雌激素及其雌激素受體與炎癥性腸病的關系

         摘要 流行病學調查顯示炎癥性腸病的發(fā)病存在明顯的性別差異，提示性激素可能與炎癥性腸病 有關。近來大量研究顯示，雌激素及其受體不僅在生殖系統(tǒng)中起作用，在消化系統(tǒng)也大量表達并發(fā) 揮重要的調控作用。雌激素在體內可以作用于不同受體，例如經典的雌激素受體，進而啟動相應的下游信號轉導通路，從而參與對炎癥性腸病的調節(jié)過程。本文僅就雌激素在炎癥性腸病中的調節(jié) 作用及其作用機制予以綜述。 
         關鍵詞 炎癥性腸??；雌激素；雌激素受體；
         信號轉導通路炎癥性腸病( inflamrnatory bowel disease ,IBD)是 一組累及胃腸道的慢性非特異性炎癥性疾病，其病因和發(fā)病機制尚未完全闡明。 臨床資料和動物實驗均提示，IBD的發(fā)病存在明顯的性別差異，女性比男 性更容易罹患該病，而且有研究表明，絕經后婦女激素替代可以明顯降低罹患IBD的概率，并且可 以減輕患者疾病的嚴重程度，進一步提示雌激素在IBD發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮重要的調節(jié)作用。 該綜述將系統(tǒng)性回顧近年來針對雌激素與IBD相 關性的報道，結合目前研究進展以及我們課題組的 研究，闡述雌激素與IBD的內在聯(lián)系，從而進一步 改善炎癥性疾病患者的預防和治療。 
         一、炎癥性腸病 IBD，包括克羅恩?。╟rohnisease，CD）和潰瘍性結腸炎( ulcerative colitis, UC)和少數(shù)不確定的結腸炎，具有慢性遷延、終生復發(fā)的傾向以及難以治愈的特點oIBD在西方國家比較多見，我國發(fā)病率的增長趨勢也非常明顯。目前大部分學者認為IBD可能是由多種因素相互作用所致，包括持續(xù)腸道感 染、腸黏膜免疫調節(jié)異常、腸黏膜屏障缺損、衛(wèi)生、遺傳和環(huán)境等因素(Liu等．2013)o患者主要表現(xiàn) 為反復發(fā)作的腹痛、腹瀉、便血、發(fā)燒、體重下降以及 發(fā)育遲緩等，給患者的生活帶來極大的不便，但是目 前臨床上還沒有滿意的治療手段。更重要的是，UC和CD均已被認為可以提高結直腸癌(colorectalcancer, CRC)的風險(Rutter等．2004，Bernstein等．2001)。而且與零星的CRC相比，IBD相關的CRC惡化程度更高，存活率更低（Larsen等．2007）。 近年 來，雖然在IBD基礎和臨床方面均取得了很大進展，目前對IBD的治療主要是抗炎藥和抗生素等常 規(guī)藥物，但是這對炎癥僅僅起到一定的抑制作用，并不能完全，且治療后容易復發(fā)，同時還存在 副作用大、費用高或耐藥性嚴重等問題，因此探索 IBD的發(fā)病機制，找到一種新穎的治療方案顯得尤 為重要。 
         二、雌激素的分類和作用 雌激素是體內重要的類固醇激素，外周雌激素 主要由性腺合成，腦內則主要由下丘腦以及邊緣系 統(tǒng)的神經元產生。雌激素除了調控生殖系統(tǒng)和代謝外，還對中樞神經系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等有 重要的調節(jié)作用（Cui等．20 1 0）。 天然雌激素主要包括雌酮( estrone，E1)、雌二 醇(estradiol, E2)、雌三醇(estriol, E3)、結合雌激素 ( conjugated equine estrogen, CEE)等，內源性雌激素 主要是前三者，其中以E2的生物活性強，在體內 起主要作用。E2在體內約有80070經1 7一羥基脫氫酶（17 -HSD）氧化為E1(1 5%)和硫酸雌酮(EIS， 65070)。