõi lặp lại gồm 6

và gắn với vùng mở rộng CTE trên DBD của PPAR.

Trong phức hợp PPAR/RXR gẳĩi trên chuồi PPRE thì PPAR gắn phần mở rộng và lồi lặp lại ở đầu 5’, còn RXR gẳĩi với một nửa còn lại của DRl ở đầu 3’ củaPPRE [10], [47] (Hình 2.3)

F<XF<

A A A c ỉ A G G T C A A A G G T C A

Hình 2.3: Đặc điểm của Hên k ầ giữa DNA và phức hợp PPAR/RXR.

2.3 VAI TRÒ SINH LÝ VÀ c ơ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA PEROXISOME PROLIFERATOR- ACTIVATED RECEPTOR (PPAR)

PPAR thuộc receptor nhân typ 2 PPAR gắn với RXR tạo phức hợp dimer PPAR/RXR Bình tíiường phức họp này gán với chất đồng ức chế có hoạt tính histon deacetylase, ức chế sự mở xoắn kép của DNA, do đó ức chế quá trình sao chép của gen đích Khi phức hợp này được hoạt hóa bởi chất gắn, các chất

đồng ức chế tách ra, và bổ sung các protein phụ như RNA polymerase, các chất đồng hoạt hóa có hoạt tính histon acetyltransferase, gây mở xoắn kép chuỗi DNA do đó thúc đẩy quá trinh sao chép của gen đích (hình 1.5 và 2.4a,c) Hoạt động này có thể làm cho PPAR có khả năng điều hòa dương tính mạng lưới gen liên quan đến quá trình kiểm soát chuyển hóa lipid và cân bằng nội mô glucose tì*ong các mô như mô mỡ, cơ và gan cuối cùng ảnh hưởng đến nồng độ lipid và glucose tuần hoàn [58],

Ngoài cơ chế ức chế quá trình sao chép của gen đích do PPAR gắn với các chất đồng ức chế, PPAR còn cỏ một cơ chế ức chế quá trình sao chép của gen khác đó là quá trình sao chép phụ thuộc chất gắn Sau khi gắn với chất gắn, PPAR có vai trò như một chất đồng ức chế và ức chế quá trình sao chép của các tác nhân sao chép khác như các tíiành viên của họ nuclear factor-KB (NF-

k B ) và họ protein hoạt hóa AP-1 (activation protein) [59], NF- k B và AP-1 thúc đẩy quá trình sao chép tạo ra các protein tiền viêm như leukotrien B4, interleukin, yếu tố hoại tử TNF-a, do đó PPAR có vai trò giảm viêm.(hình 2.4b)

TATA-Hình 2.4: Cơ chế hoạt hỏa và ức chế sự bộc lộ gen của PPAR.

Các chất gắn gồm có acid béo no, không no và các dẫn chất của nó, các thuốc hạ lipid máu (clofibrat, fenofibrat, gemfibrozil, bezafibrat,

ciprofibrat ), các chất nhựa phthalate-monoester công nghiệp, chất diệt cỏ dại, thuốc trừ sâu, dung môi công nghiệp

2.3.1 Vai trò của peroxisome proliferator-activated receptor a

PPAR a đóng một vai trò quan trọng trong chuyển hóa lipid thông qua

điều hòa quá trình sao chép của các gen mã hóa các protein liên quan đến việc

sử dụng các acid béo tự do của tế bào, vận chuyển cholesterol do đó điều hòa quá trình cân bằng năng lượng nội mô, thoái hóa mỡ ở gan, tổng hợp lipoprotein

PPAR a điều hòa hoạt động của cả 3 hệ thống oxi hóa acid béo, đó là quá

trình p-oxi hóa ở ty thể, ị3-oxi hóa ở vi thể (peroxisome) và quá trình in-oxi hóa ở lưới nội bào (hình 2.5) Song song với những tác dụng này là hoạt tínhkháng viêm [56], [58]

