胡佳麗（綜述），高霄飛（審校）

（1.第二軍醫(yī)大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)八年制2005級(jí)，上海 200433;2.第二軍醫(yī)大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)教研室，上海 200433）

1923 年Allen Doisy Bioassy發(fā)現(xiàn)了一類十八碳固醇激素，命名為雌激素。雌激素是由卵巢、睪丸、胎盤或腎上腺皮質(zhì)所產(chǎn)生，其不僅有促進(jìn)和維持女性生殖器官和第二性征的生理作用，并對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)、機(jī)體的代謝、骨骼的生長和成熟、皮膚等各方面均有明顯的影響。近10年來雌激素相關(guān)研究向多個(gè)方向發(fā)展，包括大腦神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等多個(gè)方面。尤其是雌激素在中樞神經(jīng)系統(tǒng)方面的研究引起了人們的重視。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，雌激素有多方面的神經(jīng)保護(hù)作用，如減輕缺血/再灌注損傷、降低興奮性氨基酸的釋放、減少自由基的形成、減輕腦缺血區(qū)腦灌注量的減少、改善記憶功能等。目前認(rèn)為，雌激素神經(jīng)保護(hù)作用的途徑主要有以下三個(gè)方面:①雌激素通過與其核型受體結(jié)合發(fā)揮作用;②雌激素激活膜型雌激素受體，從而介導(dǎo)第二信使途徑;③雌激素直接介導(dǎo)抗氧化作用。在此就以上三個(gè)方面對(duì)雌激素神經(jīng)保護(hù)機(jī)制的研究進(jìn)展予以綜述。

1 直接基因組作用

1.1 雌激素核型受體 雌激素核型受體包括兩個(gè)亞型:雌激素受體（estrogen receptor，ER）α和β。ER是甾體類激素受體，屬于核受體超家族成員，有著共同的分子結(jié)構(gòu)（圖1）:N末端A/B區(qū)，包含激素依賴的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)1（ligand dependent activation function 1，AF-1），此區(qū)的基因序列和長度變化最大;C區(qū)，由兩個(gè)鋅指蛋白組成，與特異DNA結(jié)合，以達(dá)到轉(zhuǎn)錄靶基因的目的，ERα和ERβ在此區(qū)的氨基酸同源性達(dá)到97%;D區(qū)，核易位信號(hào)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域;E/F區(qū)，稱為配體結(jié)合域，與雌激素的結(jié)合有關(guān)。同時(shí)該區(qū)還含有一個(gè)激素依賴的轉(zhuǎn)錄激活功能區(qū)2（ligand dependent activation function 2，AF-2）。ERα 和ERβ在E區(qū)的氨基酸同源性為 59%［1］。

