雌激素受體調(diào)控血管生成的研究進(jìn)展

曾天保，徐仙赟，劉海金，劉 潛

（1. 贛南醫(yī)學(xué)院2018級(jí)碩士研究生；2. 贛南醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；3. 心腦血管疾病防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4. 贛南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院，江西 贛州 341000）

人體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)雌激素存在形式主要有4 種，分別是雌酮（Estrone，E1）、雌二醇（Estradiol，E2）、雌三醇（Estriol，E3）和雌四醇（Estetrol，E4）。E2 主要是由絕經(jīng)前婦女的卵巢合成和分泌的，是人體內(nèi)含量最多的一種存在形式，而E1 和E3 在體內(nèi)豐度較低。雌激素可介導(dǎo)調(diào)節(jié)多個(gè)系統(tǒng)，包括生殖系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)。雌激素的細(xì)胞受體是雌激素功能的關(guān)鍵介質(zhì)，包括雌激素受體和雌激素相關(guān)受體，這兩種受體都與血管生成過(guò)程聯(lián)系緊密。本文將從以下幾個(gè)方面闡述雌激素受體與血管生成之間的聯(lián)系，為臨床相關(guān)疾病提供可能新的治療靶點(diǎn)。

1 雌激素受體

雌激素受體分為2 種，即雌激素受體（Estrogen Receptor，ER）和雌激素相關(guān)受體（Estrogen Related Receptors，ERRs）。ER 主要由ERα、ERβ 和GPER1組成，ERα 和ERβ 存在于細(xì)胞核及細(xì)胞膜內(nèi)，GPER1 只存在于細(xì)胞膜。雌激素受體需要與雌激素結(jié)合發(fā)揮相應(yīng)作用，其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制可分為2 種方式：基因組信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和非基因組信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑［1］?；蚪M信號(hào)途徑需要進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與雌激素應(yīng)答元件（ERE）結(jié)合，其中促血管生成因子（VEGF）就是通過(guò)基因組信號(hào)途徑調(diào)控的［2］。在非基因組信號(hào)途徑中，雌激素與雌激素受體形成的二聚體不需要進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，直接在胞質(zhì)中引起Ca2+和NO 增加并促進(jìn)多種激酶的激活包括MAPK、PI3K、PAK［3-4］，誘導(dǎo)包括一氧化氮合酶（eNOS）在內(nèi)的基因表達(dá)，協(xié)助調(diào)節(jié)血管功能［5］。

ERRs主要由ERRα、ERRβ 和ERRγ 3種亞型組成，雌激素相關(guān)受體是第1個(gè)被發(fā)現(xiàn)的孤兒核受體家族成員，可在無(wú)天然配體存在時(shí)轉(zhuǎn)錄調(diào)控多種基因表達(dá)，在調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝、維持細(xì)胞基本生物學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮重要作用［6］。

2 血管生成的概述

“血管生成開(kāi)關(guān)”理論是由BERGERS等提出的，即由促血管生成因子和抗血管生成因子共同調(diào)控血管生成過(guò)程［7］。體內(nèi)血管的生成過(guò)程處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，在促血管生成因子作用能抵消抗血管生成因子作用的情況下，血管生成的表型才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)；內(nèi)皮祖細(xì)胞、血管生成因子和它們的受體之間的相互作用及血管生成和淋巴管生成之間的相互作用都能影響這個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程［8］，這種平衡狀態(tài)也可被低氧、炎癥、損傷愈合或腫瘤等情況影響［7］。

當(dāng)體內(nèi)的這種平衡狀態(tài)被破壞，促血管生成因子引起周細(xì)胞與血管壁和內(nèi)皮細(xì)胞分離，導(dǎo)致細(xì)胞間粘附力消失，引起血管擴(kuò)張，血管擴(kuò)張又加劇血漿蛋白滲出，從而形成有利于內(nèi)皮細(xì)胞遷移的細(xì)胞外基質(zhì)；遷移的內(nèi)皮細(xì)胞可分化為端細(xì)胞和增殖細(xì)胞，端細(xì)胞可指導(dǎo)延伸方向，增殖細(xì)胞可進(jìn)一步延伸血管，新生成的血管互相融合產(chǎn)生血流，在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）及其他促血管生長(zhǎng)因子作用下周細(xì)胞覆蓋內(nèi)皮細(xì)胞從而完成血管成熟過(guò)程［9］。