Hình 2.5: Vai trò điêu hòa chuyên hóa acid béo ở gan của PPARa

PPAR a được tìm thấy với lượng cao trong các mô liên quan đến hoạt tính chuyển hóa acid béo như gan, tim, thận, mô mỡ xám, cơ, một non và ruột già

47] Trong gan, PPAR a có vai trò quan trọng trong chuyển hóa acid béo và

tổng hợp chất tạo xeton trong gan PPAR |3/ô cũng tham gia vào chuyển hóa lipid, nhưng tác dụng này của nó nổi trội hơn ở tim và cơ, mặc dù nó cũng điều hòa một số gen trong gan Ngược lại, PPAR Ỵ có nhiều trong mô mỡ trẳng liên quan đến dự trữ lipid và trong mô mỡ xám tham gia vào tạo năng lượng [47],[56],

T lm ò c h ĩ lipid máiỊ, ic id b è o t ỉw z ầii

‘ y ííÃA Tiiìg \^Ị1Ì cỉur,rển clvit 5-kĩi

»mà PPảBI

Giáitì iipid máu

'3«n 'lích E'Ắp múx hoc

Hìnỉt 2.6: Cơ chế tác dụng của PPAR a.

2.3.1.1 Vai trò trên chuyển hóa

PPAR a đóng vai tì-ò điều hòa quá trình oxi hóa acid béo ở gan thông

qua điều hòa các enzym tham gia vào quá trìnli oxi hóa acid béo Sự oxi hóa của acid béo xảy ra tại 3 tổ chức dưới mức tế bào: quá trình p- oxi hóa xảy ra

ở ty thể , p- oxi hóa xây ra ở vi thể và quá trình ĩu-oxi hóa diễn ra trong lưới

nội bào [56] Theo những công trình nghiên cứu của Knoop (1904), Embden (1906) và Dakin (1909), acid béo được oxi hóa dần dần từng giai đoạn và ở mỗi giai đoạn acid béo bị cắt ngắn đi một mẩu hai carbon, kiểu thoái hóa này gọi là sự ß- oxi hóa Carbon ß ở vị trí của acid béo ban đầu sẽ trở thành carbon đầu của acid béo mới tạo thành [4],

• Ouá trình ß- oxi hóa ở ty thể được điều hòa bởi PPAR a

Hình 2.7: Bốn bước của quá trình P- oxỉ hỏa acid béo ở ty thầ

Quá trinh p- oxi hóa ở ty thể chủ yếu liên quan đến sự oxi hóa của các acid béo chuỗi ngắn (ít hơn 8 carbon), trung bình (tò 8-12 carbon) và dài (từ 12-20 carbon), là quá trình oxi hóa acid béo quan ứọng nhất

Trước khi đi vào quá trình Ị3- oxi hóa các acid béo chuyển hóa thành acyl CoA Phản ứng chuyển hóa acid béo thành acyl CoA cần được xúc tác bởi acyl synthetase [4],

Quá trình hoạt hóa acid béo chuồi dài thành acyl CoA xảy ra ở phía ngoài của màng trong ty thể, tức là khu vực giữa hai màng Còn quá trình |3- oxi hóa xảy ra ở trong ty thể, trong khi đó các acyl CoA lại không vượt qua được màng ty thể, chính vì vậy acyl CoA phải chuyển thành acyl camitin là một chất qua màng ty thể dễ dàng Phản ứng chuyển acyl CoA thành acyl camitin được xúc tác bởi camitin acyl transferase, (hình 2.8)

Hình 2.8: Quá trình vận chuyển acyl CoA qua màng ty thể bởi carnitin.

