雌激素在缺血性腦卒中的作用

王帥+王梓炫+馬振亮+田林+趙海霞+李克波

[關(guān)鍵詞] 雌激素；缺血性腦卒中；神經(jīng)保護(hù)

中圖分類號：R743 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-816X（2016）06-0459-03

腦卒中是影響人類生命健康的重要疾病之一，其中缺血性腦卒中占絕大部分，流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)前女性缺血性腦卒中的發(fā)病率明顯低于同年齡的男性，但是隨著女性絕經(jīng)期的到來，女性缺血性腦卒中的發(fā)病率開始增加，且預(yù)后往往更差[1]，其原因不僅僅是因為年齡或者危險因素的改變，更多的是由于絕經(jīng)后女性體內(nèi)雌激素水平的下降而引起的神經(jīng)保護(hù)作用缺失[2]。近年來，雌激素對缺血性腦卒中的作用越來越受到人們的重視，現(xiàn)就近年來雌激素在缺血性腦卒中的作用研究進(jìn)展作一綜述。

1 雌激素及其受體

雌激素屬于甾體類激素的一種，主要由卵巢、胎盤產(chǎn)生，另外，一些其他組織包括肝臟、腎上腺、乳房、脂肪也會產(chǎn)生少量雌激素，而這些部位所產(chǎn)生的雌激素對絕經(jīng)后婦女尤為重要。人體內(nèi)的雌激素主要有雌酮、雌二醇和雌三醇。雌二醇，尤其是17β雌二醇，在人體內(nèi)的生物學(xué)作用最強，雌三醇最弱，但雌三醇可能具有抗乳腺癌作用，是懷孕期間的主要激素，并被用來作為胎兒安全的指示，可預(yù)測早產(chǎn)[3]。雌酮是女性絕經(jīng)前這三種激素中最少的一種，然而，絕經(jīng)后雌二醇下降遠(yuǎn)比雌酮快，因此，雌酮成為絕經(jīng)后的主要激素[4]。雌激素進(jìn)入細(xì)胞后，結(jié)合并激活雌激素受體，形成激素-受體復(fù)合物，從而發(fā)揮生物學(xué)作用。人體內(nèi)雌激素受體主要有雌激素受體（estrogen receptor，ER）α和ERβ兩種亞型，另外還發(fā)現(xiàn)有G蛋白偶聯(lián)受體30（G protein-coupled receptor 30，GPR30）、ER-X等，它們分布在不同的組織中，介導(dǎo)了多種不同的生物學(xué)作用，其中包括對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用[5]。

2 雌激素與缺血性腦卒中的相關(guān)性

動物研究發(fā)現(xiàn)大腦中動脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）模型的雌性小鼠比同等年齡的雄性小鼠的梗死體積更小，雄性小鼠與卵巢切除后雌性小鼠有相似的梗死體積。卵巢切除后的雌性小鼠在服用雌激素以后梗死體積可以減少，并且用雌激素處理后還可以增加腦缺血小鼠損傷區(qū)域的腦血流量，促進(jìn)感覺運動功能恢復(fù)，減輕腦萎縮[6]，而低劑量、生理濃度的17β雌二醇對大腦缺血組織有更明顯的神經(jīng)保護(hù)作用[7]。

很多臨床觀察性研究同樣表明雌激素可以減少缺血性腦卒中的風(fēng)險。相比同年齡男性來講，絕經(jīng)前女性腦梗死的發(fā)生率較低，絕經(jīng)后女性腦梗死的發(fā)生率開始增加，與男性的差異變得越來越小[1]。腦梗死女性患者的雌二醇水平明顯低于健康絕經(jīng)后女性體內(nèi)的雌二醇水平，且雌二醇水平越低，患者的腦梗死體積面積越大，美國國立衛(wèi)生院神經(jīng)功能缺損評分（NIHSS）越高，病情也越嚴(yán)重[8]。但將雌激素應(yīng)用于臨床治療，很多研究的報道結(jié)果卻不盡一致，甚至有矛盾之處。

3 雌激素在缺血性腦卒中的可能作用機(jī)制

3.1 拮抗興奮性氨基酸（excitatory amino acids，EAAs）毒性作用：人體發(fā)生缺血性腦卒中時，可使體內(nèi)EAAs過度釋放，激活EAAs受體，其中最主要的是N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）受體，其可引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+內(nèi)流增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+蓄積從而產(chǎn)生興奮毒性引起神經(jīng)元死亡。而雌激素調(diào)節(jié)谷氨酸鹽所介導(dǎo)的神經(jīng)毒性則主要是通過雌激素受體依賴途徑介導(dǎo)，雌激素受體可以抑制谷氨酸鹽的釋放，調(diào)節(jié)NMDA受體減弱Ca2+超載，從而降低因谷氨酸鹽引起的皮層損傷面積[9]。雌二醇抑制NMDA神經(jīng)毒性發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，也可能是通過激活ERβ，增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的mRNA和蛋白的合成增加來實現(xiàn)的[10]。另外，谷氨酸鹽還可以通過激活I(lǐng)型代謝性谷氨酸受體（metabotropic glutamate receptors，mGluRs）而誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，用雌二醇預(yù)處理的神經(jīng)元可以減少I型mGluRs水平，阻止細(xì)胞死亡[11]。

