雌激素及其雌激素受体与炎症性肠病的关系

         摘要 流行病学调查显示炎症性肠病的发病存在明显的性别差异，提示性激素可能与炎症性肠病 有关。近来大量研究显示，雌激素及其受体不仅在生殖系统中起作用，在消化系统也大量表达并发 挥重要的调控作用。雌激素在体内可以作用于不同受体，例如经典的雌激素受体，进而启动相应的下游信号转导通路，从而参与对炎症性肠病的调节过程。本文仅就雌激素在炎症性肠病中的调节 作用及其作用机制予以综述。 
         关键词 炎症性肠病；雌激素；雌激素受体；
         信号转导通路炎症性肠病( inflamrnatory bowel disease ,IBD)是 一组累及胃肠道的慢性非特异性炎症性疾病，其病因和发病机制尚未完全阐明。 临床资料和动物实验均提示，IBD的发病存在明显的性别差异，女性比男 性更容易罹患该病，而且有研究表明，绝经后妇女激素替代可以明显降低罹患IBD的概率，并且可 以减轻患者疾病的严重程度，进一步提示雌激素在IBD发生和发展过程中发挥重要的调节作用。 该综述将系统性回顾近年来针对雌激素与IBD相 关性的报道，结合目前研究进展以及我们课题组的 研究，阐述雌激素与IBD的内在联系，从而进一步 改善炎症性疾病患者的预防和治疗。 
         一、炎症性肠病 IBD，包括克罗恩病（crohnisease，CD）和溃疡性结肠炎( ulcerative colitis, UC)和少数不确定的结肠炎，具有慢性迁延、终生复发的倾向以及难以治愈的特点oIBD在西方国家比较多见，我国发病率的增长趋势也非常明显。目前大部分学者认为IBD可能是由多种因素相互作用所致，包括持续肠道感 染、肠黏膜免疫调节异常、肠黏膜屏障缺损、卫生、遗传和环境等因素(Liu等．2013)o患者主要表现 为反复发作的腹痛、腹泻、便血、发烧、体重下降以及 发育迟缓等，给患者的生活带来极大的不便，但是目 前临床上还没有满意的治疗手段。更重要的是，UC和CD均已被认为可以提高结直肠癌(colorectalcancer, CRC)的风险(Rutter等．2004，Bernstein等．2001)。而且与零星的CRC相比，IBD相关的CRC恶化程度更高，存活率更低（Larsen等．2007）。 近年 来，虽然在IBD基础和临床方面均取得了很大进展，目前对IBD的治疗主要是抗炎药和抗生素等常 规药物，但是这对炎症仅仅起到一定的抑制作用，并不能完全，且治疗后容易复发，同时还存在 副作用大、费用高或耐药性严重等问题，因此探索 IBD的发病机制，找到一种新颖的治疗方案显得尤 为重要。 
         二、雌激素的分类和作用 雌激素是体内重要的类固醇激素，外周雌激素 主要由性腺合成，脑内则主要由下丘脑以及边缘系 统的神经元产生。雌激素除了调控生殖系统和代谢外，还对中枢神经系统、心血管系统、消化系统等有 重要的调节作用（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)、结合雌激素 ( conjugated equine estrogen, CEE)等，内源性雌激素 主要是前三者，其中以E2的生物活性强，在体内 起主要作用。E2在体内约有80070经1 7一羟基脱氢酶（17 -HSD）氧化为E1(1 5%)和硫酸雌酮(EIS， 65070)。妇女在绝经前，E2主要在卵巢生成，同时也 是循环血E2的来源，循环血中98 070的E2都与性激素结合球蛋白( sex hormone binding globulin, SHBG)形成结合型雌激素，在身体远端的器官和细胞中发 挥系统作用；绝经后，E2水平明显下降(Tang等．2013)，体内的雌激素以雌酮为主。 多项相关研究证实雌激素具有调节多种炎症性 疾病的能力，比如系统性红斑狼疮、类风湿性关节 炎、多发性硬化症、心血管疾病（冠心病、缺血性脑卒中）等，雌激素水平改变，炎症的发生发展以及转归都会受到影响。Dong等提出，女性罹患系统 性红斑狼疮( SLE)的概率明显高于男性，雌激素水平升高可以明显增加系统性红斑狼疮的严重程度， 这主要由1 7 13一雌二醇促进TNF-O/的分泌引起的。 
