雌激素受體信號通路與子癇前期的關(guān)系

胡悅，盛紅娜，梁美育，范卓然，華紹芳

子癇前期（pre-eclampsia，PE）是與妊娠相關(guān)的多系統(tǒng)疾病，表現(xiàn)為妊娠20 周后發(fā)生的高血壓、蛋白尿、肝腎功能損害和胎盤功能障礙等癥狀，嚴(yán)重危及母胎生命安全，始終是圍產(chǎn)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。盡管PE 的確切病理生理機(jī)制尚未明晰，但胎盤植入及功能異常在其發(fā)生發(fā)展中的作用得到普遍認(rèn)可。作為內(nèi)分泌器官，胎盤釋放類固醇激素發(fā)揮著重要的內(nèi)分泌、旁分泌和自分泌調(diào)節(jié)作用，影響滋養(yǎng)細(xì)胞生長、分化以及絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞對子宮血管內(nèi)皮的侵襲[1]。研究顯示，PE 患者胎盤組織的雌激素水平明顯降低[2]，雌激素調(diào)節(jié)作用的發(fā)揮依賴于雌激素受體（estrogen receptor，ER）及其下游信號通路的介導(dǎo)。現(xiàn)就ER 及其信號通路與PE 的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 ER 及其信號通路在妊娠期中的作用

胎盤作為維持妊娠和胎兒生長的主要內(nèi)分泌器官，可釋放雌激素、孕激素以及雄激素等多種類固醇激素，這些激素發(fā)揮著重要的旁分泌和自分泌調(diào)節(jié)作用，影響胎盤滋養(yǎng)層的生長和分化、胎盤血管的形成和成熟以及絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲作用[3]。

妊娠期間，雌激素主要通過母體和胎兒腎上腺產(chǎn)生的雄激素前體在胎盤中轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，妊娠足月女性血漿17β-雌二醇水平約是非妊娠女性的100 倍，雌激素可增加一氧化氮（nitric oxide，NO）產(chǎn)生以及血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和胎盤生長因子（placental growth factor，PlGF）等血管生成因子水平，而腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的合成受抑制[2]，從而促進(jìn)血管舒張和新生血管形成。

雌激素通過與ER 結(jié)合介導(dǎo)信號傳導(dǎo)事件和（或）激活轉(zhuǎn)錄過程調(diào)控靶基因表達(dá)水平，其通過ER復(fù)合物與基因啟動子特定序列直接結(jié)合稱為基因組效應(yīng)，不涉及與DNA 直接結(jié)合的調(diào)控機(jī)制則稱為非基因組效應(yīng)[4]。ER 可存在于細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核中，分為核受體和膜性受體兩類。ERα 和ERβ 是經(jīng)典的核受體，與雌激素結(jié)合后，核受體二聚體化并結(jié)合靶基因啟動子中的雌激素反應(yīng)元件（estrogen response element，ERE）繼而開始轉(zhuǎn)錄[1]。另一類膜性受體主要包括經(jīng)典的核受體膜性成分以及G 蛋白耦聯(lián)雌激素受體1（G protein-coupled estrogen receptor 1，GPER1），通常涉及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的激活，通過細(xì)胞內(nèi)第二信使和信號級聯(lián)的蛋白質(zhì)激酶導(dǎo)致基因表達(dá)的間接變化[4]。ERα 主要在垂體、腎臟以及男性和女性生殖系統(tǒng)（如附睪、睪丸、子宮、卵巢和乳房）中表達(dá)，ERβ 在生殖系統(tǒng)和大腦中廣泛表達(dá)，而GPER1在全身器官廣泛表達(dá)[5]。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著妊娠進(jìn)展，子宮動脈和胎盤中各種形式的ER 表達(dá)水平均有增加，而持續(xù)的雌激素刺激則與局部ER 維持或上調(diào)有關(guān)。例如，切除卵巢的綿羊子宮動脈內(nèi)皮細(xì)胞中ERβ 表達(dá)下降，而雌激素治療則顯著增加子宮動脈內(nèi)皮細(xì)胞中ERα 表達(dá)[6]；雌激素還可上調(diào)GPER1 在妊娠早期絨毛外滋養(yǎng)層和胎盤絨毛外外植體來源的HTR8/SVneo 細(xì)胞中的表達(dá)水平[7]。