婦女在絕經前，E2主要在卵巢生成，同時也 是循環(huán)血E2的來源，循環(huán)血中98 070的E2都與性激素結合球蛋白( sex hormone binding globulin, SHBG)形成結合型雌激素，在身體遠端的器官和細胞中發(fā) 揮系統(tǒng)作用；絕經后，E2水平明顯下降(Tang等．2013)，體內的雌激素以雌酮為主。 多項相關研究證實雌激素具有調節(jié)多種炎癥性 疾病的能力，比如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風濕性關節(jié) 炎、多發(fā)性硬化癥、心血管疾?。ü谛牟　⑷毖阅X卒中）等，雌激素水平改變，炎癥的發(fā)生發(fā)展以及轉歸都會受到影響。Dong等提出，女性罹患系統(tǒng) 性紅斑狼瘡( SLE)的概率明顯高于男性，雌激素水平升高可以明顯增加系統(tǒng)性紅斑狼瘡的嚴重程度， 這主要由1 7 13一雌二醇促進TNF-O/的分泌引起的。 
         另一方面，雌激素水平升高，可以顯著降低類風濕性 關節(jié)炎( RA)和多發(fā)性硬化癥(MS)的嚴重程度‘6]。 同時流行病學調查顯示絕經前婦女心腦血管疾病的發(fā)病率明顯低于同齡男性，而絕經后婦女心腦血管 疾病發(fā)病率明顯高于育齡婦女，進一步研究發(fā)現(xiàn)，1 7 13一雌二醇可抑制巨噬細胞滲出和11-1 13 .TNF一a等 細胞因子釋放，使血清中細胞間粘附分子（ICAM-1） 和血管細胞黏附分子（VCAN-1）表達下調，減少白 細胞的黏附和浸潤，從而發(fā)揮抗炎作用保護心腦血管系統(tǒng)‘7 3(Xu等．2008)o可見，雌激素在炎癥相關性疾病發(fā)生發(fā)展中的作用尚有矛盾。 
         三、雌激素與IBD的關系及機制研究
         研究發(fā)現(xiàn)，IBD發(fā)病率和患病的嚴重程度存在 著明顯的性別差異。生物體內雌激素水平改變后， 如絕經后、懷孕、口服避孕藥都會引起IBD的變化。然而，雌激素對IBD的作用還存在許多爭 議，雌激素是促進還是抑制炎癥反應，雌激素又是如何參與調節(jié)IBD的發(fā)生發(fā)展及轉歸呢？有學者認為雌激素水平增高會提高炎癥性腸病的發(fā)病率并且 加重炎癥癥狀，如有口服避孕藥史的人群患IBD的 風險明顯比未服藥人群高：t8：（Xu等．20 1 5）。已知 的是避孕藥由人工合成的雌激素和孕激素配制成， 口服避孕藥后體內雌激素和孕激素水平明顯升高，因此這些調查使研究者們相信，雌激素水平升高可能與IBD的發(fā)生發(fā)展有關。但是也有學者認為雌激素對于腸道炎癥起到保護作用，Straub等發(fā)現(xiàn)，在 炎癥病理過程中，女性沒有男性易感。同時有研究指出部分婦女在懷孕期間對IBD發(fā)作有一定的保 護作用，同時對于絕經后婦女激素替代則可以降低罹患IBD的風險，并且可以降低患者疾病的嚴重程 度。婦女在懷孕期間，體內雌激素以及孕激素 水平明顯升高；絕經后卵巢功能衰退，雌激素分泌枯竭，月經停止，生殖功能終止，激素替代會顯著提高婦女體內雌激素水平，因此他們認為雌激素水平升高可能以某種機制抑制了IBD的發(fā)生發(fā)展，對女性 起到了一種保護的作用。 （一）雌激素受體與IBD 由于雌激素通過與其受體結合后發(fā)揮其作用，上述不一致可能是由于雌 激素受體的分布不同以及雌激素與不同雌激素受體 結合發(fā)揮不同的效應。同時關于雌激素對炎癥性腸病影響的動物實驗研究，同樣也出現(xiàn)了許多矛盾的結論，這些結果可能與雌激素的復雜作用機制有關， 例如不同IBD模型的建立，不同受體介導不同的功能，雌激素受體(ER)的表達隨著動情周期波動，組織中不同ERs比例的變化等。 雌激素受體可以通過與其受體結合后發(fā)揮作用，雌激素受體包括經典的核受體和（ER和ER） 以及膜受體GPR30，其中雌激素與GPR30結合后發(fā)揮快速效應。雌激素與ER或ER結合后，通過激素 反應元件(ERE)啟動轉錄和翻譯過程，產生廣泛的 生物學效應（Levin等．2009，Enmark等．1997，Bodo等．2006）。 
