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

[關鍵詞] 雌激素；缺血性腦卒中；神經保護

中圖分類號：R743 文獻標識碼：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，流行病學研究發現，絕經前女性缺血性腦卒中的發病率明顯低于同年齡的男性，但是隨著女性絕經期的到來，女性缺血性腦卒中的發病率開始增加，且預后往往更差[1]，其原因不僅僅是因為年齡或者危險因素的改變，更多的是由于絕經后女性體內雌激素水平的下降而引起的神經保護作用缺失[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，現就近年來雌激素在缺血性腦卒中的作用研究進展作一綜述。

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、胎盤產生，另外，一些其他組織包括肝臟、腎上腺、乳房、脂肪也會產生少量雌激素，而這些部位所產生的雌激素對絕經后婦女尤為重要。人體內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，在人體內的生物學作用最強，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，可預測早產[3]。雌酮是女性絕經前這三種激素中最少的一種，然而，絕經后雌二醇下降遠比雌酮快，因此，雌酮成為絕經后的主要激素[4]。雌激素進入細胞后，結合并激活雌激素受體，形成激素-受體復合物，從而發揮生物學作用。人體內雌激素受體主要有雌激素受體（estrogen receptor，ER）α和ERβ兩種亞型，另外還發現有G蛋白偶聯受體30（G protein-coupled receptor 30，GPR30）、ER-X等，它們分布在不同的組織中，介導了多種不同的生物學作用，其中包括對中樞神經系統的作用[5]。

2 雌激素與缺血性腦卒中的相關性

動物研究發現大腦中動脈閉塞（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域的腦血流量，促進感覺運動功能恢復，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保護作用[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險。相比同年齡男性來講，絕經前女性腦梗死的發生率較低，絕經后女性腦梗死的發生率開始增加，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后女性體內的雌二醇水平，且雌二醇水平越低，患者的腦梗死體積面積越大，美國國立衛生院神經功能缺損評分（NIHSS）越高，病情也越嚴重[8]。但將雌激素應用于臨床治療，很多研究的報道結果卻不盡一致，甚至有矛盾之處。

3 雌激素在缺血性腦卒中的可能作用機制

3.1 拮抗興奮性氨基酸（excitatory amino acids，EAAs）毒性作用：人體發生缺血性腦卒中時，可使體內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，其可引起細胞內Ca2+內流增加，導致細胞內Ca2+蓄積從而產生興奮毒性引起神經元死亡。而雌激素調節谷氨酸鹽所介導的神經毒性則主要是通過雌激素受體依賴途徑介導，雌激素受體可以抑制谷氨酸鹽的釋放，調節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神經毒性發揮神經保護作用，也可能是通過激活ERβ，增加腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的mRNA和蛋白的合成增加來實現的[10]。另外，谷氨酸鹽還可以通過激活I型代謝性谷氨酸受體（metabotropic glutamate receptors，mGluRs）而誘導細胞死亡，用雌二醇預處理的神經元可以減少I型mGluRs水平，阻止細胞死亡[11]。

3.2 抗氧化應激作用：當發生缺血性腦卒中時，細胞內產生大量Ca2+、Na+和腺苷二磷酸，會引起線粒體產生過量活性氧（reactive oxygen species，ROS），而大腦由于其內源性抗氧化劑較少，尤其易受ROS損傷[4]。而雌激素可以清除體內ROS[12]，阻止自由基所引發的細胞死亡，從而發揮其神經保護作用。雌激素的抗氧化活性可能依賴于雌激素分子中芳香環上的C3位上的羥基集團，而不依賴于雌激素受體的激活[13]。研究發現雌二醇可以降低H2O2介導的有絲分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途徑活性，減少細胞內Ca2+蓄積，下調離子型谷氨酸受體的表達，從而抑制H2O2引起的細胞死亡[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（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部位氧化應激水平的顯著下降有關[16]。