1.2 經(jīng)典的直接基因組作用 有許多研究者證實(shí)了ERα在神經(jīng)保護(hù)方面具有重要的作用，而對(duì)于ERβ的研究也在進(jìn)行之中，如，Wang等［2］的研究證明，ERβ基因剔除的小鼠其大腦皮質(zhì)中星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖顯著減少，并且2年之后其大腦明顯較正常小鼠小。在直接基因組機(jī)制中，雌激素通過以下步驟發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用（圖2）:雌激素與ERs結(jié)合可使ERs從其與熱休克蛋白形成的抑制性復(fù)合體中釋放出來，引起ERs同源二聚化，然后入核。隨之，ERs與目的基因增強(qiáng)子區(qū)的一個(gè)回文序列——雌激素反應(yīng)元件（estrogen response element，ERE）結(jié)合，最終形成一個(gè)輔助性的調(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。通過這種作用途徑，雌激素可以發(fā)揮以下三大作用:①調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。雌激素可以增加微管相關(guān)蛋白的表達(dá)促進(jìn)微管蛋白的聚合以及增加微管的穩(wěn)定性［3］。微管是神經(jīng)元骨架的重要成分，參與細(xì)胞收縮、偽足運(yùn)動(dòng)和胞內(nèi)運(yùn)輸。正常的微管組裝及其動(dòng)力學(xué)可維持中樞神經(jīng)功能的穩(wěn)定，微管聚合作用下降可導(dǎo)致腦功能損傷。②對(duì)抗凋亡基因的表達(dá)。Bcl-2和Bcl-xL是凋亡的抑制因子，而Bax、Bcl-xL/Bcl-2相關(guān)促凋亡基因（Bcl-xL/Bcl-2 associated death promotor，Bad）、Bcl-xS是凋亡的增強(qiáng)因子。有研究表明，在海馬神經(jīng)元培養(yǎng)基中加入 β淀粉樣蛋白 B（β-amyloid protein B，Aβ）25～35片段，發(fā)現(xiàn)雌激素預(yù)處理組的存活神經(jīng)元數(shù)量明顯多于對(duì)照組，抗凋亡蛋白Bcl-xL水平顯著升高，Aβ引起肌動(dòng)蛋白-酶介導(dǎo)的神經(jīng)絲蛋白降解產(chǎn)物的降解明顯抑制，這表明雌激素可能通過上調(diào)Bcl-xL的表達(dá)來對(duì)抗Aβ的致凋亡作用［4］。另外，Dubal等［5］在動(dòng)物腦缺血模型中還發(fā)現(xiàn)，雌激素能明顯減輕腦缺血引起的抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)減少，同時(shí)觀察到ERβ/ERα比例的升高及ERβ mRNA表達(dá)的增加。由此可以得出，雌激素與胞質(zhì)中的受體特別是與β亞單位結(jié)合成為復(fù)合物后，提高Bcl-xL/Bcl-2家族的轉(zhuǎn)錄水平，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的生存。③可以增加神經(jīng)生長因子及其受體的表達(dá)。神經(jīng)生長因子通過與其特定受體TrkA或者低親和力的神經(jīng)營養(yǎng)素受體 p75（p75 neurotrophin receptor，p75NTR）作用進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)生長因子和雌激素同時(shí)存在時(shí)，TrkA mRNA的表達(dá)顯著增加。同樣的，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子通過與其特定受體TrkB或者低親和力受體p75NTR作用進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。研究發(fā)現(xiàn)，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的水平隨著雌激素周期而變化，卵巢切除的雌性大鼠其海馬和皮質(zhì)的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子mRNA的水平也下降［6］。這些都提示雌激素可以增加神經(jīng)生長因子及其受體的表達(dá)，從而對(duì)神經(jīng)元起到保護(hù)作用。

但是，仍然有許多無法用經(jīng)典基因組機(jī)制解釋的現(xiàn)象存在:①胞內(nèi)鈣離子濃度增高會(huì)引起氧化應(yīng)激和脂類過氧化，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。雌激素可以快速降低鈣內(nèi)流的速度，而經(jīng)典的基因機(jī)制作用于基因轉(zhuǎn)錄水平，其速度較慢。②使用核型雌激素受體拮抗劑后，依然能觀察到雌激素發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用，表明雌激素的作用不受雌激素核型受體拮抗劑的影響。③在mRNA和蛋白合成抑制劑存在的條件下，雌激素依然有神經(jīng)細(xì)胞保護(hù)作用。這些現(xiàn)象表明，雌激素發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用不僅僅是通過經(jīng)典直接基因組機(jī)制，必定還存在其他途徑。