3 雌激素受體對(duì)血管生成的調(diào)控

3.1 雌激素受體與血管生成

3.1.1 ERα 與血管生成的關(guān)系ERα 多在血管組織中表達(dá)，而ERβ 在血管組織中表達(dá)較少，在內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)［10-11］。E2促進(jìn)血管生成的機(jī)制已被廣泛研究，大部分研究提示促血管機(jī)制主要由ERα 介導(dǎo)［12-13］。ERα 基因敲除小鼠的血管生成受到抑制［14］，雌激素可直接促進(jìn)ERα 陽(yáng)性的乳腺癌的生長(zhǎng)［15］，有機(jī)氯可通過(guò)激活ERα 來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞的血管生成過(guò)程［16］；與野生型小鼠相比，ESR1（ERα）全身敲除小鼠雌性小鼠的腹股溝和性腺區(qū)白色脂肪組織中VEGFA 表達(dá)下降，E2/ESR1 可激活脂肪細(xì)胞中的HIF-1α 以誘導(dǎo)VEGFA 表達(dá)從而促進(jìn)脂肪組織中的血管生成［17］。過(guò)表達(dá)ERα 基因小鼠誘導(dǎo)心肌梗死，2 周后觀察，發(fā)現(xiàn)心肌梗死區(qū)域有新生血管形成，同時(shí)纖維化水平降低，證明ERα 是通過(guò)旁分泌方式誘導(dǎo)新血管形成和減少纖維化來(lái)保護(hù)小鼠心肌細(xì)胞免于局部缺血的后遺癥，這可能有助于減弱心臟重塑［18］。在小鼠干骺端骨缺損模型中發(fā)現(xiàn)ERα 水平升高與骨量增加呈正相關(guān)，當(dāng)敲除ERα 時(shí)，骨缺損修復(fù)受到抑制，進(jìn)一步研究證明抑制ERα 可降低血管生成的兩個(gè)經(jīng)典生物標(biāo)志物PECAM-1 和VEGF的水平，雌激素/ERα軸可上調(diào)骨的生成、能量代謝、血管生成［19］。通過(guò)手術(shù)切除的子宮肌瘤移植到去卵巢小鼠腹腔構(gòu)建的寄生肌瘤模型中，使用雌激素E2 處理后采用免疫組化方法檢測(cè)到寄生肌瘤中ERα 表達(dá)上調(diào)，同時(shí)還有新生血管形成，證明雌激素可通過(guò)ERα 介導(dǎo)促進(jìn)血管生成作用［20］。研究發(fā)現(xiàn)，70%確診為乳腺癌的患者表現(xiàn)為ERα 陽(yáng)性，研發(fā)抗ERα 陽(yáng)性的有效藥物用于治療乳腺癌是非常有意義的［21］。

3.1.2 ERβ與血管生成的關(guān)系也有研究表明E2介導(dǎo)的促血管生成是通過(guò)ERβ 實(shí)現(xiàn)的［22］。在去卵巢大鼠骨質(zhì)疏松模型中，使用雌激素替代療法，發(fā)現(xiàn)去除卵巢組小鼠骨密度比卵巢切除后使用雌激素替代治療組明顯更低，且雌激素替代治療組局部微血管形成增加，他們推測(cè)可能與雌激素受體ERβ介導(dǎo)的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的改變有關(guān)［23］；在卵巢切除小鼠模型中結(jié)扎股動(dòng)脈誘發(fā)后肢缺血，使用Aucubin（AU）治療后明顯加快缺血再灌注，并減少小鼠肌肉損傷，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)AU 通過(guò)VEGF/Akt/eNOS信號(hào)傳導(dǎo)途徑誘導(dǎo)血管生成，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)ERβ 基因敲除小鼠血管生成作用消失，AU 可通過(guò)ERβ 介導(dǎo)的VEGF 信號(hào)通路產(chǎn)生促血管生成作用［22］。也有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用ERα和ERβ的選擇性激動(dòng)劑治療心力衰竭小鼠，發(fā)現(xiàn)使用ERβ 的激動(dòng)劑治療后小鼠心臟射血分?jǐn)?shù)提高（45.3±2.1）%，而使用ERα 激動(dòng)劑治療無(wú)效。ERβ 激動(dòng)劑治療的心力衰竭小鼠與其心臟功能改善、減少心臟纖維化及增加心臟血管生成有關(guān)［24］。在肺動(dòng)脈高壓小鼠模型中，E2可通過(guò)ERβ逆轉(zhuǎn)肺動(dòng)脈高壓，并阻止肺動(dòng)脈高壓小鼠向右心衰竭發(fā)展，恢復(fù)小鼠肺部和右心室功能［25］。

因ERβ 的基因多態(tài)性及其他膜受體的參與、相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)通路間的交互影響，導(dǎo)致ERβ 在特定情況下可介導(dǎo)抑制血管生成效應(yīng)。在胃癌細(xì)胞模型中發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)雌激素受體β可通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)抑制胃癌細(xì)胞增殖、遷移和血管生成［26］。在誘導(dǎo)結(jié)腸癌模型中，楊佳等發(fā)現(xiàn)雌激素可拮抗二甲肼（DMH）誘導(dǎo)結(jié)腸腫瘤血管形成，影響結(jié)腸腫瘤血管生成及增殖能力，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸腫瘤組織中主要表達(dá)ERβ 受體，ERβ 受體可調(diào)節(jié)COX-2 的表達(dá)，進(jìn)而影響前列腺素PGE2 的水平，最終影響VEGF 的表達(dá)阻礙腫瘤血管生成［27］。在淋巴瘤研究模型中發(fā)現(xiàn)激活雌激素受體β（ERβ）可抑制淋巴瘤生長(zhǎng)、血管生成和體內(nèi)擴(kuò)散［28］。

