劉　興　綜述，虞樂華審校（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)與理療科，重慶400010）

雌激素神經(jīng)保護(hù)作用及其機(jī)制的研究進(jìn)展

劉興綜述，虞樂華△審校（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)與理療科，重慶400010）

腦缺血；雌激素；雌激素受體；神經(jīng)保護(hù)；綜述

雌激素是一種類固醇激素，主要來源于卵巢，由雄激素經(jīng)芳香化酶催化轉(zhuǎn)化而來。近年來大量研究表明，雌激素除在生殖系統(tǒng)發(fā)揮重要作用外，還在認(rèn)知、記憶、神經(jīng)突觸可塑性、神經(jīng)發(fā)生、神經(jīng)保護(hù)等方面起重要作用。在世界范圍內(nèi)，腦卒中是導(dǎo)致死亡和殘疾的主要疾病之一。流行病學(xué)研究表明，絕經(jīng)前婦女卒中的發(fā)病率遠(yuǎn)低于相應(yīng)年齡段的男性，其嚴(yán)重程度也較輕，而絕經(jīng)后女性卒中發(fā)病率明顯增高［1］，從而提示了長期暴露于卵巢雌激素有可能可以預(yù)防卒中發(fā)生，而這一效果似乎在絕經(jīng)后停止，這種保護(hù)作用是絕經(jīng)后使用激素替代療法的一個(gè)原因。也有研究發(fā)現(xiàn)雌激素對一些神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默、帕金森病等有保護(hù)作用［2］。

因此，近年來雌激素在神經(jīng)保護(hù)方面的作用受到越來越多的關(guān)注，本文現(xiàn)將雌激素在神經(jīng)保護(hù)方面的作用及機(jī)制予以綜述。

1　雌激素神經(jīng)保護(hù)作用

1.1基礎(chǔ)研究首先發(fā)現(xiàn)雌激素具有神經(jīng)保護(hù)作用的間接證據(jù)是完整動物的腦損傷程度存在性別差異。在接受大腦中動脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）2 h后，成年雌性大鼠的腦梗死面積小于同齡的雄性大鼠，而在MCAO前對雌性進(jìn)行去卵巢則使這一保護(hù)作用消失［3］。而且生殖功能退化的大鼠接受MCAO后，其腦梗死面積的性別差異性消失［4］。另外，雌性動物的發(fā)情周期也會影響缺血性腦卒中的結(jié)局。例如，處于發(fā)情前期（高內(nèi)源性雌激素水平）的雌性動物在接受MCAO后腦梗死的面積要小于處于發(fā)情后期（低內(nèi)源性雌激素水平）的雌性動物［5］。在體外研究中，雌激素可有效降低谷氨酸、葡萄糖剝奪、β淀粉樣蛋白導(dǎo)致的腦損傷［6］。另有研究發(fā)現(xiàn)，17β-雌二醇可以減少氧糖剝奪后初代少突膠質(zhì)細(xì)胞的死亡，并且及保護(hù)作用具有量-效關(guān)系［7］。

1.2臨床研究雌激素水平與女性認(rèn)知功能密切相關(guān)，雌激素可以改善年輕女性語言、記憶能力，絕經(jīng)后女性使用雌激素可使認(rèn)知功能障礙和神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)減少或延緩。美國的婦女健康倡議進(jìn)行了一項(xiàng)10年的追蹤研究［8］，此研究給予停經(jīng)后子宮切除的女性平均5.9年的口服妊馬雌酮。結(jié)果表明，在50～＜60歲絕經(jīng)后婦女中，與安慰劑組相比，每10 000例每年能減少2例卒中、11例冠心病、14例糖尿病、8例乳腺癌、56例骨折和10例死亡。