PE 是以血管內(nèi)皮損傷為特征的全身性疾病，母體血管內(nèi)皮功能受損、血管生成因子和抗血管生成因子平衡紊亂以及NO 合成缺乏等是較為公認(rèn)的發(fā)病機(jī)制[2]。研究發(fā)現(xiàn)PE 患者體內(nèi)雌激素水平降低，其誘導(dǎo)和維持子宮血管舒張功能的減弱可能是參與PE 發(fā)病的重要環(huán)節(jié)[8]。

2 ER 及其信號通路參與細(xì)胞生物學(xué)行為的調(diào)節(jié)

目前認(rèn)為雌激素及其信號通路介導(dǎo)細(xì)胞增殖及侵襲過程，不僅在PE 中可發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，雌激素還廣泛參與卵巢癌、乳腺癌及子宮內(nèi)膜癌等腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，其對腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲能力的影響是由ER 介導(dǎo)的[9]。在正常乳腺和卵巢組織中，ERα 低表達(dá)而ERβ 高表達(dá)，但在乳腺腫瘤或上皮性卵巢癌中，ERα 高表達(dá)而ERβ 低表達(dá)，ERβ 基因表達(dá)缺失可能是雌激素依賴性腫瘤進(jìn)展的關(guān)鍵步驟[10]，而ERα則可能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲。研究顯示，三陰性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）介導(dǎo)雌激素作用的ER 為GPER1，GPER1 高表達(dá)患者無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移生存期（distant metastasis-free survival，DMFS）顯著縮短[11]；敲除GPER1 基因后TNBC 細(xì)胞侵襲能力下降，而選擇性ERβ 激動劑的抗侵襲作用以及ERα 拮抗劑他莫昔芬的療效明顯增強(qiáng)[12]。這些結(jié)果表明ER 表達(dá)異常在調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞侵襲能力中發(fā)揮重要作用。ER 介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)通路如何在細(xì)胞侵襲和抗侵襲過程中發(fā)揮作用，機(jī)制尚不完全明確。ERα 被認(rèn)為是與乳腺癌發(fā)展最具相關(guān)性的受體，ERα 激活可上調(diào)癌基因（如MYC、Bcl-2）、細(xì)胞周期蛋白D1、叉頭框蛋白M1（forkhead box M1，F(xiàn)OXM1）、cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白1（cAMP response element binding protein 1，CREB1）或雙調(diào)蛋白、胰島素樣生長因子-1（insulinlike growth factor-1，IGF-1）和趨化因子12（C-X-C motif ligand 12，CXCL12）等因子的表達(dá)水平，而這些因子可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[13]，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮作用。GPER1 水平升高可通過上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）、VEGF 和內(nèi)皮標(biāo)志物CD34 的表達(dá)水平而與乳腺癌的不良預(yù)后相關(guān)[14]。雌激素可通過激活磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋 白 激 酶B（protein kinase B，Akt）信號通路上調(diào)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞DNA2（DNA 復(fù)制腺苷三磷酸依賴性解旋酶/核酸酶）表達(dá)；在富含ER 的乳腺癌和卵巢癌細(xì)胞中，DNA2 呈現(xiàn)高表達(dá)，腫瘤惡性程度升高，這種作用可被ER 抑制劑加以阻斷，證實(shí)了ER 在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用[15]。隨著對ER 研究的深入，不同ER 亞型在腫瘤發(fā)病中的作用越來越受到關(guān)注。卵巢癌研究顯示，ERβ1 與更高的總生存期（overall survival，OS）和無進(jìn)展生存期（progression-free survival，PFS）相關(guān)，而ERβ2 和ERβ5 則與腫瘤遷移和侵襲增加相關(guān)，ERβ2 信號通路與Bcl-2 癌基因啟動子結(jié)合從而抑制凋亡是可能的機(jī)制之一[10]。其他腫瘤的研究也證實(shí)了雌激素及相關(guān)受體與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。雌激素可通過ERβ 激活p53（TP53）信號通路而誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡，p21、p27 表達(dá)上調(diào)并激活蛋白酶胱天蛋白酶-8（caspase-8）和caspase-9 是可能的中間環(huán)節(jié)，還可能通過上調(diào)Bax、Noxa 和PUMA 等促凋亡基因表達(dá)而發(fā)揮作用[16]。另有研究發(fā)現(xiàn)，ERβ 表達(dá)降低與女性ERα 陰性甲狀腺癌患者的淋巴轉(zhuǎn)移和甲狀腺外播散有關(guān)[17]。