         另一方面，雌激素水平升高，可以显著降低类风湿性 关节炎( RA)和多发性硬化症(MS)的严重程度‘6]。 同时流行病学调查显示绝经前妇女心脑血管疾病的发病率明显低于同龄男性，而绝经后妇女心脑血管 疾病发病率明显高于育龄妇女，进一步研究发现，1 7 13一雌二醇可抑制巨噬细胞渗出和11-1 13 .TNF一a等 细胞因子释放，使血清中细胞间粘附分子（ICAM-1） 和血管细胞黏附分子（VCAN-1）表达下调，减少白 细胞的黏附和浸润，从而发挥抗炎作用保护心脑血管系统‘7 3(Xu等．2008)o可见，雌激素在炎症相关性疾病发生发展中的作用尚有矛盾。 
         三、雌激素与IBD的关系及机制研究
         研究发现，IBD发病率和患病的严重程度存在 着明显的性别差异。生物体内雌激素水平改变后， 如绝经后、怀孕、口服避孕药都会引起IBD的变化。然而，雌激素对IBD的作用还存在许多争 议，雌激素是促进还是抑制炎症反应，雌激素又是如何参与调节IBD的发生发展及转归呢？有学者认为雌激素水平增高会提高炎症性肠病的发病率并且 加重炎症症状，如有口服避孕药史的人群患IBD的 风险明显比未服药人群高：t8：（Xu等．20 1 5）。已知 的是避孕药由人工合成的雌激素和孕激素配制成， 口服避孕药后体内雌激素和孕激素水平明显升高，因此这些调查使研究者们相信，雌激素水平升高可能与IBD的发生发展有关。但是也有学者认为雌激素对于肠道炎症起到保护作用，Straub等发现，在 炎症病理过程中，女性没有男性易感。同时有研究指出部分妇女在怀孕期间对IBD发作有一定的保 护作用，同时对于绝经后妇女激素替代则可以降低罹患IBD的风险，并且可以降低患者疾病的严重程 度。妇女在怀孕期间，体内雌激素以及孕激素 水平明显升高；绝经后卵巢功能衰退，雌激素分泌枯竭，月经停止，生殖功能终止，激素替代会显著提高妇女体内雌激素水平，因此他们认为雌激素水平升高可能以某种机制抑制了IBD的发生发展，对女性 起到了一种保护的作用。 （一）雌激素受体与IBD 由于雌激素通过与其受体结合后发挥其作用，上述不一致可能是由于雌 激素受体的分布不同以及雌激素与不同雌激素受体 结合发挥不同的效应。同时关于雌激素对炎症性肠病影响的动物实验研究，同样也出现了许多矛盾的结论，这些结果可能与雌激素的复杂作用机制有关， 例如不同IBD模型的建立，不同受体介导不同的功能，雌激素受体(ER)的表达随着动情周期波动，组织中不同ERs比例的变化等。 雌激素受体可以通过与其受体结合后发挥作用，雌激素受体包括经典的核受体和（ER和ER） 以及膜受体GPR30，其中雌激素与GPR30结合后发挥快速效应。雌激素与ER或ER结合后，通过激素 反应元件(ERE)启动转录和翻译过程，产生广泛的 生物学效应（Levin等．2009，Enmark等．1997，Bodo等．2006）。 
         1．雌激素受体o【( ERce)：人类ERce基因定位于 第6号染色体长臂上(6q25.1)，由140kb以上的碱
基对组成oERce在女性生殖组织中如乳腺、子宫和阴道等高表达‘9]，主要位于核内。目前发现ERce上 存在7个磷酸化位点，可使ER在没有雌激素存在 的情况下被激活。10]oERce的生物学作用众所周知， 包括经典的雌激素作用，比如第二性特征的发展、月经周期的调节、精子的成熟oERce激活后可以模拟雌激素的大部分作用，如促进乳腺和子宫发育，稳定 血管舒缩以及治疗骨质疏松等（Khalili等．201 2， Orellana等．20 1 5）。 Cook等人研究发现，ERce敲除小鼠IBD的发病 率明显减少，疾病严重程度也明显降低。选择性激动肠道炎症小鼠ERce，并没有改善小鼠的肠道炎症。同样的，我们实验室采用TNBS诱导大鼠IBD后，给予IBD鼠ERce特异激动剂PPT替代雌激素干预，致炎鼠体重更加显著降低、DAI评分显著增 高、结直肠长度显著缩短、结直肠肠壁结构紊乱，固有层大量炎性细胞浸润，内膜充血水肿，炎症反应明
显，说明ERce受体激活可以明显加重TNBS诱导大 鼠IBD的临床症状，提示雌激素的促肠炎效应可能 是通过ERce完成的（结果未发表）。除了对IBD的 影响存在差异，ERce的表达还存在明显的性别差 异，Ramesh等的研究表明，不论健康人群还是IBD患者，女性ERce基因的增强子水平均显著高于男性，这些差异可能和雌激素不同作用效果有关。 
