雌激素對(duì)膽固醇代謝影響的研究進(jìn)展

徐 樂,鄒世恩

(復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院，上海 200090)

膽固醇代謝的平衡對(duì)維持細(xì)胞正常功能與系統(tǒng)穩(wěn)定十分重要，其代謝的紊亂與心血管疾病等許多疾病的發(fā)生密切相關(guān)[1]。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，與同齡男性相比，絕經(jīng)前女性更不容易發(fā)生心血管疾病[2]；絕經(jīng)后女性患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加[3]。近年研究也證明了雌激素具有心血管保護(hù)作用[4]。種種證據(jù)表明雌激素對(duì)膽固醇代謝起著重要的調(diào)節(jié)作用，外源性雌激素的應(yīng)用可能會(huì)給膽固醇代謝紊亂相關(guān)疾病提供新的治療思路。本文將對(duì)雌激素及其受體在膽固醇代謝各個(gè)過程中的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行回顧與展望(涉及到的過程如圖1)。

1 雌激素及其受體概述

雌激素是一種類固醇激素，主要是由雌性動(dòng)物的卵巢分泌產(chǎn)生。人體內(nèi)的雌激素包括雌酮、雌二醇和雌三醇，其中雌二醇是發(fā)揮生理作用的主要雌激素，其次是雌酮、雌三醇[5]。雌激素通過結(jié)合雌激素受體激活轉(zhuǎn)錄過程和(或)信號(hào)事件，從而控制基因表達(dá)。雌激素受體可分為兩大類：(1)經(jīng)典核受體家族:包括雌激素受體α(estrogen receptor α,ERα)和雌激素受體β(estrogen receptor β,ERβ)；(2)膜受體家族：G蛋白偶聯(lián)受體30(estrogen receptor G protein-coupled receptor 30,GPR30)[6]。

2 膽固醇代謝概述

膽固醇是構(gòu)成生物膜的重要組成成分，同時(shí)是合成具有重要生物學(xué)功能的固醇化合物的前體物質(zhì)[7]。膽固醇代謝是指膽固醇在機(jī)體內(nèi)合成、利用及轉(zhuǎn)化的一系列過程，主要包括膽固醇的生物合成、攝取、外流、酯化及轉(zhuǎn)化等過程[8]，其中任何一個(gè)過程的異常都可能導(dǎo)致膽固醇代謝的失衡，這不僅可導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)生，還會(huì)增加神經(jīng)退行性疾病及癌癥等多種疾病發(fā)生的概率[9-11]。在哺乳動(dòng)物中，膽固醇水平受到嚴(yán)格調(diào)控，主要是受到固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2(sterol regulatory element-binding protein 2,SREBP2)和肝臟X受體(liver X receptors，LXRs)兩個(gè)家族的轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控，它們分別控制著機(jī)體膽固醇的供應(yīng)和去除[12]。SREBP2激活后主要促進(jìn)其下游靶分子3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMGCR)mRNA的表達(dá)。LXRs的主要下游靶分子為膽固醇7α-羥化酶(cholesterol 7α-hydroxylase,CYP7A1)和ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ATP-binding cassette,ABC)家族的成員ABCA1、ABCG1、ABCG5及ABCG8等[13]。

3 雌激素對(duì)膽固醇代謝的影響

3.1 膽固醇的合成與攝取 生物體內(nèi)的膽固醇來自于食物及自身膽固醇的生物合成，其中機(jī)體自身膽固醇的生物合成是體內(nèi)膽固醇的主要來源[14]。