Sau khi vào trong ty thể, acyl camitin lại giải phóng ra acyl CoA và camitin Acyl CoA lúc này mới bát đầu quá ữình Ị3- oxi hóa [4^

PPAR a tham gia điều hòa các enzym như như acyl-CoA synthetase chuỗi dài xúc tác cho sự tạo thành acyl-CoA và camitin acyl transferase thông qua điều hòa quá trìnli sao chép của gen mã hóa các enzym này [56],[28],[57],

• Quá trình p-oxi hóa ở vi thể peroxy được điền hòa bởi PPAR a

Quá trình p-oxi hóa ở vi thể peroxy chủ yếu liên quan đến oxi hóa những acid béo mạch thẳng chuỗi rất dài (nhiều hơn 20 carbon), các acid béo có

nhánh 2-methyl (như acid pristanic, prostanoid, acid dicarboxylic và acid mật

là acid di- và trihydroxycoprostanoic và làm ngắn đi các acid béo chuỗi rất dài Các acyl-CoA sau khi được làm ngắn chuỗi một cách thích họp tiếp tục vào ty thể để hoàn thành quá trình Ị 3 - 0 X Ì hóa

Quá trình beta-oxi hóa ở vi thể gồm 4 bước chuyển hóa và mỗi bước được xúc tác bởi ít nhất 2 enzym khác nhau Trong con đường Ị3-O X Ì hóa ở vi thể, enzym acyl-CoA oxidase l(ACOXl) có vai trò khởi động quá trình oxỉ hóa acyl-CoA chuỗi rất dài để tạo thành trans-2-enoyl-CoA Enzym này được cảm

ứng bởi chất gắn của PPAR a.

Acyl-CoA oxidase 2 (ACOX2) xúc tác phản ứng đầu tiên của quá trình chuyển hóa các acyl-CoA mạch nhánh Enzym này không cảm ứng với những

chất gắn của PPAR a (hình 2.9)

chuỗi tìiẳng acỵl-CoA AOX

f

2-ừans-etìovl-CoA L-PBE L-hỵđroxvacyỉ-CoA^

D-PBE

3-kctọacvl-CoA

3“ketoacỵi“CoA*' thíolasí*

Verv-loog-ciiam ieitv a^yt-CoA n-2

—- — -“3-ketoacy I -CoA

SCPx Propẳoíiyì-CoA

Hình 2.9: Hai con đường Ịỉ-oxi hóa ở vi thếperoxy.

Phản ứng thứ hai và thứ ba trong con đưòng p-oxi hóa cảm ứng, phản ứng họp nước và phản ứng loại hydro của ester enoyl-CoA để tạo thành 3-

ketoacyl-CoA được xúc tác bởi một enzym có chức năng kép enoyl-CoA hydratase / L-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (L-PBE/MFP1) Phản ứng chuyển ketoacyl-CoA thành acetyl-CoA và một acyl-CoA mà ít hơn 2 nguyên

tử carbon so với phân tử ban đầu được xúc tác bởi 3-ketoacyl-CoA thiolase (PTL) Acyl-CoA ngắn hơn này tiếp tục vào chu trình p-oxi hóa, quá trình này được lặp lại khoảng 5 lần Tất cả 3 gen mã hóa ra ba enzym của hệ thống p-oxi hóa cảm ứng (ACOXl, L-PBE/MFP1, và PTL) đều được điều hòa bởi PPAR a [56],[28],[57]

Con đường oxi hóa acid béo thứ ba là con đường ĩn-oxi hóa ở lưới nội bào, có

sự tham gia xúc tác của enzym CYP4A Bước đầu tiên trong quá trình ĩn- oxi

hóa các acid béo no và không no xảy ra trong lưới nội bào tạo ra ĨC5- hydroxy acid béo, sau đó bị khử hydro tiếp để tạo ra acid dicarboxylic trong dịch bào tưong Acid dicarboxylic chuyển thành dicarboxylyl-CoA và vào trong vi thể peroxy đ ể chuyển hóa tiếp theo con đường Ị 3 - 0 X Ì hóa cảm ứng