2　雌激素神經(jīng)保護(hù)作用的相關(guān)機(jī)制

2.1雌激素受體依賴的基因組及非基因組作用雌激素主要通過雌激素受體（estrogen receptor，ER）的介導(dǎo)發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。ER分為ERα和ERβ 2種亞型，在全身各系統(tǒng)均有廣泛分布。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，ER通過表達(dá)于腦皮質(zhì)星型膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元、內(nèi)皮細(xì)胞而介導(dǎo)雌激素的神經(jīng)保護(hù)作用。一些研究發(fā)現(xiàn)雌性小鼠在接受MCAO之前給予雌激素受體拮抗劑ICI182、780會增加腦梗死面積［9］，提示雌激素是通過與ER結(jié)合而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ERβ基因敲除的野生型小鼠給予外源性雌激素治療會減少M(fèi)CAO后腦梗死的面積，而ERα基因敲除則不會出現(xiàn)這種腦保護(hù)效果，從而推測是ERα介導(dǎo)雌激素的神經(jīng)保護(hù)作用［10］。然而，也有證據(jù)表明ERβ與神經(jīng)保護(hù)作用有關(guān)，如Noppens等［11］發(fā)現(xiàn)給予心臟驟停小鼠雌二醇治療可以通過ERβ途徑發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用；Raval等［12］發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)ERβ基因沉默則能加重缺血引起的神經(jīng)元死亡?，F(xiàn)在大家普遍認(rèn)同的是，雌激素的直接基因組機(jī)制類似于其他類固醇激素，即雌激素以自由擴(kuò)散形式通過質(zhì)膜，作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子與ER結(jié)合可使ER從與熱休克蛋白形成的抑制性復(fù)合體中釋放出來，引起ER同源或異源二聚化，然后入核。隨之ER與靶基因增強(qiáng)子區(qū)的雌激素反應(yīng)元件（estrogen response elements，ERE）結(jié)合，最后形成一個(gè)輔助性的的調(diào)節(jié)復(fù)合體，作用于轉(zhuǎn)錄模板引起轉(zhuǎn)錄的激活或抑制，或與其他核蛋白相互作用改變基因的轉(zhuǎn)錄活性。最近的研究發(fā)現(xiàn)了第3種ER，即G蛋白偶聯(lián)受體30（G-protein-coupled receptor 30，GPR30）。GPR30與雌激素有高度親和力，表達(dá)于乳腺癌細(xì)胞和體內(nèi)各組織。目前普遍認(rèn)為GPR30作為一種膜型受體，與雌激素的多種非基因組保護(hù)作用相關(guān)。不同于經(jīng)典基因組機(jī)制，雌激素非基因組機(jī)制表現(xiàn)為“快速效應(yīng)”，包括蛋白質(zhì)磷酸化修飾和改變cAMP、Ca2+等細(xì)胞內(nèi)第二信使的濃度。但遺憾的是，目前對于GRP30在神經(jīng)系統(tǒng)的分布，細(xì)胞內(nèi)的位點(diǎn)及介導(dǎo)雌激素神經(jīng)保護(hù)作用的機(jī)制尚不十分明確。

2.2調(diào)節(jié)MAPK/PI3K/Akt信號傳導(dǎo)途徑最近研究發(fā)現(xiàn)，在大腦中，絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）信號傳導(dǎo)途徑和磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信號傳導(dǎo)途徑與雌激素的神經(jīng)保護(hù)作用有關(guān)。Singer等［13］發(fā)現(xiàn)對暴露于谷氨酸的原代皮質(zhì)神經(jīng)元給予MAPK抑制劑PD98059，可以抑制E2的神經(jīng)保護(hù)作用。PI3K/Akt信號通路是重要的細(xì)胞存活信息通路，在大鼠MCAO卒中模型中，雌激素可通過上調(diào)PI3K/Akt的表達(dá)即通過PI3K/Akt信號通路發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［14］。

2.3增加Bcl-2的表達(dá)Bcl-2是一種原癌基因，目前有許多試驗(yàn)研究Bcl-2與細(xì)胞凋亡及腦缺血時(shí)細(xì)胞存活之間的關(guān)系。當(dāng)體外培養(yǎng)的原代皮層神經(jīng)元［6］暴露于過氧化氫或谷氨酸時(shí)，雌激素可通過增加Bcl-2的表達(dá)發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。在雌性大鼠或雌激素治療鼠的缺血性卒中模型中，Bcl-2 mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)增加伴隨著腦梗死面積的減少［3］。目前已證實(shí)Bcl-2在腦缺血再灌注過程中通過抑制Ca2+釋放、阻止凋亡基因信號傳遞、抑制自由基及抗過氧化作用而抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生。