圖1 ER結(jié)構(gòu)示意圖［1］

圖2 經(jīng)典的基因組機(jī)制示意圖［7］

2 間接基因組作用

2.1 膜型受體（membrane estrogen receptor，mER）1977年P(guān)ietras和 Szego首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜上有種能對(duì)17-β雌二醇起快速反應(yīng)的物質(zhì)，由此提出了mER這一新概念。但直至今日，對(duì)于mER的具體結(jié)構(gòu)還存在許多爭(zhēng)議。目前，主要有以下幾種觀點(diǎn):①1980年和1999 年，Sadler等［8］和Razandi等［9］先后在膜表面發(fā)現(xiàn)ERα及ERβ也有表達(dá)。因此認(rèn)為，ERα和ERβ不僅可以作為雌激素的核型受體，還能作為膜型受體。在海馬神經(jīng)元，雌激素與膜ERα結(jié)合后，激活代謝型谷氨酸受體，繼而使有絲分裂原蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）依賴的 cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-response element binding protein，CREB）磷酸化，從而引起一系列反應(yīng)。②1999年，Rarandi等［9］提出一種觀點(diǎn)，認(rèn)為mER是經(jīng)典ER的變異體。③Toran-Allerand等［10］提出了第三種膜相關(guān)受體ER-X。雌激素與ER-X結(jié)合，誘導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1（extracellular signal-regulated kinase 1，ERK1）和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶2（extracellular signalregulated kinase 2，ERK2）的蘇氨酸磷酸化，但雌激素的這種誘導(dǎo)作用不能被ER拮抗劑氟維司群（fulvestrant，ICI182，780）所拮抗，因此認(rèn)為ER-X是一種ICI不敏感的 ER［11］。Toran-Allerand曾討論ER是否是由熱休克蛋白900、各種信號(hào)激酶甚至淀粉樣前體蛋白組成的多分子復(fù)合物。④最近的研究認(rèn)為，mER是一種 G蛋白耦聯(lián)的受體，而且認(rèn)為該受體為GPR30。雖然對(duì)于GPR30位于細(xì)胞膜還是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)存在爭(zhēng)論，但證實(shí)GPR30能介導(dǎo)快速信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，也能調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄［12］。實(shí)驗(yàn)表明，雖然雌激素介導(dǎo)的磷脂酰肌醇3激酶（phosphonionsitid-3 kinase，PI3K）途徑能被ERα所介導(dǎo)，但此途徑也能由GPR30所介導(dǎo)。在某些情況下，ERα和GRP30都是必需的，但當(dāng)ERα缺乏時(shí)，GPR30能替代ERα介導(dǎo)雌激素依賴的效應(yīng)。在另外一些情況下，GPR30是ERα的拮抗劑。⑤還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為mER是STX-結(jié)合蛋白，此蛋白通過減少促性腺激素釋放激素神經(jīng)元上β-內(nèi)啡肽和氨酪酸突觸，導(dǎo)致興奮性降低，從而調(diào)控促性腺激素釋放激素的分泌［13］。關(guān)于mER的真實(shí)結(jié)構(gòu)存在不小的分歧，需要人們進(jìn)一步去探索。

2.2 快速信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制

2.2.1 ERK/MAPK和CREB 雌激素可通過ERK/MAPK信號(hào)通路發(fā)揮重要作用。雌激素結(jié)合膜受體，通過下游分子 Src、Ras、Raf、Mek級(jí)聯(lián)快速激活ERK。MAPK被激活后，引起CREB磷酸化，從而引起基因表達(dá)的改變。例如，MAPK激活后使蛋白激酶C活化，繼而通過佛波醇使得分泌型淀粉樣前體蛋白α的含量增加，從而導(dǎo)致Aβ生成的減少。除此之外，MAPK還是糖原合成激酶3β的抑制劑。MAPK可以使糖原合成激酶3β的第九位的絲氨酸殘基磷酸化，從而抑制其活性，促使分泌型淀粉樣前體蛋白生成增加［14］。Aβ具有神經(jīng)毒作用，能誘導(dǎo)神經(jīng)元的死亡、胞內(nèi)鈣超載、自由基產(chǎn)生等。Aβ的沉積能誘發(fā)和加重阿爾茨海默病。雌激素可通過ERK/MAPK信號(hào)通路減少Aβ的沉積，起到神經(jīng)保護(hù)作用。

除了ERK/MAPK途徑外，人們還發(fā)現(xiàn)在雌激素神經(jīng)保護(hù)過程中絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶（serine/threonine kinase，Akt）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB）途徑也發(fā)揮了重要作用。