         1．雌激素受體o【( ERce)：人類ERce基因定位于 第6號染色體長臂上(6q25.1)，由140kb以上的堿
基對組成oERce在女性生殖組織中如乳腺、子宮和陰道等高表達‘9]，主要位于核內。目前發(fā)現(xiàn)ERce上 存在7個磷酸化位點，可使ER在沒有雌激素存在 的情況下被激活。10]oERce的生物學作用眾所周知， 包括經典的雌激素作用，比如第二性特征的發(fā)展、月經周期的調節(jié)、精子的成熟oERce激活后可以模擬雌激素的大部分作用，如促進乳腺和子宮發(fā)育，穩(wěn)定 血管舒縮以及治療骨質疏松等（Khalili等．201 2， Orellana等．20 1 5）。 Cook等人研究發(fā)現(xiàn)，ERce敲除小鼠IBD的發(fā)病 率明顯減少，疾病嚴重程度也明顯降低。選擇性激動腸道炎癥小鼠ERce，并沒有改善小鼠的腸道炎癥。同樣的，我們實驗室采用TNBS誘導大鼠IBD后，給予IBD鼠ERce特異激動劑PPT替代雌激素干預，致炎鼠體重更加顯著降低、DAI評分顯著增 高、結直腸長度顯著縮短、結直腸腸壁結構紊亂，固有層大量炎性細胞浸潤，內膜充血水腫，炎癥反應明
顯，說明ERce受體激活可以明顯加重TNBS誘導大 鼠IBD的臨床癥狀，提示雌激素的促腸炎效應可能 是通過ERce完成的（結果未發(fā)表）。除了對IBD的 影響存在差異，ERce的表達還存在明顯的性別差 異，Ramesh等的研究表明，不論健康人群還是IBD患者，女性ERce基因的增強子水平均顯著高于男性，這些差異可能和雌激素不同作用效果有關。 
         2．雌激素受體I3(ERI3)：ER(3在1 996年被發(fā) 現(xiàn)，它的生物效應至今還是個迷。人體各組織中幾
乎都有ER[3mRNA表達，包括生殖系統(tǒng)、中樞神經系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等，但在子宮卻沒有表 達‘11 1 0目前ERp上有2個磷酸化位點被發(fā)現(xiàn)，可 以在沒有雌激素存在的情況下被激活 已有報道，ER13激動劑ERB-041在不同的慢性 腸道炎癥動物模型中起到抗炎作用( Muramatsu ， 2000)，另一種激動劑DPN同樣明顯改善炎癥小鼠疾病的嚴重程度，同時伴隨盲腸中11-1 7a.IFN-gam— ma和CXCL9的表達減少oWadaHiraike等人利用AOM7DSS處理ER13敲除鼠引起結腸炎的嚴重程度 明顯增加。同時有學者也提出，功能性ER13缺乏的 小鼠結腸炎癥狀，相比野生型小鼠或者ERce基因敲 除小鼠要明顯嚴重。我們實驗室也進行類似實驗，特異性激活ER13可以顯著減輕TNBS所致大鼠 結腸炎的癥狀（結果未發(fā)表）。但是給予正常大鼠 ER[3特異激動劑處理，對其腸道結構和功能均沒有 明顯影響，提示ER(3在正常組織上并不發(fā)生效應， 而僅在應激、炎癥或其它病理性情況下才起作用。 由于ER[3的特異激活不會帶來ERce介導的副作 用，如乳腺和子宮的增生以及可能誘發(fā)的癌變等，這 給ER13激動劑作為IBD治療新藥的研究帶來遠大 的前景。 