2.4抗炎性反應(yīng)作用野生型去卵巢雌鼠給予外源性雌激素治療后會減少永久性MCAO后腦梗死面積，而卒中前給予誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）基因敲除則這一作用消失［15］，從而推測雌激素的神經(jīng)保護(hù)作用可能與抗炎性反應(yīng)有關(guān)。生理劑量的雌激素可以抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的活化和iNOS介導(dǎo)的炎性反應(yīng)，以及抑制一些炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，包括金屬蛋白酶、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）、環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase 2，COX-2）［16］。除小膠質(zhì)細(xì)胞外，星型膠質(zhì)細(xì)胞也被證明參與腦損傷后的炎性反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，在體外培養(yǎng)的星型膠質(zhì)細(xì)胞給予17β-E2預(yù)處理能減少IL-1β、TNF-α的表達(dá)及抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-9 （matrix metallopeptidase 9，MMP-9）的活性［17］。從上述研究結(jié)果可以看出，缺血后的炎性反應(yīng)在腦損傷中發(fā)揮重要作用，而雌激素通過抗炎性反應(yīng)產(chǎn)生神經(jīng)保護(hù)作用。

2.5調(diào)節(jié)NO合酶活性血管內(nèi)皮功能紊亂是缺血性腦損傷發(fā)病機(jī)制的重要環(huán)節(jié)。在缺血性腦損傷中，雌激素神經(jīng)保護(hù)作用被認(rèn)為與NO相關(guān)，而NO是由L-精氨酸經(jīng)一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）催化生成。雌激素在缺血性腦損傷中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的一種機(jī)制可能是通過增強(qiáng)內(nèi)皮型NOS（eNOS）活性，引起腦血流量的增加。有研究發(fā)現(xiàn)，去卵巢大鼠給予雌激素處理會激活腦血管中的eNOS，引起NO的合成增多［18］。而且，在體外培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞給予生理劑量的雌激素處理會觀察到eNOS的表達(dá)增多［19］。另一研究發(fā)現(xiàn)，在MCAO卒中模型中，神經(jīng)元型NOS（nNOS）基因敲除雌鼠腦損傷嚴(yán)重程度要高于野生型雌鼠，而去卵巢合并nNOS基因敲除的雌鼠給予雌激素替代治療后與賦型劑對照組比較，二者缺血性腦損傷的程度無差異，從而推測雌激素可通過nNOS途徑對缺血性腦損傷的雌性動物發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［20］。

2.6調(diào)節(jié)內(nèi)皮依賴性超極化因子血管平滑肌的舒張是內(nèi)皮的重要功能，而雌激素對內(nèi)皮依賴性血管舒張功能有重要調(diào)節(jié)作用。目前已知的3種血管內(nèi)皮舒張因子是NO、前列環(huán)素2（prostacyclin，PGI2）及內(nèi)皮依賴性超極化因子（endothelium-derived hyperpolarizing factor，EDHF）。盡管NO被認(rèn)為是動脈血管主要的舒張因子，但越來越多的證據(jù)顯示EDHF對局部血管阻力及血流量的調(diào)節(jié)也有重要影響，并且對小阻力血管的影響更明顯［21］。EDHF介導(dǎo)的反應(yīng)表現(xiàn)在當(dāng)NO和PGI2合成受阻時(shí)血管平滑肌細(xì)胞膜的超極化現(xiàn)象，進(jìn)而引起舒血管反應(yīng)。目前，在外周血管和腦血管中均發(fā)現(xiàn)了EDHF的血管舒張作用。雌激素缺乏對NO介導(dǎo)的大鼠腸系膜動脈舒張功能無影響，然而EDHF介導(dǎo)的血管反應(yīng)卻對雌激素反應(yīng)敏感。有研究發(fā)現(xiàn)雌性大鼠EDHF介導(dǎo)的血管舒張和超極化反應(yīng)明顯大于雄鼠［22］，而且去卵巢雌鼠給予雌激素替代治療后其EDHF介導(dǎo)的血管舒張和超極化反應(yīng)也大于未治療組［23］。與此類似的是，發(fā)情間期（雌激素缺乏）的雌鼠與發(fā)情期的雌鼠比較，前者EDHF介導(dǎo)的腸系膜動脈舒張及超極化反應(yīng)小于后者［22］。迄今為止，EDHF的化學(xué)本質(zhì)仍在爭論之中，目前提出的候選物質(zhì)包括過氧化氫（H2O2）、K+、C型鈉尿肽及環(huán)氧二十碳三烯酸。另有一種觀點(diǎn)認(rèn)為EDHF是內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞間的電傳遞，其途徑是縫隙連接。這種縫隙連接由幾種不同的連接蛋白構(gòu)成，包括連接蛋白-37、連接蛋白-40和連接蛋白-43。在大鼠腸系膜動脈，去卵巢處理會減少連接蛋白-43的表達(dá)，而給予雌激素治療則能防止這一現(xiàn)象，提示雌激素缺乏影響EDHF通過改變連接蛋白-43的表達(dá)而產(chǎn)生相關(guān)的反應(yīng)，同時(shí)也表明雌激素影響EDHF介導(dǎo)的舒張反應(yīng)部分是通過增強(qiáng)縫隙連接的功能［24］。