2.2.2 PI3K/Akt 研究認(rèn)為，腦缺血后與細(xì)胞凋亡有關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要為MAPK和PI3K/Akt信號(hào)通路。目前認(rèn)為信號(hào)通路在細(xì)胞凋亡過程中有雙重的作用，而PI3K/Akt信號(hào)通路是重要的細(xì)胞存活信號(hào)通路。王志敏等［15］研究發(fā)現(xiàn)，在缺血/再灌注大鼠模型中，PI3K/Akt信號(hào)通路參與了腦缺血的病理過程且與腦缺血損傷程度有關(guān)。Akt活化后能經(jīng)多種途徑發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，其機(jī)制主要有:①通過直接或間接影響CREB發(fā)揮細(xì)胞存活調(diào)控作用。Pugazhenthi等［16］證實(shí)，雌激素通過激活 Akt/PKB 途徑，從而使CREB磷酸化，最終增加Bcl-2的表達(dá)，起到神經(jīng)保護(hù)的作用。同時(shí)，CREB還能提高腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)。②促使凋亡相關(guān)因子，如caspase-9、Bad磷酸化而失活，抑制其促凋亡作用。在中腦神經(jīng)元中，雌激素能使Akt磷酸化，繼而下調(diào)caspase-9及 Bad的表達(dá)，起到神經(jīng)保護(hù)作用［17］。③抑制糖原合成酶激酶3的活性，使糖原合成酶激酶3失活而阻止凋亡發(fā)生［18］。④調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子家族核因子κB，從而提高抗凋亡蛋白Bcl-xL和Bcl-2的表達(dá)［19］。

3 抗氧化作用

多種因素（如谷氨酸、過氧化氫、淀粉樣蛋白等）均可引起氧化應(yīng)激，使生物膜結(jié)構(gòu)中不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，磷脂被降解，膜結(jié)構(gòu)變性失能，由此引起細(xì)胞死亡。許多研究認(rèn)為，雌激素能通過對(duì)抗氧化作用來實(shí)現(xiàn)神經(jīng)保護(hù)。Behl［20］在用β淀粉樣蛋白、谷氨酸、過氧化氫處理的大鼠神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)液中加入雌激素，以觀察其對(duì)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞死亡的保護(hù)作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雌激素及一些雌激素誘導(dǎo)劑均可阻止過氧化物的積聚，從而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞免受上述物質(zhì)的損害。Behl等［21］進(jìn)一步證實(shí)，這種雌激素的抗氧化效應(yīng)不能被雌激素受體拮抗劑三苯氧胺所阻斷，抗氧化特性與雌激素受體及甾體結(jié)構(gòu)無關(guān)，而在于分子A鏈C3位羥基，既通過結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系實(shí)現(xiàn)抗氧化作用。此外，雌激素的代謝產(chǎn)物兒茶酚雌激素也具有很強(qiáng)的抗氧化活性作用。雌激素還可促進(jìn)超氧歧化酶的表達(dá)及激活，而超氧歧化酶是體內(nèi)重要的抗氧化酶。

4 展望

雌激素通過多種方式發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)的作用。它能抵抗細(xì)胞凋亡，增加神經(jīng)生長因子及其受體的表達(dá)、抗氧化、抗炎癥等，對(duì)阿爾茨海默病、帕金森病、腦膜瘤、多發(fā)性硬化、自身免疫性脊髓炎等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供了新的方法［22］。但是，在雌激素展示其強(qiáng)大功能的同時(shí)，尚有許多問題需要解決。不同雌激素受體分子機(jī)制有何差異及如何互相作用、是否還有未發(fā)現(xiàn)的雌激素作用機(jī)制等，這些問題都有待進(jìn)一步研究。

［1］蔡晶，曹治云，杜建.雌激素受體的基因結(jié)構(gòu)、組織分布及表達(dá)量的研究進(jìn)展［J］.中國老年學(xué)雜志，2007，27（24）:2468-2471.

［2］Wang L，Anderson S，Wamer M，et al.Morphological abnormalities in the brains of estrogen receptor bata knockout mice［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2001，98（5）:2792-2796.

［3］Benitez-King G，Ramirez-Rodriguez G，Ortiz L，et al.The neuronal cytoskeleton as a potential therapeutical target in neurodegenerative diseases and schizophrenia［J］.Curr Drug Targets CNS Neurol Disord，2004，3（6）:515-533.