3.3 抗炎癥反應：炎癥反應在腦卒中過程中起重要作用，缺血后損傷可觸發炎癥級聯反應，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重要的調節劑[18]，其可增加促炎癥細胞因子的生成，增強白細胞浸潤入腦組織，并可上調因粘附分子表達而引起的細胞死亡。卵巢切除術可增加腦缺血后iNOS表達，而雌激素治療可以阻斷這種效應[18]。在腦缺血發生后，生理劑量的雌激素治療可顯著抑制促炎癥細胞因子的產生和釋放，下調促炎癥反應因子的表達，包括白細胞介素-6（IL-6），單核細胞化學吸引蛋白質1（MCP-1）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α），且可以抑制缺血區域嗜中性粒細胞趨化因子CXCL1、CXCL2和CXCL3的產生，防止腦內缺血部位中性粒細胞的過度浸潤[19]。另外，缺血性神經元還可表達可溶性環氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase，sEH），誘導TNF-α、IL-6和IL-1β等炎癥因子mRNA的表達，而雌二醇可通過抑制大腦sEH的表達，從而減輕MCAO模型小鼠的炎癥反應[20]。ERα功能的缺失會加重缺血后的炎癥反應，增加缺血后的腦損傷[17]。ER-β激活劑同樣也可以調節缺血性年老雌性小鼠的炎癥反應，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胞凋亡的觸發因素包括很多，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的激活時間和持續時間存在性別差異，研究發現大腦中動脈閉塞后的兩性神經元中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，發現其神經保護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是細胞凋亡的一種重要調節因子，其可抑制自由基形成，阻止其他Bcl-2家族成員的預凋亡作用，包括Bax和Bad等，具有神經保護作用。雌激素可通過增加Bcl-2蛋白的表達，抑制細胞凋亡，減小梗死范圍，從而發揮其神經保護作用。將雌性Wistar大鼠去卵巢后分別給予不同劑量的雌激素，連續6 天后制成MCAO模型，結果發現正常組及假手術組大鼠腦內無Bcl-2蛋白表達，而腦缺血組在24h后梗死灶邊緣區有Bcl-2蛋白表達；給藥后各組大鼠缺血24h后的梗死灶邊緣區均可見Bcl-2蛋白表達增加，表明雌激素可能通過增加腦內Bcl-2蛋白的表達來抑制細胞的凋亡，從而減輕腦缺血損傷[23]。缺血性腦卒中引起細胞凋亡的機制還包括Fas感受器的參與，Fas配體結合Fas感受器，觸發細胞質銜接蛋白Fas相關性死亡結構域（fas-associated death domain，FADD）的募集反應，激活Caspase 8、Caspase 3等一系列蛋白酶，導致細胞死亡。研究發現MACO模型小鼠的Fas和FADD的表達上調，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抗體誘導的神經元細胞凋亡。目前有研究還發現雌激素介導的腦缺血后的神經保護作用可能還包括PI3K/Akt通路[25]和ER-α36介導的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為前體蛋白衍化產生，β-AP的沉積與腦血管疾病的發病關系密切，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水平可以區分腦梗死患者與健康人群，并可預測腦梗死病情進展情況。研究還發現血清雌二醇水平與血清腦脊液中β-AP的表達呈顯著負相關性，表明β-AP、雌激素在腦梗死發病及進展中起重要作用[28]。載脂蛋白E可促進β-AP的沉積，絕經后女性體內的高載脂蛋白E與長期的低雌激素水平有關，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，一些研究發現雌激素還具有促進神經生長因子的表達、促進神經元突觸生長、減輕腦水腫、促進神經細胞的修復等生物學作用。

4 討論與展望

腦卒中后細胞死亡的機制已取得相當的進展，然而腦卒中的治療仍沒有得到實質性的突破。近年來，雌激素對缺血性腦卒中的神經保護作用越來越受到人們的重視，其作用機制也是多方面的，非常復雜，但其確切機制尚未完全清楚。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疑，很多臨床和流行病學研究發現雌激素可增加冠心病、乳腺癌、子宮內膜癌等風險。雌激素對于女性的神經保護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行更進一步的研究，以期能夠對雌激素介導的缺血性腦卒中后的神經保護和神經再生作用得到進一步的理解，突出其可能的分子及細胞機制。因此，將雌激素應用于臨床上來防治缺血性腦卒中等疾病仍需積極進行多中心、大樣本、隨機、雙盲的對照研究。目前一些研究發現，植物雌激素具有很多哺乳動物雌激素不可替代的優點，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用于臨床，然而，其安全性和作用機制也有待進一步研究。相信隨著科研技術的不斷發展，雌激素對缺血性腦卒中的作用機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）