Mặc dù tu-oxi hóa chỉ là một con đường phụ trong chuyển hóa acid béo, nhưng một lượng đáng kể acid dicarboxylic có thể được hình thành dưới những điều kiện thừa acid béo trong gan như béo phì, đái tháo đường và trong những tình trạng mà con đường oxi hóa ở ty thể không đáp ứng đủ quá trình chuyển hóa acid béo Acid dicarboxylic vừa là cơ chất cho con đưcmg p-oxi hóa ở peroxy đồng thời cũng là chất gắn cho PPAR a, nên dường như là acid

dicarboxylic gây ra sự hoạt hóa của PPAR a và điều hòa tất cả ba con đường

oxi hóa acid béo [56],[28],[57],

2.3.1.2 Vai trò của PPAR a với sự thoái hóa mỡ ở gan

Bệnh gan nhiễm mỡ là bệnh về gan phố biến nhất, nó bao gồm phạm vi hình thái học của thoái hóa mỡ ở gan và viêm gan nhiễm mỡ mà có xu hưóng

tạo xơ gan và caxinom tế bào gan Bệnh gan nhiễm mỡ xuất hiện rộng rãi, trên cả những người uống nhiều rượu và những người béo phì kèm theo hoặc không kèm theo kháng insulin Sự dư thừa năng lượng và năng lượng đốt cháy giảm là nguyên nhân chính dẫn đến dự trữ mỡ trong gan

PPAR a đóng một vai trò quan trọng trong sinh bệnh học thoái hóa mỡ gan Trong gan, sự tạo thành lipid được điều hòa bởi các tác nhân sao chép, sterol regulatory element-binding protein (SREBP-lc), carbohydrate response-element binding protein (ChREBP) và PPAR y SREBP-lc điều hòa

sự bộc lộ của các gen mã hóa các enzym trong quá trình phân hủy đường và tạo lipid, gồm có stearoyl CoA desaturase (Scd-1) và fatty acid synthase

(Fas) PPAR a cũng ảnh hưởng đến quá trình tạo lipid bởi gây tăng sao chép

gen mã hóa Scd-1 và các gen liên quan đến quá trình tạo lipid khác bởi sự

điều hòa các tác nhân sao chép cơ bản SREBP-1 và liver X receptor a

[56],[28],[57]

2.3.1.3 Vai trò của PPAR a với phản ứng viêm

Viêm là một đáp ứng bảo vệ của hệ miễn dịch của cơ thể trước sự tấn công của một tác nhân bên ngoài (vi sinh vật, tác nhân hóa, lý) hoặc của tác nhân bên trong (hoại tử do thiếu máu cục bộ) Bạch cầu có vai trò quan trọng trong các phản ứng viêm, xế bào của mô bị viêm nhiễm, tổn thương tiết ra các chất hóa học như histamin, bradykinin, prostaglandin, leukotrien B4 hấp dẫn bạch cầu di chuyến tới mô tốn thương đó đế thực bào gọi là hiện tượng hóa ứng động bạch cầu Có hai loại tế bào có khả năng thực bào; tiểu thực bào (bạch cầu đa nhân trung tính của máu), đại thực bào (bạch cầu mono của máu

di chuyển đến các mô liên kết của các cơ quan khác nhau và phát triển thànhđại thực bào mô) Quá trình thực bào chia làm ba giai đoạn:

• Giai đoạn gắn: Các vật lạ khi gặp các tế bào thực bào sẽ bị dính vào

màng tế bào nhờ các receptor bề mặt khác nhau

• Giai đoạn nuốt Màng tế bào lõm vào, chất nguyên sinh tạo ra các chân

giả bao lấy vật lạ tạo thành mọt túi kín chứa vật lạ Túi này xâm nhập vào khoang bào tương, tách khỏi màng tế bào, tào thành túi thực bào rồi trôi tự do trong bào tương

• Giai đoạn tiêm Các hạt lysosom và các hạt khác trong bào tương sẽ đến

tiếp xúc và hòa màng với túi thực bào rồi trút các enzym tiêu hóa vào túi thực bào [1],

PPAR a có vai trò giảm phản ứng viêm thông qua leukotriene B4 Leukotriene B4 (LTB4) có vai trò trong hóa ứng động bạch cầu đồng thời cũng là một chất gắn nội sinh của PPAR a Cũng giống như các chất gắn của PPAR a khác, LTB4 hoạt hóa quá trình sao chép của gen mã hóa các enzym liên quan oxi hóa acid béo LTB4 làm tăng nồng độ của các enzym này, thúc đẩy quá trình oxi hóa acid béo như LTB4, làm mất hoạt tính LTB4, làm giảm phản ứng viêm