3.2 抗氧化應(yīng)激作用：當(dāng)發(fā)生缺血性腦卒中時，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量Ca2+、Na+和腺苷二磷酸，會引起線粒體產(chǎn)生過量活性氧（reactive oxygen species，ROS），而大腦由于其內(nèi)源性抗氧化劑較少，尤其易受ROS損傷[4]。而雌激素可以清除體內(nèi)ROS[12]，阻止自由基所引發(fā)的細(xì)胞死亡，從而發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用。雌激素的抗氧化活性可能依賴于雌激素分子中芳香環(huán)上的C3位上的羥基集團(tuán)，而不依賴于雌激素受體的激活[13]。研究發(fā)現(xiàn)雌二醇可以降低H2O2介導(dǎo)的有絲分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途徑活性，減少細(xì)胞內(nèi)Ca2+蓄積，下調(diào)離子型谷氨酸受體的表達(dá)，從而抑制H2O2引起的細(xì)胞死亡[14]。雌激素還可抑制腦缺血后p38α激活和p38α易位，從而抑制神經(jīng)元的凋亡[15]。在缺血性腦卒中模型中，使用雌二醇治療后可減弱超氧陰離子基團(tuán)（superoxide anion adical，O2-）在海馬CA1部位的水平，雌二醇減弱O2-水平與海馬CA1部位氧化應(yīng)激水平的顯著下降有關(guān)[16]。

3.3 抗炎癥反應(yīng)：炎癥反應(yīng)在腦卒中過程中起重要作用，缺血后損傷可觸發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng)，加重缺血性腦損傷[17]。誘生型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）是腦卒中過程中炎癥反應(yīng)重要的調(diào)節(jié)劑[18]，其可增加促炎癥細(xì)胞因子的生成，增強白細(xì)胞浸潤入腦組織，并可上調(diào)因粘附分子表達(dá)而引起的細(xì)胞死亡。卵巢切除術(shù)可增加腦缺血后iNOS表達(dá)，而雌激素治療可以阻斷這種效應(yīng)[18]。在腦缺血發(fā)生后，生理劑量的雌激素治療可顯著抑制促炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生和釋放，下調(diào)促炎癥反應(yīng)因子的表達(dá)，包括白細(xì)胞介素-6（IL-6），單核細(xì)胞化學(xué)吸引蛋白質(zhì)1（MCP-1）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α），且可以抑制缺血區(qū)域嗜中性粒細(xì)胞趨化因子CXCL1、CXCL2和CXCL3的產(chǎn)生，防止腦內(nèi)缺血部位中性粒細(xì)胞的過度浸潤[19]。另外，缺血性神經(jīng)元還可表達(dá)可溶性環(huán)氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase，sEH），誘導(dǎo)TNF-α、IL-6和IL-1β等炎癥因子mRNA的表達(dá)，而雌二醇可通過抑制大腦sEH的表達(dá)，從而減輕MCAO模型小鼠的炎癥反應(yīng)[20]。ERα功能的缺失會加重缺血后的炎癥反應(yīng)，增加缺血后的腦損傷[17]。ER-β激活劑同樣也可以調(diào)節(jié)缺血性年老雌性小鼠的炎癥反應(yīng)，從而減輕缺血后的腦損傷[21]。