3.1.1 雌激素與膽固醇攝取 小腸是機(jī)體攝取外源性膽固醇的場(chǎng)所，小腸吸收的膽固醇主要來自于飲食，還有一部分來自于腸黏膜脫落的腸細(xì)胞和肝臟排泄的膽汁酸[15]。小腸上皮細(xì)胞頂端存在尼曼匹克C1樣蛋白1(Niemann-Pick C1-Like 1,NPC1L1)，是參與小腸膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)攝取的重要蛋白[16]，機(jī)體通過腸上皮細(xì)胞頂端的NPC1L1吸收腸道中的膽固醇，吸收的膽固醇被酯化后用于合成乳糜微粒，然后以乳糜微粒的形式被肝臟吸收[8]。研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物腸道對(duì)膳食脂質(zhì)的吸收存在性別差異，雌鼠往往比雄鼠表現(xiàn)出更低的腸道脂質(zhì)吸收，雌激素對(duì)腸道的脂質(zhì)吸收具有調(diào)節(jié)作用[17]。研究顯示，β-雌二醇通過作用于ERβ和GPR30可使雙側(cè)卵巢切除(ovariectomized,OVX)的Apo E-/-小鼠腸上皮細(xì)胞中NPC1L1 mRNA表達(dá)顯著降低，β-雌二醇可通過ERβ和GPR30激活PI3K/AKT信號(hào)通路來調(diào)節(jié)腸道功能，從而減少膽固醇的累積，緩解絕經(jīng)后的血脂異常[18]。雌激素對(duì)腸道外源性膽固醇的攝取起著不可忽視的調(diào)節(jié)作用，有望成為動(dòng)脈粥樣硬化等心血管疾病的新治療靶標(biāo)。但目前相關(guān)研究較少，關(guān)于雌激素對(duì)腸道外源性膽固醇攝取調(diào)控的分子機(jī)制還需進(jìn)一步探究。

除了腸上皮細(xì)胞可從腸道中攝取外源性膽固醇外，外周組織細(xì)胞可通過低密度脂蛋白受體(low-density lipoprotein cholesterol receptor,LDLR)攝取循環(huán)中的低密度脂蛋白(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)供機(jī)體細(xì)胞利用，這也是機(jī)體調(diào)節(jié)膽固醇水平穩(wěn)定的重要途徑[8]，LDLR水平下降可使循環(huán)中LDL-C水平升高。雌激素對(duì)心血管系統(tǒng)具有保護(hù)作用，但具體機(jī)制還不清楚，普遍認(rèn)為雌激素可通過促進(jìn)LDLR表達(dá)降低循環(huán)中LDL水平[19]。目前關(guān)于雌激素對(duì)LDLR表達(dá)的調(diào)控效應(yīng)仍存爭(zhēng)議。有研究顯示，雌激素并未增加ApoE-/- OVX小鼠肝臟中LDLR表達(dá)[19]。但是更多的研究?jī)A向于雌激素對(duì)LDLR的表達(dá)有促進(jìn)作用，如雌激素增加了高脂肪飲食喂養(yǎng)的OVX小鼠肝臟LDLR表達(dá)，并且這種作用是通過抑制LDLR的負(fù)向調(diào)控因子前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶9型(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9)實(shí)現(xiàn)的[20]。有研究報(bào)道，17β-雌二醇通過激活GPR30/PLC通路抑制PCSK9介導(dǎo)的HepG2細(xì)胞中LDLR降解[21]。還有研究發(fā)現(xiàn)，植物雌激素白藜蘆醇可通過作用于ERα降低PCSK9表達(dá)，將ERα基因沉默后這種作用消失[22]。

3.1.2 雌激素與膽固醇生物合成 除了成年動(dòng)物的腦組織和成熟紅細(xì)胞外，幾乎所有的組織細(xì)胞都可合成膽固醇，且肝臟是膽固醇合成的主要場(chǎng)所。HMGCR是該過程的限速酶，而SREBP2是膽固醇生物合成的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，SREBP2可與HMGCR基因啟動(dòng)子區(qū)域的固醇調(diào)節(jié)元件位點(diǎn)結(jié)合，正向調(diào)控HMGCR的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)膽固醇的生物合成[8]。

根據(jù)STRAW分期，可將性成熟女性的生命周期分為生殖期、絕經(jīng)過渡期和絕經(jīng)后期三個(gè)階段[23]。既往研究表明，絕經(jīng)后膽固醇代謝紊亂與雌激素水平下降相關(guān)，但關(guān)于雌激素可否調(diào)節(jié)膽固醇的生物合成尚存爭(zhēng)議。有研究顯示，選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑(SERMs)他莫昔芬、雷洛昔芬和托瑞米芬均增加了HepG2和MCF-7細(xì)胞中SREBP2 mRNA表達(dá)從而促進(jìn)了膽固醇的生物合成，但這種作用并不依賴于雌激素受體[12]。研究顯示，外源性給予雌二醇，肝細(xì)胞中SREBP2 mRNA表達(dá)增加，這種作用呈劑量依賴性并且可被雌激素受體拮抗劑所阻斷，SREBP2基因的啟動(dòng)子區(qū)域存在一個(gè)有功能的雌激素反應(yīng)元件(一種ERα的結(jié)合位點(diǎn))，雌激素可通過ERα特異性結(jié)合到該位點(diǎn)上并誘導(dǎo)SREBP2轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控膽固醇的生物合成[24]。

