糖皮質(zhì)激素受體的分子生物學(xué)特征及其在內(nèi)耳的研究進(jìn)展*

張秀玲 綜述 佘萬(wàn)東 戴艷紅 審校

糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid, GC)已廣泛應(yīng)用于自身免疫性?xún)?nèi)耳病、突發(fā)性聾、梅尼埃病等內(nèi)耳疾病的治療[1，2]。在細(xì)胞水平GC與其受體結(jié)合，激活的受體轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)從而在靶器官發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。組織對(duì)GC的反應(yīng)主要取決于組織中糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor, GR)的含量[3]。目前GR在內(nèi)耳的作用機(jī)制及患者對(duì)GC敏感性不同的原因尚不十分明確，本文對(duì)GR的分子生物學(xué)特征以及GR在內(nèi)耳作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 人糖皮質(zhì)激素受體(hGR)

hGR廣泛分布于全身各組織器官，并且在各類(lèi)細(xì)胞中的分布密度不同。根據(jù)hGR在細(xì)胞上的分布，可分為細(xì)胞內(nèi)受體(iGR)和膜受體(mGR)[4]。人的iGR基因位于5號(hào)染色體長(zhǎng)臂3區(qū)1帶(5q31)，由10個(gè)外顯子組成，編碼777個(gè)氨基酸[5]。mGR很可能是iGR的一種被修飾的類(lèi)型[6]，mGR介導(dǎo)的特異性非基因效應(yīng)是GC發(fā)揮快速非基因組效應(yīng)的可能機(jī)制之一。

2 hGR蛋白的存在形式和生物學(xué)特征

hGR包括10個(gè)外顯子，外顯子1和部分外顯子2編碼 5′端非翻譯區(qū)序列，外顯子 2～8編碼蛋白的主體序列，外顯子9、10也分別被稱(chēng)為外顯子9α和9β，分別編碼hGRα與hGRβ不同的C末端和3′端非翻譯區(qū)序列。hGR基因經(jīng)選擇性剪接可生成五種亞型：GRα、GR β、GRγ、GRp(即GRδ)及GRA[7]。hGR的主要生理存在形式為hGRα與hGRβ，其中以hGRα為主。兩種蛋白N末端的前727位氨基酸相同，此區(qū)域包括DNA結(jié)合區(qū)和轉(zhuǎn)錄激活區(qū)；而C末端序列有所不同，這種不同導(dǎo)致hGRα可與皮質(zhì)醇結(jié)合，hGRβ因無(wú)激素結(jié)合區(qū)不與皮質(zhì)醇結(jié)合，而可與GC反應(yīng)元件(glucocorticoid response elements, GREs)結(jié)合但不能直接激活靶基因[8]。GR亞型依靠激素依賴(lài)模式通過(guò)模式轉(zhuǎn)換向靶組織傳達(dá)激素信息，GRα是介導(dǎo)GC效應(yīng)的主要受體亞型，當(dāng)兩種受體亞型存在于同一細(xì)胞時(shí)，GRβ抑制激素依賴(lài)性的GR誘導(dǎo)的基因表達(dá)，因此GRβ很可能是一種GR抑制劑[9]。

近來(lái)Yudt將編碼GRcDNA真核載體導(dǎo)入Cos21細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)GRα存在hGRα-A(777aa)和hGRα-B(751aa)兩種不同形式，hGRα-B轉(zhuǎn)錄激活活性約為hGRα-A的兩倍，同樣可抑制激活蛋白-1 (AP-1)/核因子-κB(NF-κB)的活性[10]。hGRγ是hGR第453位插入突變，外顯子3和4之間插入一個(gè)額外的精氨酸，其轉(zhuǎn)錄激活活性?xún)H為hGRα的50%，可能與GC敏感性和轉(zhuǎn)錄激活作用有關(guān)[11]，有研究提示GRγ對(duì)GC有著抑制調(diào)節(jié)作用[12]。hGRp(676αa)為hGRmRNA剪接發(fā)生異常，外顯子8被內(nèi)含子G置換所致，主要存在于在多發(fā)性骨髓瘤、急性淋巴細(xì)胞白血病(acute lymphocytic leukemia, ALL)等造血系統(tǒng)腫瘤中。由于缺乏外顯子8和9，該變異體對(duì)GC無(wú)結(jié)合活性，但可增強(qiáng)hGRα的轉(zhuǎn)錄激活活性[13]。