Đại thực bào là tác nhân trung gian của phản ứng viêm trong hệ mạch và tham gia vào sự phát triển của mảng xơ vữa động mạch Trong sinh lý bệnh của bệnh xơ vữa động mạch, sự hoạt hóa PPAR a có thể cho kết quả ban đầu

là sự kết dính bạch cầu giảm, tiếp đến là các tế bào nội mô của lòng động mạch được hoạt hóa và sau đó là quá trình ức chế sự tạo thành các tế bào bọt đại thực bào biến tính bởi sự điều hòa quá trình sao chép của các gen liên quan đến vận chuyển cholesterol ngược về gan Do đó, sự hoạt hóa PPAR a

có thể có ích trong giảm bớt phản ứng viêm và đặc biệt trong sự hình thành các mảng xơ vữa động mạch

Các chất gắn của PPAR a làm giảm một cách đáng kể lượng cytokine tiền phản ứng viêm như interleukin-l(IL l), yếu tố hoạt tử TNF-a, cyclooxygenase-2 (COX2), và nitric oxide synthase cảm ứng (iNOS) bởi sự

ức chế chuyển vị của tiểu đơn vị p65 của nuclear factor K-B (NF-kB) và giảm phosphoryl hóa AP-1 [56

PPAR Ị3/Ô điều hòa chức năng sinh lý bởi hoạt động như một tác nhân sao chép được hoạt hóa bởi chất gắn hoặc thông qua những tương tác protein- protein với các tác nhân sao chép khác như NF-kB

PPAR a , PPAR Ị3/Ỗ và PPAR Y được mã hóa bởi những gen khác nhau và

có kiểu phân bố ở mô khác nhau PPAR a và PPAR y như là những chất điều

hòa quan trọng trong cân bàng glucose và lipid nội mô Mặc dù sự hiểu biết

về vai trò sinh lý của PPAR p/ô vẫn còn hạn chế, nhưng sự hoạt hóa PPAR p/ỗ bởi chất gắn có thể làm tăng chuyển hóa acid béo trong cơ xương một cách hiệu quả và điều hòa tính nhạy cảm insulin tạo ra triển vọng mới trong điều trị và phòng chống các bệnh chuyển hóa như đái tháo đường, rối loạn lipid, xơ vữa động m ạch Tuy nhiên, vai trò sinh lý của PPAR Ị3/Ỗ vẫn còn nhiều tranh cãi [53],

2.3.2.1 Vai trò trên chuyển hóa

Vai trò của PPAR p/ỗ trên quá trình chuyển hóa lipid đã được chứng minh Một mặt, PPAR p/ô có thể thúc đẩy nạp và dự trữ cholesterol, triglycerid và lipoprotein tỷ trọng rất thấp (VLDL) trong đại thực bào thông qua cảm ứng ADRP (adipocyte differentiation-related protein) Mặt khác, sự hoạt hóa PPAR Ị3/Ô gây tăng bộc lộ ABCAl và dòng cholesterol đi ra được gián tiếp bởi Apo AI [44]

PPAR p/ô gây tăng oxi hóa lipid trong cơ đặc biệt là beta-oxi hóa acid béo trong peroxisome Nghiên cứu tác dụng của chất chủ vận GW501516 của PPAR Ị3/Ỗ cho thấy những động vật béo phì giảm cân đáng kể khi được cho dùng chất này kéo dài PPAR p/ô điều hòa quá trình chuyển hóa lipid trong não thông qua điều hòa nồng độ và hoạt tính acyl-CoA synthetase 2, là một enzym quan trọng trong quá trình beta- oxi hóa ở ty thể [23]

2.3.2.2 Vai trò trên phản ứng viêm

So với PPAR a và PPAR Y, sự hiểu biết về vai trò của PPAR p/ô trong điều hòa phản ứng viêm vẫn còn hạn chế PPAR p/ô ức chế phản ứng viêm bằng nhiều cách: PPAR p/ỗ có thể điều hòa nồng độ và hoạt tính của iNOS và COX-2 trong đại thực bào, ức chế các gen liên quan đến viêm như MCP-1,