3.4 抑制死亡通路：引起缺血性腦卒中細(xì)胞凋亡的觸發(fā)因素包括很多，而含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（Cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspases）在腦缺血后細(xì)胞凋亡與死亡過程中起重要作用[4]。腦缺血后Caspases的激活時間和持續(xù)時間存在性別差異，研究發(fā)現(xiàn)大腦中動脈閉塞后的兩性神經(jīng)元中Caspase-8和Caspase-3的水平都會增加，但是在年老雌性動物的大腦中增加更顯著。給年老動物服用廣譜Caspase抑制劑后，發(fā)現(xiàn)其神經(jīng)保護(hù)作用在年老雌性動物中更明顯，而對年老雄性動物作用不明顯[22]。Bcl-2是細(xì)胞凋亡的一種重要調(diào)節(jié)因子，其可抑制自由基形成，阻止其他Bcl-2家族成員的預(yù)凋亡作用，包括Bax和Bad等，具有神經(jīng)保護(hù)作用。雌激素可通過增加Bcl-2蛋白的表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡，減小梗死范圍，從而發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用。將雌性Wistar大鼠去卵巢后分別給予不同劑量的雌激素，連續(xù)6 天后制成MCAO模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)正常組及假手術(shù)組大鼠腦內(nèi)無Bcl-2蛋白表達(dá)，而腦缺血組在24h后梗死灶邊緣區(qū)有Bcl-2蛋白表達(dá)；給藥后各組大鼠缺血24h后的梗死灶邊緣區(qū)均可見Bcl-2蛋白表達(dá)增加，表明雌激素可能通過增加腦內(nèi)Bcl-2蛋白的表達(dá)來抑制細(xì)胞的凋亡，從而減輕腦缺血損傷[23]。缺血性腦卒中引起細(xì)胞凋亡的機(jī)制還包括Fas感受器的參與，F(xiàn)as配體結(jié)合Fas感受器，觸發(fā)細(xì)胞質(zhì)銜接蛋白Fas相關(guān)性死亡結(jié)構(gòu)域（fas-associated death domain，F(xiàn)ADD）的募集反應(yīng)，激活Caspase 8、Caspase 3等一系列蛋白酶，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。研究發(fā)現(xiàn)MACO模型小鼠的Fas和FADD的表達(dá)上調(diào)，并且可以增強去卵巢雌性小鼠皮層中的Caspase 8、Caspase 3活性，而用雌激素處理后，可以顯著抑制上述功能[24]。另外，雌激素還可顯著抑制Fas抗體誘導(dǎo)的神經(jīng)元細(xì)胞凋亡。目前有研究還發(fā)現(xiàn)雌激素介導(dǎo)的腦缺血后的神經(jīng)保護(hù)作用可能還包括PI3K/Akt通路[25]和ER-α36介導(dǎo)的ERK/MAPK信號通路[26]。

3.5 抑制β-淀粉樣蛋白（amyloid β-protein，β-AP）沉積：β-AP為前體蛋白衍化產(chǎn)生，β-AP的沉積與腦血管疾病的發(fā)病關(guān)系密切，腦梗死患者血清中的β-AP水平含量明顯高于健康人群[27]，并且腦梗死女性患者的血清、腦脊液β-AP水平隨著腦梗死嚴(yán)重程度的加重而升高，提示檢測血清、腦脊液β-AP水平可以區(qū)分腦梗死患者與健康人群，并可預(yù)測腦梗死病情進(jìn)展情況。研究還發(fā)現(xiàn)血清雌二醇水平與血清腦脊液中β-AP的表達(dá)呈顯著負(fù)相關(guān)性，表明β-AP、雌激素在腦梗死發(fā)病及進(jìn)展中起重要作用[28]。載脂蛋白E可促進(jìn)β-AP的沉積，絕經(jīng)后女性體內(nèi)的高載脂蛋白E與長期的低雌激素水平有關(guān)，而雌激素替代療法可以使載脂蛋白E的血漿水平顯著降低[29]。

另外，一些研究發(fā)現(xiàn)雌激素還具有促進(jìn)神經(jīng)生長因子的表達(dá)、促進(jìn)神經(jīng)元突觸生長、減輕腦水腫、促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的修復(fù)等生物學(xué)作用。

4 討論與展望

腦卒中后細(xì)胞死亡的機(jī)制已取得相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，然而腦卒中的治療仍沒有得到實質(zhì)性的突破。近年來，雌激素對缺血性腦卒中的神經(jīng)保護(hù)作用越來越受到人們的重視，其作用機(jī)制也是多方面的，非常復(fù)雜，但其確切機(jī)制尚未完全清楚。雖然很多研究肯定了雌激素對缺血性腦卒中的保護(hù)作用，然而，雌激素是否可用來治療缺血性腦卒中仍然受到質(zhì)疑，很多臨床和流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)雌激素可增加冠心病、乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌等風(fēng)險。雌激素對于女性的神經(jīng)保護(hù)作用可能隨著給藥時間、劑量、劑型、頻次、給藥途徑以及試驗對象的樣本異質(zhì)性等的不同而有所差異。動物研究及臨床研究之間的差異性也表明我們需選用更合適的動物模型來進(jìn)行更進(jìn)一步的研究，以期能夠?qū)Υ萍に亟閷?dǎo)的缺血性腦卒中后的神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)再生作用得到進(jìn)一步的理解，突出其可能的分子及細(xì)胞機(jī)制。因此，將雌激素應(yīng)用于臨床上來防治缺血性腦卒中等疾病仍需積極進(jìn)行多中心、大樣本、隨機(jī)、雙盲的對照研究。目前一些研究發(fā)現(xiàn)，植物雌激素具有很多哺乳動物雌激素不可替代的優(yōu)點，是一類具有類似動物雌激素生物活性的植物成分，或可作為雌激素的替代物應(yīng)用于臨床，然而，其安全性和作用機(jī)制也有待進(jìn)一步研究。相信隨著科研技術(shù)的不斷發(fā)展，雌激素對缺血性腦卒中的作用機(jī)制和安全性將得到更全面的闡釋。

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（收稿日期：2016-7-26）