3 GR在GC抵抗中的作用

3.1hGRα /hGR β比例的失衡 正常情況下人體大多數(shù)細(xì)胞中GRα占主導(dǎo)地位，GRβmRNA水平遠(yuǎn)低于GRαmRNA，僅占總GRmRNA的0.12%～0.13%，在某些病理狀態(tài)下GRβ表達(dá)增加[14]。既往研究結(jié)果提示，在不同種類(lèi)的細(xì)胞中對(duì)GC反應(yīng)性起關(guān)鍵作用的是hGRβ與hGRα表達(dá)的比例，高比例與GC敏感有關(guān)，而低比例與GC抵抗的發(fā)生有關(guān)[15]。

3.2hGR基因突變 hGR基因中的點(diǎn)突變、非編碼序列的改變、染色體缺失或其它變化，均可能會(huì)損傷GR作用的分子機(jī)制，改變GR對(duì)GC的敏感性。Bray等[5]總結(jié)了hGR染色體基因突變與GC抵抗的聯(lián)系,發(fā)現(xiàn)涉及GR基因的15種錯(cuò)義、3種無(wú)義密碼子、3種移碼、1種接合位點(diǎn)、2種選擇性接合突變和16種多態(tài)現(xiàn)象。hGR基因突變除產(chǎn)生無(wú)功能的GR外，也可導(dǎo)致GR數(shù)量減少。hGR基因多態(tài)性可導(dǎo)致相關(guān)細(xì)胞因子(如IL-4)或各種誘導(dǎo)GC抵抗的關(guān)鍵分子過(guò)度表達(dá),導(dǎo)致抵抗[16]。

3.3GC對(duì)GR的調(diào)節(jié) 短期小劑量應(yīng)用GC可使GR上調(diào)，而長(zhǎng)期大劑量應(yīng)用GC會(huì)引起GR下調(diào),這一負(fù)調(diào)節(jié)現(xiàn)象已在體外培養(yǎng)細(xì)胞和完整動(dòng)物中被證實(shí)[17]，并且被認(rèn)為是一種保護(hù)機(jī)制，可以使機(jī)體避免長(zhǎng)期暴露在GC中而產(chǎn)生的毒性作用。GC對(duì)GR的負(fù)調(diào)節(jié)發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和翻譯等多個(gè)水平。其可能的參與機(jī)制有：①GR基因表達(dá)的抑制可能不依賴(lài)于啟動(dòng)子而是啟動(dòng)子之外的序列，GR與DNA或mRNA結(jié)合，減少mRNA的產(chǎn)生或降低其穩(wěn)定性及可翻譯性[18]；②GC影響GR的循環(huán)；③GC結(jié)合GR后縮短GR的半衰期，促使其磷酸化通過(guò)蛋白酶途徑使其降解[19]。

研究已證實(shí)GC能夠下調(diào)GRα的表達(dá)[20]，而GC對(duì)GRβ調(diào)節(jié)的報(bào)道則不盡相同。劉宇健[21]等在多種細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)GC對(duì)GRα和GRβ的mRNA的表達(dá)均有明顯的下調(diào)作用，且具有劑量依賴(lài)性和時(shí)間依賴(lài)性特點(diǎn)。而郁博[22]等的研究結(jié)果顯示：GC能夠上調(diào)HaCaT細(xì)胞GRβ的表達(dá)，且呈作用時(shí)間和劑量依賴(lài)性效應(yīng)。