3.1.3 GPER1與血管生成的關(guān)系在乳腺癌一項(xiàng)研究中，通過(guò)對(duì)4 972 例乳腺癌患者的研究證明了GPER 與血管生成相關(guān)基因表達(dá)強(qiáng)相關(guān)性，IGF1/IGF1R 軸可誘導(dǎo)HIF-1α 和GPER 表達(dá)，從而促進(jìn)VEGF 和人血管內(nèi)皮細(xì)胞管形成［29］；在ER 陰性乳腺癌中EMILIA RICCHIO 等也發(fā)現(xiàn)E2和GPER 選擇性配體G-1 觸發(fā)了GPER/EGFR/ERK/c-fos 信號(hào)通路，通過(guò)上調(diào)HIF-1α 導(dǎo)致VEGF 增加，從而促進(jìn)血管生成［30］；也有文獻(xiàn)報(bào)道，糖酵解酶果糖-2，6-雙磷酸酶3（PFKFB3）通過(guò)G 蛋白偶聯(lián)雌激素受體（GPER1）參與雌激素介導(dǎo)的血管生成［31］。

3.2 雌激素相關(guān)受體與血管生成在大鼠急性外傷性脊髓損傷模型中發(fā)現(xiàn)ERRα參與促進(jìn)大鼠脊髓損傷后血管生成，可導(dǎo)致該模型大鼠中VEGF 和Ang-2的表達(dá)上升［32］。ARANY Z 等［33］在研究缺血性疾病中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄共激活因子PGC-1α/ERRα 軸可調(diào)節(jié)VEGF 和其他血管生成因子誘導(dǎo)新血管形成，而該過(guò)程并不需要HIF-1α 的介導(dǎo)參與。因小鼠的骨骼肌缺乏PGC-1α 導(dǎo)致毛細(xì)血管的密度不能隨著小鼠運(yùn)動(dòng)增加而增加，在β-腎上腺素刺激下可通過(guò)PGC-1α/ERRα 軸上調(diào)VEGF 的表達(dá)促進(jìn)小鼠骨骼肌血管增加［34］。黃芩苷用于治療中風(fēng)已有數(shù)千年歷史，最近分析指出，黃芩苷可在體外誘導(dǎo)多種細(xì)胞VEGF 表達(dá)，當(dāng)使用siRNA 敲低ERRα 的表達(dá)或在VEGF 啟動(dòng)子中刪除ERRα 結(jié)合位點(diǎn)的條件下，黃芩苷誘導(dǎo)VEGF 的表達(dá)能力就會(huì)受抑制，治療中風(fēng)的效果明顯下降［35］。

在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，ERRα 顯著抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）增殖、遷移和成管，Western Blot 蛋白印跡和熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)進(jìn)一步表明，ERRα抑制缺氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）表達(dá)和蛋白激酶B（Akt）磷酸化及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT3）升高，從而調(diào)節(jié)VEGF 的表達(dá)［36］。KOKABU T 等［37］在研究子宮內(nèi)膜癌的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)使用ERRα選擇性反向抑制劑XCT790 可抑制腫瘤生長(zhǎng)和血管生成，說(shuō)明ERRα 可在體內(nèi)促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌的血管生成；在前列腺癌中類似的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，ERRα 可通過(guò)與HIF-1α 相互作用促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育［38］。另一項(xiàng)乳腺癌研究中發(fā)現(xiàn)ERRβ表達(dá)量與患者生存率有關(guān)，與正常組織相比，乳腺癌組織ERRβ表達(dá)明顯降低，猜測(cè)ERRβ 是一個(gè)抑癌基因［39］。ZHAO H等發(fā)現(xiàn)雌激素相關(guān)受體γ（ERRγ）參與顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎（TMJOA）中的軟骨變性和血管生成，根據(jù)ChIP 分析結(jié)果，ERRγ 直接激活MMP9 和VEGFA 基因的轉(zhuǎn)錄，ERRγ 上調(diào)導(dǎo)致TMJOA 中細(xì)胞外基質(zhì)降解和血管生成［40］。

4 小 結(jié)

雌激素受體調(diào)控血管生成機(jī)制在多種疾病中均表現(xiàn)為促進(jìn)血管生成，越來(lái)越多研究發(fā)現(xiàn)雌激素在正常生理情況或病理情況都與血管生成聯(lián)系緊密，是促進(jìn)血管生成過(guò)程中的重要調(diào)控因子。本文主要總結(jié)雌激素在血管生成中的作用和機(jī)制，在動(dòng)物模型和細(xì)胞模型中揭示了雌激素可通過(guò)調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、侵襲和增殖進(jìn)而調(diào)控血管生成過(guò)程，無(wú)論是通過(guò)雌激素的基因組途徑還是非基因組途徑都能直接或間接影響VEGF 表達(dá)，進(jìn)而影響血管生成。近年來(lái)的研究都傾向于在某些腫瘤環(huán)境下雌激素是如何調(diào)控血管生成的，我們需要更多的關(guān)注雌激素的調(diào)控靶點(diǎn)，對(duì)于新的藥物開(kāi)發(fā)及改善與雌激素相關(guān)腫瘤患者預(yù)后都是有幫助的。