通過上述研究發(fā)現(xiàn)，雌激素及ER 的異常表達(dá)與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)，且大多數(shù)研究表明ERα 和GPER1 的高表達(dá)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲，ERβ 的低表達(dá)及缺失也會導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞侵襲能力增強(qiáng)，ERβ 發(fā)揮了抗細(xì)胞侵襲作用。關(guān)于在PE 中是否ER 也發(fā)揮同樣的作用，近年相關(guān)研究認(rèn)為雌激素及其受體表達(dá)水平的改變參與PE 的發(fā)生[3]，但具體機(jī)制尚不清楚，ER 可能在胎盤形成、細(xì)胞增殖及侵襲過程中發(fā)揮重要作用，研究ER 及其信號通路或許是認(rèn)識PE 發(fā)生機(jī)制的重要突破點(diǎn)。

3 ER 及其信號通路參與PE 的發(fā)生和發(fā)展

滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲不足導(dǎo)致的胎盤淺植入和灌注不良被認(rèn)為是PE 發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[7]，絨毛外細(xì)胞滋養(yǎng)層（extravillous cytotrophoblast，evCT）細(xì)胞的增殖、侵襲、促進(jìn)血管生成等生物學(xué)行為與腫瘤細(xì)胞有一定相似之處，但evCT 侵襲能力的調(diào)節(jié)具有空間性和暫時(shí)性[18]。Park 等[1]用人胎盤來源的BeWo 細(xì)胞（來源于人絨毛膜癌細(xì)胞）建立體外PE 模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PE模型ERα 表達(dá)降低，而ERβ 的mRNA 和蛋白表達(dá)水平升高。Lan 等[3]也證實(shí)與無妊娠并發(fā)癥孕婦相比，PE 患者胎盤組織的ERα 蛋白水平降低、ERβ 蛋白水平升高，但mRNA 水平均無顯著差異；免疫組織化學(xué)檢測證實(shí)PE 組合體滋養(yǎng)層、基質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中ERβ 表達(dá)水平均較無妊娠并發(fā)癥組升高。但也有研究顯示重度PE 患者胎盤ERα 的mRNA 和蛋白表達(dá)水平較正常孕婦升高，而這可能只是某種補(bǔ)償機(jī)制[19]。蛻膜是evCT 侵入和重塑母體螺旋動脈所在，蛻膜化缺陷可能導(dǎo)致妊娠期子宮內(nèi)膜無法進(jìn)行組織分化從而導(dǎo)致胎盤形成障礙，有研究證實(shí)ERα 和孕激素受體B（progesterone receptor-B，PR-B）信號傳導(dǎo)中斷可能是重度PE 相關(guān)的蛻膜化缺陷的基礎(chǔ)[20]。