         2．雌激素受体I3(ERI3)：ER(3在1 996年被发 现，它的生物效应至今还是个迷。人体各组织中几
乎都有ER[3mRNA表达，包括生殖系统、中枢神经系统、心血管系统、免疫系统等，但在子宫却没有表 达‘11 1 0目前ERp上有2个磷酸化位点被发现，可 以在没有雌激素存在的情况下被激活 已有报道，ER13激动剂ERB-041在不同的慢性 肠道炎症动物模型中起到抗炎作用( Muramatsu ， 2000)，另一种激动剂DPN同样明显改善炎症小鼠疾病的严重程度，同时伴随盲肠中11-1 7a.IFN-gam— ma和CXCL9的表达减少oWadaHiraike等人利用AOM7DSS处理ER13敲除鼠引起结肠炎的严重程度 明显增加。同时有学者也提出，功能性ER13缺乏的 小鼠结肠炎症状，相比野生型小鼠或者ERce基因敲 除小鼠要明显严重。我们实验室也进行类似实验，特异性激活ER13可以显著减轻TNBS所致大鼠 结肠炎的症状（结果未发表）。但是给予正常大鼠 ER[3特异激动剂处理，对其肠道结构和功能均没有 明显影响，提示ER(3在正常组织上并不发生效应， 而仅在应激、炎症或其它病理性情况下才起作用。 由于ER[3的特异激活不会带来ERce介导的副作 用，如乳腺和子宫的增生以及可能诱发的癌变等，这 给ER13激动剂作为IBD治疗新药的研究带来远大 的前景。 
         3．雌激素受体GPR30：G蛋白耦联受体30( GPR30)又称G蛋白耦联雌激素受体(GPER)，是上世纪90年代末研究发现的一种膜结合雌激素受体，基因位于7p22区域，具有经典的7次跨膜疏水 区域。它在全身多个系统及多种肿瘤细胞中广泛表达，主要定位于内质网oGPR30与雌激素结合后可 通过调节激酶活性、快速激活第二信号系统、间接调节一系列的基因转录，从而介导雌激素对靶细胞的快速效应。GPR30介导的快速效应在生殖、神经和免疫系统的生理功能中都发挥重要的作用，可能参与介导了雌激素快速非基因组效应及基因组转录反应，而IBD作为一种慢性肠道炎症，目前未见关于雌激素通过GPR30调节IBD发生发展过程的报道。 
         （二）雌激素对IBD的作用机制 当雌激素受体被激活之后，形成雌激素一受体复合物，雌激素受体经历构象改变的过程，热休克蛋白Hsp90游离， 在靶基因调控区形成相互作用的二聚体，ER以二聚 体的形式结合位于不同基因启动区的雌激素应答元件( estrogen response element, ERE)(Harris等．2006)o ER与靶基因启动子序列中的ERE通过DBD结构域结合，在受体的两个活化功能域AF一1和AF-2以协同的方式作用，通过募集而来的辅助因子与辅激活物和转录元件作用，对靶基因的转录进行调控，抑制或促进信使核糖核酸( mRNA)水平及 蛋白质表达（lVIiao等．20 1 0）。此经典的ERE通路与IBD的关系尚未见报道。然而，大量证据证实， 雌激素与细胞膜上的ERs结合，作用于细胞内信号 转导通路，进而调节靶基因的表达，影响蛋白质表达，从而影响IBD的发生发展。具体如下：
         1．JAK/STAT通路：蛋白酪氨酸激酶信号转导 和转录激活因子途径（JAK-STAT signaling pathway） 是细胞内的一条重要信号通路，参与机体细胞的生 长、增殖、分化、凋亡，介导炎症、免疫反应在内的多 种生物过程。除此之外，JAK/STAT信号通路也参与了多种疾病的发病机制，包括IBD(Arasaradnam等．20 1 0)。受体分子二聚化之后，使偶联的JAK激酶靠近并活化oJAK激活后催化受体络氨酸残基磷酸化和相应的STAT因子磷酸化，从而激活信号转导子和转录激活子( STAT)，调控基因的转录进一步 发挥生物学效应oSchreiber等发现，IBD患者 STAT1的表达和激活增高，与IBD组织病理改变程 度呈正相关；STATI磷酸化和DNA结合都明显升高。同时Suzuki等发现STAT3酪氨酸明显磷酸化， 且与IBD的严重程度呈正相关。 已有研究证实，在STAT家族的6个亚型中， STATl.STAT3 .STAT4.STAT5也分别与雌激素作用 相关0 17-[3雌二醇通过MAPK,Src激酶，以及IP3K等途径，快速磷酸化STAT1，STAT3和STAT5， 促进核转位（Klinge等．2001）。这些磷酸化调节是由雌激素受体（ER和ERp）介导的(Schreiber等．2002，Saturnino等．2013)o长时间给予雌激素刺激， 可以上调JAK2的表达，而且JAK2可以负调节ERce的活性，P-JAK1表达水平与ER的活性状态显著相