近年研究發(fā)現(xiàn)，除雌激素外卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)，F(xiàn)SH也參與了絕經(jīng)相關(guān)的膽固醇代謝紊亂[25-26]。趙家軍等研究發(fā)現(xiàn)，阻斷FSH可通過抑制肝臟膽固醇的生物合成降低血清膽固醇，OVX小鼠腹腔注射外源性FSH，建立FSH升高的小鼠模型，外源性補(bǔ)充雌激素(E2)以維持雌激素在正常水平。此項(xiàng)研究結(jié)果顯示，F(xiàn)SH可通過與肝臟FSH受體(follicle-stimulating hormone receptors,FSHRs)結(jié)合來激活Gi2α/β-arrestin-2/Akt通路，該通路可抑制FoxO1(SREBP2轉(zhuǎn)錄的負(fù)向調(diào)控分子)與SREBP2啟動(dòng)子的結(jié)合，從而降低FoxO1對(duì)SREBP2基因轉(zhuǎn)錄的抑制作用，這種作用導(dǎo)致SREBP2表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)HMGCR的初始轉(zhuǎn)錄和膽固醇的從頭生物合成，導(dǎo)致膽固醇的累積[26]。

綜上所述，雌激素參與膽固醇生物合成的調(diào)節(jié)，并且這種作用可能是通過雌激素-ERα-SREBP2這一途徑來實(shí)現(xiàn)的。此外，關(guān)于雌激素與卵泡刺激素在調(diào)節(jié)膽固醇的生物合成這方面是否存在交互作用還需進(jìn)一步探究，在研究雌激素對(duì)膽固醇生物合成的作用時(shí)要考慮到排除FSH因素的影響。

3.2 雌激素與膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn) 除了肝細(xì)胞、腎上腺細(xì)胞和性腺細(xì)胞除外，機(jī)體的大多數(shù)細(xì)胞無法分解代謝多余的膽固醇[27]，因此將多余的膽固醇排出細(xì)胞或以膽固醇酯的形式儲(chǔ)存對(duì)維持機(jī)體膽固醇代謝的穩(wěn)態(tài)十分重要。膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)(reverse cholesterol transport,RCT)是機(jī)體清除多余膽固醇的一種重要機(jī)制，LXRs是該過程中的重要調(diào)節(jié)因子，LXRs是核受體超家族中的一員[28]，被激活后會(huì)促進(jìn)膽固醇的肝排泄，降低機(jī)體的膽固醇攝取，促進(jìn)膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化，總的效應(yīng)是促進(jìn)體內(nèi)膽固醇向外排出[13]。在分子層面上，LXRs被激活后會(huì)上調(diào)ABCA1、ABCG1、ABCG5及ABCG8基因表達(dá)以促進(jìn)膽固醇的排出。其中ABCA1、ABCG1介導(dǎo)外周細(xì)胞中的膽固醇外流到高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)[29]，而ABCG5、ABCG8則介導(dǎo)膽固醇從肝臟分泌到膽汁中[30]。此外，LXR還可通過誘導(dǎo)膽汁酸合成途徑中的限速酶CYP7A1表達(dá)，促進(jìn)膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化[31]。有研究顯示，在膽固醇代謝相關(guān)基因的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子區(qū)域，分別存在著ERα和LXRα的結(jié)合位點(diǎn)且兩者的結(jié)合區(qū)域存在部分重疊，當(dāng)高水平的雌激素促進(jìn)ERα與靶基因上相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合后，促進(jìn)LXRα與靶基因的結(jié)合并使這種結(jié)合變得更加緊密，進(jìn)而促進(jìn)LXRα靶基因的轉(zhuǎn)錄[32]。上述結(jié)果表明ERα和LXRα在調(diào)節(jié)肝臟膽固醇代謝中存在著相互作用，ERα似乎可提高LXRα對(duì)靶基因的轉(zhuǎn)錄活性，但目前關(guān)于雌激素對(duì)LXR自身表達(dá)水平的影響尚未有明確的定論。