         3．雌激素受體GPR30：G蛋白耦聯(lián)受體30( GPR30)又稱G蛋白耦聯(lián)雌激素受體(GPER)，是上世紀90年代末研究發(fā)現(xiàn)的一種膜結合雌激素受體，基因位于7p22區(qū)域，具有經典的7次跨膜疏水 區(qū)域。它在全身多個系統(tǒng)及多種腫瘤細胞中廣泛表達，主要定位于內質網oGPR30與雌激素結合后可 通過調節(jié)激酶活性、快速激活第二信號系統(tǒng)、間接調節(jié)一系列的基因轉錄，從而介導雌激素對靶細胞的快速效應。GPR30介導的快速效應在生殖、神經和免疫系統(tǒng)的生理功能中都發(fā)揮重要的作用，可能參與介導了雌激素快速非基因組效應及基因組轉錄反應，而IBD作為一種慢性腸道炎癥，目前未見關于雌激素通過GPR30調節(jié)IBD發(fā)生發(fā)展過程的報道。 
         （二）雌激素對IBD的作用機制 當雌激素受體被激活之后，形成雌激素一受體復合物，雌激素受體經歷構象改變的過程，熱休克蛋白Hsp90游離， 在靶基因調控區(qū)形成相互作用的二聚體，ER以二聚 體的形式結合位于不同基因啟動區(qū)的雌激素應答元件( estrogen response element, ERE)(Harris等．2006)o ER與靶基因啟動子序列中的ERE通過DBD結構域結合，在受體的兩個活化功能域AF一1和AF-2以協(xié)同的方式作用，通過募集而來的輔助因子與輔激活物和轉錄元件作用，對靶基因的轉錄進行調控，抑制或促進信使核糖核酸( mRNA)水平及 蛋白質表達（lVIiao等．20 1 0）。此經典的ERE通路與IBD的關系尚未見報道。然而，大量證據(jù)證實， 雌激素與細胞膜上的ERs結合，作用于細胞內信號 轉導通路，進而調節(jié)靶基因的表達，影響蛋白質表達，從而影響IBD的發(fā)生發(fā)展。具體如下：
         1．JAK/STAT通路：蛋白酪氨酸激酶信號轉導 和轉錄激活因子途徑（JAK-STAT signaling pathway） 是細胞內的一條重要信號通路，參與機體細胞的生 長、增殖、分化、凋亡，介導炎癥、免疫反應在內的多 種生物過程。除此之外，JAK/STAT信號通路也參與了多種疾病的發(fā)病機制，包括IBD(Arasaradnam等．20 1 0)。受體分子二聚化之后，使偶聯(lián)的JAK激酶靠近并活化oJAK激活后催化受體絡氨酸殘基磷酸化和相應的STAT因子磷酸化，從而激活信號轉導子和轉錄激活子( STAT)，調控基因的轉錄進一步 發(fā)揮生物學效應oSchreiber等發(fā)現(xiàn)，IBD患者 STAT1的表達和激活增高，與IBD組織病理改變程 度呈正相關；STATI磷酸化和DNA結合都明顯升高。同時Suzuki等發(fā)現(xiàn)STAT3酪氨酸明顯磷酸化， 且與IBD的嚴重程度呈正相關。 已有研究證實，在STAT家族的6個亞型中， STATl.STAT3 .STAT4.STAT5也分別與雌激素作用 相關0 17-[3雌二醇通過MAPK,Src激酶，以及IP3K等途徑，快速磷酸化STAT1，STAT3和STAT5， 促進核轉位（Klinge等．2001）。這些磷酸化調節(jié)是由雌激素受體（ER和ERp）介導的(Schreiber等．2002，Saturnino等．2013)o長時間給予雌激素刺激， 可以上調JAK2的表達，而且JAK2可以負調節(jié)ERce的活性，P-JAK1表達水平與ER的活性狀態(tài)顯著相
關。同時JAK1可以影響老年女性雌激素的水平(Santos等．2007)o研究發(fā)現(xiàn)，雌激素受體ER和 JAK/STAT途徑的相互作用還可以發(fā)生在轉錄水平，這一作用通過AK2-JAK/ STAT-p7CIP/ CARM1復合體來完成。這些結果提示JAK-STAT通路可能是ERce和ER13的下游蛋白，參與雌激素對IBD的作用過程。 