3.4細(xì)胞因子對(duì)GR的調(diào)節(jié) 某些促炎細(xì)胞因子(IL-1β與TNF-α等)可通過(guò)活化轉(zhuǎn)錄因子,包括AP-1、NF-κB和信號(hào)傳導(dǎo)子及轉(zhuǎn)錄激活因子等，上調(diào)GR表達(dá)水平,因此炎癥性疾病患者的GR水平可能高于正常對(duì)照者[23]。Torrego等[24]發(fā)現(xiàn)IL-2和IL-4可以抑制GR的核轉(zhuǎn)運(yùn)使GC敏感性減低，而單獨(dú)用IL-2或IL-4則不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象；并且INF-γ在改變IL-2和IL-4對(duì)GR核轉(zhuǎn)運(yùn)的抑制以及維持GC敏感性方面起著重要作用。近年來(lái)，有學(xué)者進(jìn)一步研究了細(xì)胞因子對(duì)于GR亞型表達(dá)的調(diào)節(jié)作用。用IL-2和IL-4[25]刺激肺成纖維細(xì)胞可導(dǎo)致GRβ表達(dá)增多和GC抵抗；TNF-α、IL-1還能不成比例地升高GRβ和GRα的水平，使GRβ發(fā)揮顯性負(fù)相關(guān)作用[26]。由于GRβ蛋白的半衰期是GRα蛋白的2倍，因此GRβ相對(duì)于GRα不成比例的堆積，也是導(dǎo)致GC抵抗的原因之一。但Torrego[24]等用IL-2和IL-4聯(lián)合刺激PBMC后檢測(cè)GRβ其表達(dá)并沒(méi)有增多，作者認(rèn)為不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果的出現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)方法的不同有關(guān)。

4 內(nèi)耳GR的研究

4.1GR在內(nèi)耳的分布 GR在內(nèi)耳的神經(jīng)性和非神經(jīng)性組織中均有分布，且具有分布不均衡的特點(diǎn)。Rarey等[27]用ELISA的方法檢測(cè)人內(nèi)耳組織，發(fā)現(xiàn)GR廣泛分布于內(nèi)耳，在耳蝸的密度大于前庭。在耳蝸，其密度由高到低為螺旋韌帶、Corti器、血管紋。在前庭感覺(jué)上皮區(qū)域，壺腹嵴和橢圓囊斑有較高密度，球囊斑密度較低；非感覺(jué)上皮區(qū)域，半規(guī)管密度高，壺腹暗細(xì)胞和橢圓囊后壁密度低。Shimazaki等[28]運(yùn)用免疫組化技術(shù)檢測(cè)豚鼠內(nèi)耳GR的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)GR在螺旋韌帶的Ⅲ型纖維細(xì)胞中表達(dá)最多，耳蝸的毛細(xì)胞和前庭的感覺(jué)細(xì)胞的GR較少，Corti器的支持細(xì)胞和前庭感覺(jué)上皮下層分布較多，螺旋神經(jīng)節(jié)、前庭神經(jīng)節(jié)和內(nèi)淋巴囊也有較多GR分布，與上述結(jié)果類(lèi)似。

4.2聲創(chuàng)傷后內(nèi)耳GR的改變 Terunuma等[29]在聲損傷對(duì)豚鼠耳蝸GRmRNA影響的研究中發(fā)現(xiàn)：聲創(chuàng)傷時(shí)耳蝸蝸軸和中間部的GRmRNA水平無(wú)明顯改變，而螺旋韌帶和血管紋處GRmRNA明顯減少，而且不同強(qiáng)度的聲刺激對(duì)GRmRNA的影響程度不同。正常情況下螺旋韌帶處的螺旋隆凸GRmRNA高表達(dá)，給予120 dB SPL聲刺激即刻、2小時(shí)或130 dB SPL聲刺激2小時(shí)、6小時(shí)時(shí)GRmRNA明顯減少。GRmRNA的減少通常會(huì)引起GR表達(dá)的下調(diào)，但在給予110 dB SPL聲刺激時(shí)GRmRNA的減少對(duì)GR的水平卻沒(méi)有影響。Tahera等[30]發(fā)現(xiàn)，聲創(chuàng)傷使內(nèi)源性GC增加、螺旋神經(jīng)節(jié)GR轉(zhuǎn)錄減少和NF-κB活性增加，并且螺旋韌帶處GR mRNA的減少很可能是由于升高的GC介導(dǎo)了GR的負(fù)調(diào)節(jié)。另外，Tahera等在實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)毛細(xì)胞的丟失而出現(xiàn)了樹(shù)突水腫或螺旋神經(jīng)節(jié)的變化，提示代謝紊亂是聲刺激造成損傷的主要原因。而GR表達(dá)水平的改變影響著內(nèi)耳的代謝系統(tǒng)，GR與GC結(jié)合后能夠影響前庭膜、半規(guī)管上皮Na+、K+通道，進(jìn)而影響內(nèi)耳淋巴液的Na+、K+濃度，細(xì)胞的滲透壓以及內(nèi)淋巴的水平衡[31，32]。