［4］Pike CJ.Estrogen modulates neuronal Bc1-xL expression and betaamylold-induced apoptotis:relevance to Alzheimer's disease［J］.Neurochem，1999，72（4）:1552-1563.

［5］Dubal DB，Shughrue PJ，Wilson ME，et al.Estradiol modulates Bcl-2 in cerebral ischemia:a potential role for estrogen receptors［J］.Neurosci，1999，19（15）:6385-6393.

［6］張馨，周建軍，徐運(yùn).雌激素腦保護(hù)的基因和非基因機(jī)制學(xué)說［J］.中國臨床康復(fù)，2005，9（5）:143-145.

［7］Belcher SM.Rapid signaling mechanisms of estrogens in the developing cerebellum［J］.Brain Res Rev，2008，57（2）:481-492.

［8］Sadler SE，Maller JL.Identification of asteroid receptor on the surface of enopusoocytes by photoaffinity labeling［J］.J Biol Chem，1982，257（1）:355-361.

［9］Razandi M，Pedram A，Greene GL，et al.Cell membrane and nuclear estrogen receptors（ERs）originate from a single transcript:studies of ER alpha and ER beta expressed in Chinese hamster ovary cells［J］.Mol Endocrinol，1999，13（2）:307-319.

［10］Toran-Allerand CD.On the genesis of sexual differentiation of the general nervous system:morphogenetic consequences of sleroidal exposure and possible role of alpha-fetoprotein［J］.Prog Brain Res，1984（61）:63-98.

［11］VToran-Allerand CD.Minireview:a plethora of estrogen receptors in the brain:Where will it end?［J］.Endocrinology，2004，145（3）:1069-1074.

［12］Kelly MJ，R?nnekleiv OK.Control of CNS neuronal excitability by estrogens via membrane-initiated signaling［J］.Mol Cell Endocrinol，2009，308（1/2）:17-25.

［13］Micevych P，Dominguez R.Membrane estradiol signaling in the brain［J］.Neuroendocrinology，2009，30（3）:315-327.

［14］Goodenough S，Schafer M，Behl C.Estrogen-induced cell signalling in a cellular model of Alzheimer's disease［J］.Steroid Bwchem Mol Biol，2003，84（2/3）:301-305.

［15］王志敏，楊玉欣，孫麗紅，等.PKB/AKT與腦缺血神經(jīng)細(xì)胞凋亡的研究［J］.醫(yī)學(xué)研究雜志，2008，37（7）:68-70.

［16］Pugazhenthi S，Nesterova A，Sable C，et al.Akt/protein kinase B up-regulates Bcl-2 expression through cAMP-response elementbinding protein［J］.J Biol Chem，2000，275（15）:10761-10766.

［17］Beyer C，Ivanova T，Karolczak M，et al.Cell type-specificity of nonclassical estrogen signaling in the developing midbrain［J］.J Steroid Biochem Mol Biol，2002，81（4/5）:319-325.

［18］Enguita M，DeGregorio-Rocasolano N，Abad A，et al.Glycogen synthase kinase 3 activity mediates neuronal pentraxin 1 expression and cell death induced by potassium deprivation in cerebellar granule cells［J］.Mol Pharmacol，2005，67（4）:1237-1246.

［19］Vegeto E，Benedusi V，Maggi A.Esteogen anti-inflammatory activity in brain:a therapeutic opportunity for menopause and neurodegenerative diseases［J］.Front Neuroendocrinol，2008，29（4）:507-519.

［20］Behl C.Oestrogen as a neuroprotective hormone［J］.Nat Rev Neurosci，2002，3（6）:433-442.

［21］Behl C，Skutella T，Lezoualc'h F，et al.Neuroprotection against oxidative stress by estrogens:structure-activity relationship［J］.Mol Pharmacol，1997，51（4）:535-541.

［22］Tomassini V，Pozzilli C.Sex hormones，brain damage and clinical course of Multiple Sclerosis［J］.J Neurol Sci，2009，286（1/2）:35-39.