         2．P38/MAPK通路：研究發(fā)現(xiàn)，P38絲裂原活化 蛋白激酶(p38 MAPK)信號通路參與細胞內信號介導的細胞增殖、凋亡、分化等多種生理過程，并在結腸炎炎癥反應過程中發(fā)揮了非常重要的調控作用 (Jiang等．1997)o研究發(fā)現(xiàn)，DSS誘導的小鼠結腸 炎組織P-P38蛋白表達明顯增加；P38 MAPK信號通路激活后，促進TNF一a1、IL-6等炎癥介質的合成和分泌顯著增加（Bjornstrom等．2002）；同時促 進細胞間粘附分子一1、血管細胞粘附分子一1、分形趨化因子等多種趨化因子的表達明顯上調( Kenned\． 等．2005)o Geory等檢測到正常人群與IBD患者中P38MAPK表達并無差異，而磷酸化P38MAPK及 P38MAPK酶活性在IBD患者中較正常人顯著增 加， 且與炎癥程度呈正相關。近大量研究表明 P38MAPK選擇性抑制劑SB203580可以明顯減少TNF一儀、IL-1 .IL-6 .IL-8等細胞因子的產生，有效減輕DSS和TNBS誘導的結腸炎反應卵巢切除的雌性大鼠給予雌二醇(E2)補充，心肌TNF-ce .IL一1 13和IL-6的產生將明顯減少，P38MAPK和caspase-3的活性也明顯降低。那么雌激素是否通過P38／MAPK通路調節(jié)IBD的發(fā)生發(fā)展也值得進一步 研究。 
         3．PI3 K/AKT通路：磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)一絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶( AKT)信號轉導通路在許多細胞中發(fā)揮重要的作用，AKT是PI3K直接作用的靶蛋白，活化的AKT即磷酸化AKT對細胞的存 活、生長及增殖發(fā)揮著重要的調控作用(Peng等．2005)。同時有研究顯示，該通路也參與了IBD的 反應過程。包括Cheng等在內的研究發(fā)現(xiàn)，小鼠結腸炎模型和潰瘍性結腸炎患者的腸粘膜組織中， PI3K活化，Akt表達明顯增加，PI3 K-AKT信號轉導通路也被激活。給予PI3K的抑制劑Wortmannin處 理后，腸粘膜組織中p-Akt的表達明顯減少，TNF一儀、 NF-kB等細胞因子的釋放明顯減少，IBD癥狀緩解。 近年來大量實驗證實，ER能夠通過雌激素依賴或不依賴的方式激活，并與P13 K/Akt細胞信號轉導通路相互作用，發(fā)揮重要的生物學效應。這些結果也提示，PI3 K/AKT通路可能在雌激素對IBD的 調節(jié)過程中起到作用。 
         四、結語 IBD發(fā)病存在明顯的性別差異，提示雌激素在IBD的發(fā)病機制中起到重要的作用，雌激素及其受體可能是IBD的一個新的治療靶點。近年來，對于 雌激素與IBD的研究已經取得了很大的進展，表現(xiàn)在基礎實驗方面特別是不同雌激素受體與IBD的 調發(fā)生發(fā)展之間的關系正在逐步深入，但是目前雌激素對IBD的的作用機制也還不十分明確。因此，今后的研究重點應該放在細胞和分子水平明確雌激素受體參與完成雌激素對IBD的作用機制上；同時 雌激素以及雌激素受體對下游信號通路的調控也有 待于進一步研究，期待新的治療方法和新型安全有效的藥物制劑應用于IBD的治療。
          參 考 文 獻 
         1 Cook LC, Hillhouse AE, Myles MH, et al. The role of es-trogen signaling in a mouse model of inflammatory bowel dis-ease: a Helicobacter hepaticus model. PloS one, 2014, 9 : e94209.