RCT包括膽固醇外流、酯化及轉(zhuǎn)化等過程。關(guān)于雌激素對(duì)卵磷脂膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶-LCAT所介導(dǎo)的膽固醇酯化調(diào)節(jié)的相關(guān)報(bào)道較少，以下將重點(diǎn)討論雌激素在膽固醇的外流與轉(zhuǎn)化中的作用。

3.2.1 雌激素與膽固醇的外流 雌激素在RCT早期階段即膽固醇外流中的具體作用尚不明確。有研究發(fā)現(xiàn)，雌激素通過作用于肝臟ERα在肝臟RCT的調(diào)節(jié)中起著重要的作用，肝臟ERα缺乏小鼠的膽固醇外流的能力降低[33]。也有研究發(fā)現(xiàn)，雌激素受體GPR30被激活后會(huì)促進(jìn)肝臟ABCG5和ABCG8 mRNA的表達(dá)，從而促進(jìn)由ABCG5、ABCG8介導(dǎo)的肝臟膽固醇向膽汁的外流[34]。也有研究顯示，對(duì)于絕經(jīng)前女性，血漿雌激素濃度與膽固醇外流能力無關(guān)，但對(duì)于患有多囊卵巢綜合征(雌激素水平降低的狀態(tài))的絕經(jīng)前患者，膽固醇外流能力降低與雌激素水平下降有關(guān)，而在絕經(jīng)后的婦女中，雌激素替代療法可有效地增加膽固醇外排能力[35-36]。此外，最近一項(xiàng)研究表明，血清雌二醇水平與脂肪組織膽固醇外流直接相關(guān)，但這種關(guān)系可能存在性別差異[37]。目前為止，關(guān)于雌激素在膽固醇外流中的具體作用尚未得出一致的看法。

3.2.2 雌激素與膽固醇的轉(zhuǎn)化 膽固醇的轉(zhuǎn)化是指膽固醇被代謝成膽汁酸排出體外的過程,在肝內(nèi)被轉(zhuǎn)化成膽汁酸是膽固醇在體內(nèi)代謝的主要去路，CYP7A1是膽汁酸合成經(jīng)典途徑的限速酶，對(duì)其表達(dá)量的調(diào)控影響膽固醇代謝的穩(wěn)態(tài)[38]。

研究報(bào)道，雌激素可通過降低CYP7A1表達(dá)來降低肝臟膽汁酸的合成。在一項(xiàng)雌激素是否促進(jìn)膽結(jié)石形成的研究中發(fā)現(xiàn)[34]，GPR30的激動(dòng)劑G-1顯著降低了卵巢切除小鼠(OVX)野生型和ERα-/-小鼠肝臟中CYP7A1表達(dá)，但沒有降低GPR30-/-小鼠肝臟中CYP7A1表達(dá)，這表明GPR30被激活后可通過減少CYP7A1表達(dá)來降低膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化。

4 不足與展望

雌激素可通過作用于不同的雌激素受體對(duì)機(jī)體膽固醇代謝的不同過程發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，總的效應(yīng)是降低機(jī)體內(nèi)膽固醇水平，以便維持機(jī)體組織細(xì)胞中膽固醇水平的動(dòng)態(tài)平衡。這為應(yīng)用雌激素治療膽固醇紊亂相關(guān)疾病提供了新的思路，但雌激素替代療法可能增加患者患乳腺癌、血栓等疾病的風(fēng)險(xiǎn)，因而限制了外源性雌激素在這方面的應(yīng)用。目前雌激素在膽固醇代謝中的作用機(jī)制仍不完全清楚，將來如果可以研究清楚雌激素對(duì)膽固醇代謝調(diào)控的具體通路，有望可通過選擇性激動(dòng)該通路來達(dá)到治療疾病的目的而盡可能降低甚至消除雌激素替代治療所帶來的副作用。