雌激素受體在腦內(nèi)的表達(dá)與缺血再灌注損傷

張志春，鄒萍，黃亮，鄒偉

1.遼寧師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116029；2.解放軍215醫(yī)院，遼寧 大連 116041；

3.大連大學(xué) 師范學(xué)院，遼寧 大連 116622

自1923年Allen等發(fā)現(xiàn)雌激素至今，人們對(duì)雌激素的認(rèn)識(shí)不斷加深。近年來(lái)，雌激素在中樞神經(jīng)系統(tǒng)方面的研究更是受到眾多研究者的重視。雌激素作為一種類固醇性激素，不僅具有促進(jìn)女性生殖器官發(fā)育和維持女性第二性征等生理作用，也參與內(nèi)分泌系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過(guò)程。Craig等發(fā)現(xiàn)卵巢功能的損傷與和記憶相關(guān)的腦區(qū)功能失調(diào)存在相關(guān)性[1]。也有報(bào)道指出，雌激素參與帕金森及遲發(fā)型運(yùn)動(dòng)障礙等神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生[2]。從而提示雌激素參與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)生理過(guò)程的調(diào)節(jié)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)展中具有保護(hù)作用。

雌激素通常通過(guò)與雌激素受體（estrogen recep?tor，ER）結(jié)合或介導(dǎo)不同ER間的協(xié)作而發(fā)揮效應(yīng)。雌激素與ER結(jié)合后，通過(guò)靶基因上的雌激素應(yīng)答元件（estrogen response element，ERE）調(diào)節(jié)下游基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而起到促進(jìn)神經(jīng)元生長(zhǎng)、改善記憶功能，并調(diào)控神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生和發(fā)展等作用[3]。最近膜雌激素受體由于介導(dǎo)雌激素的非基因組通路成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

腦卒中作為人類三大致死性疾病之一，嚴(yán)重威脅著人類健康。腦卒中具有發(fā)病率高、死亡率高、致殘率高、復(fù)發(fā)率高及并發(fā)癥多的特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年罹患腦卒中的患者高達(dá)200萬(wàn)，發(fā)病率達(dá)120/10萬(wàn)，致殘率高達(dá)75%。值得關(guān)注的是，腦卒中的發(fā)病具有明顯的性別差異，男性患病率高于女性，絕經(jīng)期后女性卒中發(fā)病率也明顯增高[4]，提示發(fā)病率的性別差異可能源于內(nèi)源性激素的調(diào)節(jié)，而雌激素對(duì)腦卒中的保護(hù)作用不容忽視。因此，研究腦內(nèi)雌激素受體的表達(dá)與功能，可以為腦卒中以及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的預(yù)防和治療提供新的方向。缺血再灌注模型作為與腦卒中最為相似的模型之一，常用于研究缺血損傷導(dǎo)致的神經(jīng)元死亡機(jī)制的研究。我們擬就雌激素受體不同亞型在腦內(nèi)的分布，及其在缺血再灌注損傷中的作用研究進(jìn)展做簡(jiǎn)要綜述。

1 雌激素受體在腦內(nèi)的表達(dá)

1.1 雌激素受體的分類

雌激素受體包括2大類：一類是經(jīng)典的核受體，包括ER-α和ER-β，主要位于細(xì)胞核內(nèi)，介導(dǎo)雌激素的基因組效應(yīng)，通過(guò)調(diào)節(jié)特異性靶基因的轉(zhuǎn)錄從而介導(dǎo)雌激素基因組信號(hào)通路。這一途徑被稱為雌激素的基因組作用模式或核啟動(dòng)的雌激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（nuclear initiated steroid signaling，NISS）。另一類雌激素受體是膜受體，主要定位于細(xì)胞膜上，包含經(jīng)典核受體的某些亞型，以及屬于G蛋白偶聯(lián)家族的G蛋白偶聯(lián)受體30（G protein-coupled receptor 30，GPR30）等[5]。這一途徑被稱為膜受體介導(dǎo)的快速非基因組作用模式或膜啟動(dòng)的雌激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（mem?brane initiated steroid signaling，MISS），通過(guò)第二信使系統(tǒng)發(fā)揮間接的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能。

早在1992年，科學(xué)家們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，ER-α和ER-β在雌性個(gè)體腦內(nèi)的表達(dá)高于雄性個(gè)體[6]。這2類ER共同參與了對(duì)生殖、認(rèn)知、學(xué)習(xí)記憶等多種功能的調(diào)節(jié)[7]。此外，不同亞型的ER在腦內(nèi)分布不同且介導(dǎo)的信號(hào)通路存在差異，具有腦區(qū)特異性[8]。