         2 Babickova J, Tothova L, Lengyelova E, et al. Sex Differ-. .ences in experimentally induced colitis in mice: a role forestrogens. Inflammation, 2015 : 1一11.
         3 Kane SV, Reddy D. Hormonal replacement therapy after menopause is protective of disease activity in women with in-flammatory bowel disease. The American journal of gastro-
enterology, 2008, 103 : 1193～1196.
         4 Jones-Hall YL, Grisham MB. Immunopathological character- ization of selected mouse models of inflammatory bowel dis- ease: Comparison to human disease. Pathophysiology,2014, 21 : 267一288.
         5 Chaban V. Estrogen and visceral nociception at the level of primary sensory neurons. Pain research and treatment,2012,2012 : 960780. .
         6 Dong G, You M, Fan H, et al. 1713一estradiol contributes to the accumulation of myeloid-derived suppressor cells in bloodby promoting TNF-oe secretion. Acta biochimica et biophysi-
ca Sinica, 2015, 47 : 620～629.
         7 Kempe P, Hammar M, Brynhildsen J. Symptoms of multiple sclerosis during use of combined hormonal contraception. EurJ Obstet Gynecol Reprod Biol,2015,193 : 1一4.
         8 Shen C, Chen Z, Mahmoodurrahma:n M, et al. Single nucle-otide polymorphisms of ER[3 and coronary atherosclerotic dis-ease in Chinese Han women. Int J Clin Exp Pathol,2015 ,8 : 2044～ 2050.
         9 Dong G, You M, Fan H, et al. 1713一estradiol contributes to the accumulation of myeloid-derived suppressor cells in blood by promoting TNF-cx secretion. Acta biochimica et biophysi-ca Sinica, 2015, 47 : 620～629.
         IO Kempe P, Hammar M, Brynhildsen J. Symptoms of multi- ple sclerosis during use of combined hormonal contracep-tion. 2015 ,193 : 1～4
         11 Straub RH. The complex role of estrogens in inflammation.Endocrine reviews, 2007, 28 : 521一574.
         12 Coskun M, Salem M, Pedersen J, et al. Involvement of JAK7STAT signaling in the pathogenesis of inflammatory bowel disease. Pharmacological Research, 2013, 76 : 1 N8.
         13 Slattery ML, Lundgreen A, Kadlubar SA, et al. JAK/STAT/SOCS - signaling pathway and colon and rectalcancer. Molecular carcino, esis, 2013, 52 : 155～166.cogenes
         14 Gupta N, Mayer D. Interaction of JAK with steroid receptor function. JAK-STAT, 2013, 2 : e24911.
         15 Wang M, Tsai BM, Reiger KM, et al. 17一l3一Estradiol de-creases p38 MAPK-mediated myocardial inflammation and dysfunction following acute ischemia. J Mol Cell Cardiol,2006, 40 : 205一212.
         16 Ge B, Gram H, Di Padova F, et al. MAPKK-independ-ent activation of p38ce mediated by TABl-dependent auto-phosphorylation of p38a． Science, 2002, 295 : 1291～ 1294.