2.7抗氧化應(yīng)激作用氧自由基引起的氧化應(yīng)激反應(yīng)是腦缺血再灌注損傷的重要因素之一。線粒體是活性氧（reactive oxygen species，ROS）和氧化應(yīng)激的主要來源，并在細(xì)胞凋亡過程中扮演重要角色。當(dāng)線粒體功能受損時(shí)，ATP的生成受阻而ROS的產(chǎn)生增加，當(dāng)ROS超過抗氧化系統(tǒng)的清除水平時(shí)，其在細(xì)胞內(nèi)累積，易損害神經(jīng)元膜通透性，誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，影響細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，導(dǎo)致細(xì)胞壞死，還可以激發(fā)相關(guān)的凋亡調(diào)控基因?qū)е录?xì)胞凋亡。有研究發(fā)現(xiàn)雌激素可以抑制雌鼠和雄鼠腦細(xì)胞線粒體ROS的產(chǎn)生，而給予雌激素處理的神經(jīng)樣PC12細(xì)胞也觀察到這種保護(hù)作用，從而證實(shí)了雌激素的抗氧化作用［25］。雌激素能通過增強(qiáng)線粒體功能，促進(jìn)ATP的生成，減少氧化應(yīng)激損傷而維持細(xì)胞存活。雌激素也可以通過調(diào)節(jié)抗氧化酶的活性而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，包括超氧化物歧化酶。過氧化氫酶及谷胱甘肽過氧化物酶。目前，雌激素的直接抗氧化機(jī)制與其酚環(huán)A鏈C3位的羥基結(jié)構(gòu)活性有關(guān)，其羥基的氫原子和電子很容易傳遞給脂質(zhì)超氧自由基，從而阻斷鏈?zhǔn)竭M(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

2.8促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生雌激素在神經(jīng)發(fā)生方面的作用最近引起了研究者的興趣和重視。出生后的哺乳動物腦中仍存在產(chǎn)生新生神經(jīng)元的能力，并且這種能力一直保持至成年。室管膜下區(qū)（subventricular zone，SVZ）和海馬齒狀回（dentate gyms，DG）是哺乳類腦中2個(gè)主要的胚后神經(jīng)發(fā)生區(qū)，其含有大量的神經(jīng)前體細(xì)胞。雌激素能促進(jìn)新生的神經(jīng)元向腦受損區(qū)遷移，比如從SVZ移向缺血區(qū)，進(jìn)而促進(jìn)損傷后腦功能重塑和修復(fù)。Cheng等［26］發(fā)現(xiàn)接受MCAO后，給予雌激素連續(xù)處理14 d的去卵巢小鼠SVZ和DG區(qū)新生神經(jīng)元數(shù)量高于賦型劑治療組，提示雌激素能增強(qiáng)缺血性卒中后的神經(jīng)發(fā)生。由于新生的神經(jīng)元能從SVZ及DG遷移至缺血區(qū)并可能代替壞死的神經(jīng)元，因此這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能具有臨床參考意義。目前還需要更多的試驗(yàn)來確定這些新生的神經(jīng)元能否影響缺血性損傷后腦功能的恢復(fù)。