1.2 ER-α在腦內(nèi)的表達(dá)

目前發(fā)現(xiàn)的ER-α有3種亞型，即ER-α66、ER-α46和ER-α36。

ER-α66是最早發(fā)現(xiàn)的雌激素受體，主要定位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中，活化的ER-α66與靶基因上游雌激素反應(yīng)元件結(jié)合從而引發(fā)靶基因的轉(zhuǎn)錄，介導(dǎo)雌激素的基因組信號(hào)通路。ER-α66在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中分布廣泛，主要表達(dá)于生殖相關(guān)的腦區(qū)中，如高表達(dá)的ER-α66見(jiàn)于下丘腦、終紋床核等；但在大腦皮層、海馬、下丘腦等腦區(qū)的神經(jīng)元內(nèi)同樣發(fā)現(xiàn)有ER-α66的表達(dá)。Hojo等發(fā)現(xiàn)海馬錐體細(xì)胞上同樣存在ER-α66的表達(dá)，在誘導(dǎo)長(zhǎng)時(shí)程抑制（long term depression，LTD）和樹(shù)突棘再生中均具有重要作用，并且與ER-β協(xié)同作用從而調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)記憶的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，類雌激素藥物雷諾昔芬具有抗β-淀粉樣蛋白（Aβ）所誘導(dǎo)的神經(jīng)毒作用，而該作用是通過(guò)ER-α66所介導(dǎo)的Akt信號(hào)通路完成的。

ER-α36是近年發(fā)現(xiàn)的雌激素受體，主要定位于細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)及胞內(nèi)膜性細(xì)胞器表面，作為ER-α 66的剪切體參與多種雌激素快速反應(yīng)[9]。研究表明ER-α36廣泛表達(dá)于乳腺、卵巢及骨組織等[10-12]。近年來(lái)ER-α36成為研究熱點(diǎn)，在肝臟、呼吸道與消化道中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)ER-α36的表達(dá)[13-15]，并發(fā)現(xiàn)ER-α36與多種癌癥的發(fā)生有關(guān)[16-20]。但ER-α36在神經(jīng)系統(tǒng)的表達(dá)尚不明確。目前針對(duì)ER-α46和ER-α36在神經(jīng)系統(tǒng)領(lǐng)域的研究較少。

1.3 ER-β在腦內(nèi)的表達(dá)

Zhang等發(fā)現(xiàn)，ER-β高表達(dá)于嗅球、大腦皮質(zhì)、海馬錐體細(xì)胞、小腦浦肯野細(xì)胞、黑質(zhì)等與學(xué)習(xí)記憶和運(yùn)動(dòng)調(diào)控有關(guān)的腦區(qū)部位[21]。Herrick等利用免疫組織化學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)在新生大鼠海馬齒狀回細(xì)胞胞膜及線粒體中ER-β表達(dá)較高，表明該部位細(xì)胞核外ER-β可能與神經(jīng)干細(xì)胞的活動(dòng)相關(guān)[22]。

與ER-α不同，ER-β主要參與調(diào)節(jié)多種高級(jí)腦功能，如學(xué)習(xí)記憶和情感的產(chǎn)生等。研究表明在雄性大鼠腦內(nèi)，ER-β通過(guò)調(diào)控DNA甲基化從而影響長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（long term potentiation，LTP）效應(yīng)，進(jìn)而參與情感的產(chǎn)生[23]。此外，ER-β還參與線粒體功能的修復(fù)，在阿爾茲海默病的發(fā)生中起重要作用[24]。最新研究發(fā)現(xiàn)ER-β同樣可以定位于細(xì)胞膜上，通過(guò)介導(dǎo)膜啟動(dòng)的雌激素快速信號(hào)通路參與雌激素的神經(jīng)保護(hù)作用[25]。

1.4 GPR30在腦內(nèi)的表達(dá)

GPR30是近年研究較多的膜雌激素受體，具有7次跨膜結(jié)構(gòu)域，于1996年首次從B細(xì)胞的cDNA文庫(kù)中分離出來(lái)。Matsuda等發(fā)現(xiàn)，在新生鼠與成年大鼠的下丘腦、杏仁體、海馬和小腦等部位都有GPR30的表達(dá)，在下丘腦促性腺激素釋放激素細(xì)胞內(nèi)，GPR30參與對(duì)胞內(nèi)Ca2+的調(diào)節(jié)[26]。新近研究表明，GPR30在斑馬魚腦中的表達(dá)存在明顯性別差異[27]。除此之外，在雌激素對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)中具有重要作用。Spary等以雌性大鼠為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)在腦內(nèi)延髓腹外側(cè)區(qū)等區(qū)域，GPR30的mRNA水平隨雌激素濃度變化呈周期性變化[28]。