关。同时JAK1可以影响老年女性雌激素的水平(Santos等．2007)o研究发现，雌激素受体ER和 JAK/STAT途径的相互作用还可以发生在转录水平，这一作用通过AK2-JAK/ STAT-p7CIP/ CARM1复合体来完成。这些结果提示JAK-STAT通路可能是ERce和ER13的下游蛋白，参与雌激素对IBD的作用过程。 
         2．P38/MAPK通路：研究发现，P38丝裂原活化 蛋白激酶(p38 MAPK)信号通路参与细胞内信号介导的细胞增殖、凋亡、分化等多种生理过程，并在结肠炎炎症反应过程中发挥了非常重要的调控作用 (Jiang等．1997)o研究发现，DSS诱导的小鼠结肠 炎组织P-P38蛋白表达明显增加；P38 MAPK信号通路激活后，促进TNF一a1、IL-6等炎症介质的合成和分泌显著增加（Bjornstrom等．2002）；同时促 进细胞间粘附分子一1、血管细胞粘附分子一1、分形趋化因子等多种趋化因子的表达明显上调( Kenned\． 等．2005)o Geory等检测到正常人群与IBD患者中P38MAPK表达并无差异，而磷酸化P38MAPK及 P38MAPK酶活性在IBD患者中较正常人显著增 加， 且与炎症程度呈正相关。近大量研究表明 P38MAPK选择性抑制剂SB203580可以明显减少TNF一仪、IL-1 .IL-6 .IL-8等细胞因子的产生，有效减轻DSS和TNBS诱导的结肠炎反应卵巢切除的雌性大鼠给予雌二醇(E2)补充，心肌TNF-ce .IL一1 13和IL-6的产生将明显减少，P38MAPK和caspase-3的活性也明显降低。那么雌激素是否通过P38／MAPK通路调节IBD的发生发展也值得进一步 研究。 
         3．PI3 K/AKT通路：磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)一丝氨酸苏氨酸蛋白激酶( AKT)信号转导通路在许多细胞中发挥重要的作用，AKT是PI3K直接作用的靶蛋白，活化的AKT即磷酸化AKT对细胞的存 活、生长及增殖发挥着重要的调控作用(Peng等．2005)。同时有研究显示，该通路也参与了IBD的 反应过程。包括Cheng等在内的研究发现，小鼠结肠炎模型和溃疡性结肠炎患者的肠粘膜组织中， PI3K活化，Akt表达明显增加，PI3 K-AKT信号转导通路也被激活。给予PI3K的抑制剂Wortmannin处 理后，肠粘膜组织中p-Akt的表达明显减少，TNF一仪、 NF-kB等细胞因子的释放明显减少，IBD症状缓解。 近年来大量实验证实，ER能够通过雌激素依赖或不依赖的方式激活，并与P13 K/Akt细胞信号转导通路相互作用，发挥重要的生物学效应。这些结果也提示，PI3 K/AKT通路可能在雌激素对IBD的 调节过程中起到作用。 
         四、结语 IBD发病存在明显的性别差异，提示雌激素在IBD的发病机制中起到重要的作用，雌激素及其受体可能是IBD的一个新的治疗靶点。近年来，对于 雌激素与IBD的研究已经取得了很大的进展，表现在基础实验方面特别是不同雌激素受体与IBD的 调发生发展之间的关系正在逐步深入，但是目前雌激素对IBD的的作用机制也还不十分明确。因此，今后的研究重点应该放在细胞和分子水平明确雌激素受体参与完成雌激素对IBD的作用机制上；同时 雌激素以及雌激素受体对下游信号通路的调控也有 待于进一步研究，期待新的治疗方法和新型安全有效的药物制剂应用于IBD的治疗。
          参 考 文 献 
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