2.9促進(jìn)血管新生血管新生是指在原有血管上以出芽方式形成新生血管的過程，其發(fā)生、發(fā)展是通過調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移、細(xì)胞外基質(zhì)的改建和重塑及血管通透性的改變而發(fā)生的，對器官的發(fā)育至關(guān)重要并且影響缺血性腦損傷的遠(yuǎn)期預(yù)后。有研究發(fā)現(xiàn)，去卵巢雌鼠給予雌激素處理后額皮質(zhì)毛細(xì)血管密度明顯高于賦形劑對照組［27］。且雌鼠接受去卵巢處理后腦血管中血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）mRNA及蛋白質(zhì)表達(dá)水平顯著減少，而予以雌激素替代治療后VEGF的表達(dá)接近完整雌鼠水平［27］。由于VEGF是血管內(nèi)皮細(xì)胞的特異性生長因子且能促進(jìn)血管新生，因此，這項(xiàng)研究表明雌激素可通過提高相關(guān)促血管新生物質(zhì)的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)大腦新生血管的形成。

2.10其他機(jī)制以上總結(jié)了雌激素神經(jīng)保護(hù)作用的主要機(jī)制，但也存在其他潛在的機(jī)制。（1）一些學(xué)者認(rèn)為雌激素可以增加腦血流量，從而減輕腦缺血性損傷。Alkayed等［3］在正常血壓大鼠和有卒中傾向的高血壓大鼠的腦缺血模型中，均測得雌性大鼠較雄性大鼠及去卵巢大鼠擁有更高的腦血流量和較小的腦梗死面積，并認(rèn)為腦血流量的改善是雌鼠較小腦梗死范圍的重要原因之一。（2）可溶性環(huán)氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase，sEH）是EETs代謝的關(guān)鍵酶，雌激素可以抑制其活性。在MCAO卒中模型中，EETs能使雌鼠腦血流量高于雄鼠及去卵巢鼠，如果在卒中前給予sEH基因敲除，則腦血流的性別差異消失，證明EETs也跟雌激素神經(jīng)保護(hù)作用相關(guān)［28］。（3）在卒中時(shí)，雌激素可以通過調(diào)節(jié)血腦屏障通透性及抑制血-腦脊液屏障轉(zhuǎn)運(yùn)體的活性來減少腦水腫的形成［29］。（4）在體外，給予10 nmol/L17β-E2預(yù)處理會明顯減少谷氨酸毒性引起的皮層神經(jīng)元死亡，說明雌激素可以對抗谷氨酸的損傷作用從而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞［6］。（5）雌激素神經(jīng)保護(hù)作用的另一機(jī)制與促進(jìn)一些生長因子的釋放有關(guān)，如促進(jìn)星型膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生TGF-β有助于神經(jīng)元的存活［30］。

3　小結(jié)與展望

結(jié)合目前動物實(shí)驗(yàn)、體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)的研究結(jié)果，表明雌激素具有神經(jīng)保護(hù)作用，其機(jī)制是多方面的。雌激素通過與不同靶細(xì)胞內(nèi)的ER結(jié)合，啟動細(xì)胞內(nèi)不同的信號傳導(dǎo)途徑發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，也可通過抗炎癥、抗氧化、增加局部血流量等途徑表現(xiàn)保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞作用。雌激素的神經(jīng)保護(hù)作用對腦卒中、阿爾茨海默病、帕金森病、脊髓損傷等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供了新的思路。目前，國外已在臨床上針對絕經(jīng)期婦女使用雌激素替代療法預(yù)防和治療缺血性腦血管病，但其臨床療效評價(jià)不一，可能與雌激素的劑型、給藥方式、受試者的選擇、觀察時(shí)間和指標(biāo)及樣本量等因素有關(guān)。雌激素神經(jīng)保護(hù)作用的深層機(jī)制，雌激素臨床治療正確的劑型、劑量、給藥途徑及不良反應(yīng)等問題尚需進(jìn)一步的基礎(chǔ)和臨床研究。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.11.027

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1009-5519（2016）11-1679-04

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（2016-02-03）