4.3GR在低強(qiáng)度應(yīng)激介導(dǎo)的內(nèi)耳保護(hù)中的作用 預(yù)先給研究對(duì)象低強(qiáng)度的急性應(yīng)激包括束縛應(yīng)激(restraint stress, RS)、熱激、噪聲習(xí)服(sound conditioning)[29]等，可以對(duì)后續(xù)的高強(qiáng)度的聲刺激引起的損傷起到保護(hù)作用。這些低強(qiáng)度的急性應(yīng)激能夠刺激HPA(下丘腦-重體-腎上腺)軸釋放GC進(jìn)而在聲創(chuàng)傷中起到保護(hù)作用[30]。RS介導(dǎo)的保護(hù)性反應(yīng)是通過(guò)激活GR并且抑制損傷誘導(dǎo)的NF-κB下調(diào)而起作用的。聯(lián)合應(yīng)用GC抑制劑美替拉酮(metyrapone, MET)和GR拮抗劑 RU486能夠使RS的保護(hù)作用消失，進(jìn)一步證明了RS誘導(dǎo)的GR激活是由升高的GC啟動(dòng)的。Tahera等[33]在研究噪聲習(xí)服對(duì)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的保護(hù)作用時(shí)發(fā)現(xiàn)：噪聲習(xí)服能夠降低聽(tīng)覺(jué)刺激的水平并且能減少聲創(chuàng)傷造成的繼發(fā)損傷，在小鼠，噪聲習(xí)服通過(guò)激活HPA軸改變GR在室旁核和螺旋神經(jīng)節(jié)的表達(dá)來(lái)減少聲創(chuàng)傷造成的繼發(fā)損傷。其可能的保護(hù)機(jī)制是：①阻止聲創(chuàng)傷誘導(dǎo)的GR降解；②通過(guò)螺旋神經(jīng)節(jié)的受體共活化物(steriod receptor Co-activator-1, SCR-1)啟動(dòng)GR的活性[33]。

4.4影響內(nèi)耳GR表達(dá)的其它因素 除上述影響內(nèi)耳GR表達(dá)的因素外，內(nèi)耳GR的量還隨年齡的變化而變化。Zou等[34]通過(guò)應(yīng)用多克隆抗體檢測(cè)出生后大鼠耳蝸GR表達(dá)的情況發(fā)現(xiàn)，GR在內(nèi)耳的表達(dá)有組織特異性和年齡特異性，GR在螺旋韌帶的表達(dá)在出生后7天開(kāi)始，在14天到21天表達(dá)量明顯增加，21天以后達(dá)到成年水平，而螺旋緣、螺旋神經(jīng)節(jié)、Corti器、耳蝸神經(jīng)等處的GR表達(dá)則沒(méi)有明顯的年齡依賴(lài)性。

本文綜述了hGR的生物學(xué)特征、影響GR表達(dá)的因素及GR在應(yīng)激和聲損傷導(dǎo)致內(nèi)耳損傷中的作用，GR表達(dá)異常與GC抵抗密切相關(guān)。部分突聾患者對(duì)GC不敏感，GR及其亞型在內(nèi)耳表達(dá)的研究有助于預(yù)測(cè)內(nèi)耳疾病患者的GC敏感性，防止GC的無(wú)效使用并及時(shí)采取其他措施。

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