2 雌激素受體與缺血再灌注損傷

腦卒中亦稱腦血管意外，是由腦血流的循環(huán)障礙所引起的急性出血性腦病。腦卒中患者起病急，伴局灶性神經(jīng)功能缺失，往往因多種誘發(fā)因素致腦內(nèi)動(dòng)脈狹窄、閉塞或破裂，導(dǎo)致腦血液循環(huán)障礙，表現(xiàn)為一過(guò)性或永久性腦功能障礙。

2.1 ER-α與缺血再灌注損傷

ER-α作為經(jīng)典的雌激素受體，自發(fā)現(xiàn)以來(lái)廣受關(guān)注。Sawada等利用ER-α廣譜抑制劑ICI182780處理小鼠，發(fā)現(xiàn)缺血再灌注損傷造成的腦損傷程度明顯加重[29]；近期研究報(bào)道，經(jīng)ER-α廣譜抑制劑ICI182780處理后的雌鼠腦缺血損傷程度加深與水通道蛋白-4有關(guān)[30]。表明ER-α參與了對(duì)缺血再灌注損傷的神經(jīng)保護(hù)作用。Dubal等以ER-α缺陷型小鼠和ER-β缺陷型小鼠為研究對(duì)象，利用永久性頸總動(dòng)脈結(jié)扎法研究不同ER亞型在缺血損傷中的作用，發(fā)現(xiàn)雌激素對(duì)ER-α缺陷型小鼠皮層組織的保護(hù)作用明顯下降。也有人發(fā)現(xiàn)，雌激素通過(guò)與ER-α結(jié)合從而起到減少梗死體積、保護(hù)受損側(cè)皮層及紋狀體等部位的神經(jīng)元等作用[31]。提示我們雌激素通過(guò)ER-α信號(hào)通路發(fā)揮對(duì)皮層區(qū)缺血損傷的保護(hù)。

Nakamura等研究發(fā)現(xiàn)，雌激素可以減輕腦缺血導(dǎo)致的腦組織損傷，這種保護(hù)作用是通過(guò)ER-α介導(dǎo)的信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的[32]，但并未對(duì)具體是ER-α何種亞型做進(jìn)一步解釋。Sampei發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，ER-α66缺陷型小鼠在受到腦卒中損傷后其損傷程度并沒(méi)有產(chǎn)生顯著變化[33]，推測(cè)雌激素對(duì)卒中的神經(jīng)保護(hù)作用并不是由ER-α66介導(dǎo)的。本研究室前期體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在PC12細(xì)胞血清營(yíng)養(yǎng)剝奪模型中，ER-α36介導(dǎo)雌激素激活的MAPK/ERK，從而參與神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的雌激素保護(hù)信號(hào)通路[34]。因此，ER-α36可能參與雌激素對(duì)腦卒中損傷的保護(hù)作用。

他莫昔芬（tamoxifen，TAM）是一種類雌激素，具有拮抗ER-α66的功能，作為ER-α66的廣譜抑制劑廣泛應(yīng)用于乳腺癌的治療。Sharma等發(fā)現(xiàn)TAM預(yù)保護(hù)可以促進(jìn)海馬區(qū)抗凋亡蛋白BCL-2的表達(dá)[35]，在放射導(dǎo)致的腦組織炎癥損傷的治療中，TAM可減輕X線照射后小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化水平，降低腦血屏障通透性的破壞，促進(jìn)對(duì)腦組織的結(jié)構(gòu)重建和功能恢復(fù)。TAM還可以通過(guò)減輕脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)對(duì)腦缺血損傷發(fā)揮保護(hù)作用[36]。但TAM的神經(jīng)保護(hù)作用具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

2.2 其他ER亞型與缺血再灌注損傷

ER-β主要與學(xué)習(xí)記憶等高級(jí)腦功能相關(guān)，因此研究主要圍繞海馬展開(kāi)。Carswell等利用ER-β特異性抑制劑阻遏雌鼠體內(nèi)ER-β的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)損傷程度加深[37]。GPR30作為定位于膜上的雌激素受體，介導(dǎo)膜啟動(dòng)的雌激素快速信號(hào)通路。Lebesgue等將GPR30的配體注射入去勢(shì)后8周的雌性大鼠海馬CA1區(qū)進(jìn)行預(yù)保護(hù)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組CA1區(qū)神經(jīng)元存活率高達(dá)50%[55]。新近研究報(bào)道，在海馬中，GPR30介導(dǎo)的膜啟動(dòng)的雌激素信號(hào)通路是通過(guò)激活ERKAkt-CREB-BDNF通路實(shí)現(xiàn)的[56]。

綜上所述，雌激素受體的不同亞型在腦內(nèi)分布及其廣泛，既可以介導(dǎo)雌激素的基因組也可以介導(dǎo)其快速的非基因組效應(yīng)，對(duì)缺血再灌注造成的腦損傷起到神經(jīng)保護(hù)作用，進(jìn)一步的研究進(jìn)展將為臨床治療腦卒中提供新的方法和思路。

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