IL -lb v à MMP-9 [59]

PPAR Ị3/Ỗ liên kết với chất ức chế sao chép tế bào lympho B (BCL-6) BCL-6 là chất ức chế sự bộc lộ gen mã hóa protein hóa ứng động bạch cầu đơn nhân MCP-1 Khi không có chất gắn, PPAR Ị3/Ô gắn với BCL-6, sau đó phức hợp PPAR p/ô -BCL6 gắn vào gen liên quan đến viêm dẫn đến tăng biểu hiện gen

Ngược lại, trong sự có mặt của chất gắn PPAR |3/ô giải phóng chất ức chế BCL-6 và tương tác trực tiếp với tiểu đơn vị p65 của NF-kB, sau đó phức họp

2.3.2.3 Vai trò trên sự phát triển và nhân lên của tế hào

Trái ngược với PPAR a và PPAR Y, cả hai được tìm thấy nhiều ở gan, thận, mô mỡ còn PPAR p/5 lại có nhiều nhất trong đường tiêu hóa đặc biệt trong ruột non, ruột kết PPAR p/ô có ít ở da nhưng lại được tìm thấy với một mức rất cao trong tế bào keratin [54]

Chức năng chính của PPAR Ị3/Ô trong sự phát triển của các tế bào da vẫn còn nhiều tranh cãi Một số báo cáo cho rằng sự hoạt hóa của PPAR Ị3/Ỗ gây tăng sự phát triển tế bào và ức chế quá trình chết tế bào theo chưong trình (apoptosis) trong các tế bào da [9]

Ngược lại, những báo cáo khác lại cho rằng sự hoạt hóa PPAR p/ô bởi chất gắn gây ra sự biệt hóa cuối cùng (kết thúc quá trình biệt hóa) và ức chế

sự phát triển của tế bào Sự hoạt hóa PPAR Ị3/Ô bởi GW0742 liên quan đến sự tăng số lượng các tế bào trong pha GI và giảm số lượng tế bào trong pha s sau 2 đến 4 ngày nuôi cấy Điều này cho thấy sự hoạt hóa PPAR p/ỗ bởi GW0742 ức chế chu trình tế bào từ pha GI đến pha s và làm giảm sự nhân lên của tế bào trong dòng tế bào keratin N/TERT-1, ức chế sự phát triến của

tế bào giống như thông qua việc cảm ứng sự biệt hóa cuối cùng mà không có tác diing ức chế cơ chế gây chết tế bào theo chương trình trong keratin người

và chuột [9

Sự tăng số lượng PPAR Ị3/Ô liên quan tới sự tăng nồng độ transglutaminase-1 và những protein nhỏ giàu prolin là những dấu hiệu của quá trình biệt hóa cuối cùng của da Cơ chế điều hòa tác dụng này vẫn chưa rõ

Tuy nhiên, một thực nghiệm nuôi cấy dòng tế bào ung thư một kết khi có chất gắn GW501516 của PPAR p/ô gây ức chế cơ chế gây chết tế bào theo chương trình Được mặc nhiên công nhận rằng cơ chế gây chết tế bào theo chương trình được ức chế bởi quá trình điều hòa phụ thuộc PPAR p/ô làm giảm quá trình sao chép của gen PTEN, là gen ức chế sự phát triển khối u, nằm trên nhiễm sắc thể 10 và tăng quá trình sao chép của gen mã hóa kinase phụ thuộc 3-phosphoinositide PDK-1 và kinase liên kết với integrin ILK-1 Những thay đổi này sẽ làm tăng sự phosphoryl hóa protein kinase B (Akt) và

ức chế cơ chế gây chết tế bào theo chương trình Ngược lại, trong dòng tế bào thận sự hoạt hóa PPAR p/ô gây tăng quá trình sao chép các gen mã hóa