近來，GPER1 與PE 的相關(guān)性研究越來越受到關(guān)注。Feng 等[21]研究顯示PE 患者胎盤GPER1 表達(dá)降低，在缺氧-復(fù)氧環(huán)境下用雌激素處理HTR8/SVneo細(xì)胞，可增加細(xì)胞GPER1 表達(dá)水平，推測GPER1 水平及功能可能與滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲能力有關(guān)。Li 等[22]通過比較正常組和PE 組胎盤的細(xì)胞增殖和凋亡水平以及2 組間GPER1 的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)PE 組胎盤中GPER1 的表達(dá)和細(xì)胞增殖減少，而細(xì)胞凋亡增加，推測GPER1 可能參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡，這與上述Feng 等[21]的結(jié)果一致。研究顯示，雌二醇處理可增加內(nèi)皮細(xì)胞GPER1、內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）和PI3K/Akt 表達(dá)水平，GPER1 激活可能通過eNOS 和PI3K/Akt 信號通路保護(hù)胎盤免受缺氧-復(fù)氧損傷[5]；選擇性GPER1 激動劑G1 和ER 激動劑17β-雌二醇均可通過上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）和PI3K/Akt 信號通路促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲，而這種效應(yīng)可被GPER1 選擇性抑制劑G15 所消除[7]。這些研究均揭示了GPER1 在PE 發(fā)生和發(fā)展中的可能作用。有研究試圖通過外源性補(bǔ)充雌激素治療PE，用Nω-硝基-L-精氨酸甲酯（Nω-nitro-L-arginine methyl ester，L-NAME，eNOS 抑制劑）誘導(dǎo)PE 孕鼠模型，外源性給予雌二醇后PE 孕鼠的血壓和24 h 尿蛋白定量水平顯著下降，循環(huán)NO 水平升高而炎癥細(xì)胞因子水平下降，改善了孕鼠的生化指標(biāo)和子代結(jié)局[23]。雌激素不僅經(jīng)由GPER1 激活eNOS 和PI3K/Akt 信號通路來調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡和增殖能力，從而減輕PE 癥狀[22]；還可通過改變Ca2+激活的K+通道活性來調(diào)節(jié)子宮動脈平滑肌收縮力，從而延緩慢性缺氧誘導(dǎo)的PE 進(jìn)展[24]。

雌激素及其下游信號通路還參與了其他滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲異常相關(guān)疾病。膜ERα 功能喪失的孕鼠螺旋動脈重塑障礙、滋養(yǎng)細(xì)胞增殖減少可導(dǎo)致胚胎停育發(fā)生率增加[25]。一項(xiàng)關(guān)于復(fù)發(fā)性流產(chǎn)（recurrent spontaneous abortion，RSA）的研究顯示，ERβ 水平下降可使雌激素激活的蛋白激酶SGK1（絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族成員）表達(dá)減少或活性降低，造成上皮鈉通道（ENaC）基因轉(zhuǎn)錄和蛋白活性下調(diào)，干擾Na+內(nèi)流從而影響滋養(yǎng)細(xì)胞增殖和侵襲能力，進(jìn)而導(dǎo)致流產(chǎn)[26]。雖然上述研究結(jié)論并不完全統(tǒng)一，但均證實(shí)ERα、ERβ 表達(dá)或功能異?？赡軈⑴c了PE 和RSA 等高危妊娠的發(fā)生。

總之，作為嚴(yán)重危及孕產(chǎn)婦和圍產(chǎn)兒生命安全的高危妊娠，PE 仍缺乏有效的預(yù)測和預(yù)防方法。進(jìn)一步深入研究雌激素、ER 及其下游信號通路對滋養(yǎng)細(xì)胞增殖、凋亡和侵襲等生物學(xué)行為的調(diào)控，可從胎盤淺著床這一初始環(huán)節(jié)為PE 發(fā)病機(jī)制的研究提供新的思路，進(jìn)而為PE 的早預(yù)防、早治療提供更多手段。