雌激素孕酮對實驗性大鼠急性腦缺血保護機制的研究

秘勇建，陳　琴，梅正福，江　漁，張　濤，周紅梅綜述，劉　蘭，劉　靜審校

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雌激素孕酮對實驗性大鼠急性腦缺血保護機制的研究

秘勇建1，陳琴2，梅正福1，江漁1，張濤1，周紅梅1綜述，劉蘭1，劉靜1審校

流行病學研究顯示，女性在絕經前，心腦血管系統疾病發病率明顯較男性少，而在絕經之后，其發病率與男性相比基本類似。有學者認為，雌性激素在其中起到重要作用，由此開啟的后續相關臨床及基礎研究中發現，雌性激素有促進血栓形成、誘發乳腺癌等副作用。伴隨更進一步的研究，相關學者一致認為，孕酮對于腦血管疾病的保護作用意義重大，并在未來有著廣泛臨床應用前景。本文結合相關研究，現綜述如下。

1　孕酮的代謝及作用途徑

孕酮可由卵巢、胎盤、腎上腺分泌,經血液循環作用至子宮、乳腺、神經系統等靶器官。哺乳類動物神經系統也可合成孕酮,其前體孕烯諾龍可由膽固醇經細胞色素P450側鏈裂解酶作用轉變而成,然后在3-羥基固醇脫氫酶作用下生成孕酮[1]。 在中樞神經系統中，神經膠質細胞和神經元細胞通過3β-羥類固醇脫氫酶合成孕酮。孕酮分化有5a-還原酶及3β-類激素羥化酶兩條催化路徑。孕酮在5a-還原酶作用下分解成5a-二氫孕酮，在3a-羥基固醇氧化還原酶或者3β-羥基固醇氧化還原酶作用下分解成3a,5a-四氫孕酮[2]。 孕酮受體廣泛存在神經元及膠質細胞內，有PR-A和PR-B兩個類型。孕酮與其特異性受體結合調節相應基因轉錄和蛋白質合成，從而影響靶細胞的行為功能被稱為孕酮的基因效應。以上兩類受體均來自于同一基因，只是PR-B的N末端比PR-A多164為氨基酸片段；而PR-A 和PR-B的表達調節受性別、激素水平、年齡、營養狀態等影響[3]。除了特異的孕酮受體之外，細胞膜上還有一些神經遞質受體也是孕酮及代謝產物的作用靶點，如煙堿型乙酰膽堿受體、γ-氨基丁酸受體等[4]。孕酮及其代謝產物與神經遞質受體或膜型受體結合，改變神經元和膠質細胞的興奮性，影響相關神經遞質的釋放，調節胞內信號轉導通路，從而影響靶細胞的行為表達，此即孕酮的非基因效應[5]。

2　孕酮對急性缺血性腦損傷的保護作用機制

孕酮對急性缺血性腦損傷有明顯的神經保護作用。急性缺血后腦損傷主要表現為缺血缺氧后腦組織水腫帶的形成、死亡細胞代謝性毒物的產生以及神經元細胞凋亡程序的啟動。有研究發現，孕酮可以通過減少興奮性氨基酸的產生從而減輕腦水腫的程度及減少損失范圍神經元的死亡和凋亡細胞數目，并有助于神經元生物功能活性的恢復及神經元細胞的再生。這個也印證了雌性大鼠腦水腫程度較雄性大鼠在腦損傷后腦水腫程度及神經功能損害減輕、認知功能恢復速度快的原因[6]。孕酮除了保護腦損傷后的神經損害，還可以明顯營養神經， 促進神經功能恢復或者減小神經損害程度。Ishrat等通過制作局灶性腦缺血模型發現孕酮可以明顯減輕腦水腫、運動神經元的恢復也明顯，孕酮可以恢復膽堿乙?；D移酶和Na-K-ATP酶至正常水平的下限，并且可見生長蛋白mRNA的表達，由此可見孕酮在神經營養機制及相關蛋白的表達中發揮作用[7]。

2.1減少神經興奮性毒性作用神經興奮性物質谷氨酸鹽可維持神經傳導的興奮性。在急性腦缺血或者腦外傷后，大量谷氨酸鹽的過量形成可使相應神經傳導過度興奮、甚至衰竭，從而對神經元細胞產生毒性作用。Ogata T等人在體外培養的脊髓神經元細胞中發現，谷氨酸鹽的毒性作用在使用孕酮的實驗組中明顯有減輕[8]。 哺乳類動物的腦組織中，海馬區神經元對缺血缺氧異常敏感，急性腦缺血后可見大量神經元死亡及凋亡[6]。王建平等研究發現，對比于正常海馬區，急性缺血性腦損傷后海馬區神經元凋亡數目很大，但在使用孕酮治療組中可見仍有神經元存活，從而說明孕酮對海馬區神經元有明顯保護作用[9]。Ciriza I等通過構建海馬區興奮性毒性神經元的去勢雌性大鼠模型，通過使用卡英酸(kainic acid)作為誘導劑，研究發現低劑量的孕酮代謝產物5a-二氫睪丸酮可減緩海馬區神經元的興奮性毒性死亡及減輕反應性星形膠質細胞彈性蛋白的表達，而彈性蛋白正是神經元破壞的標志[10]。除了以上代謝產物之外，也有學者認為孕烯醇酮，孕酮的另外的一種代謝產物，可增強GABAa受體活性從而發揮保護神經元的作用[11]。

2.2孕酮對NO的調節作用NO是一種特殊的神經遞質，其特殊性在于它不需要借助任何中介機制而快速擴散通過生物膜，將一個細胞信息傳遞到它周圍的細胞中去[12]。中樞神經系統NO的合成按以下途徑進行：(1)突觸前釋放的興奮性氨基酸激活突觸后谷氨酸受體，引起Ca2+內流；(2)通過Ca2+結合鈣調蛋白，激活一氧化氮合成酶，催化L-精氨酸氧化而產生NO和胍氨酸。正常情況下神經細胞合成并釋放適量NO，不產生毒性作用，但在谷氨酸鹽過量剩余時就會產生過多的NO，從而損傷周圍神經細胞。神經元的NO主要分為兩部分：一部分由腦和脊髓神經元產生;另一部分由血管周圍的神經纖維產生，支配腦血管。在中樞神經系統中除神經元外，還有神經膠質細胞，其中的星型膠質細胞含有大L-精氨酸，這是為合成NO提供原材料的儲庫。星型膠質細胞在受到Ca2+、緩激肽、谷氨酸和去甲腎上腺素等物質刺激時，可引起NO釋放，導致血管擴張。NOs可分兩種形式：內皮細胞型NOS(eNOS)和誘導型NOS(iNOS)。eNOS存在于腦和內皮細胞；iNOS存在于巨噬細胞、血管平滑肌細胞、激活的中性粒細胞及內皮細胞，為Ca非依賴型；其中eNOs對神經系統有保護作用，而iNOs有相反的氧化毒性作用。Valera S等研究認為，eNOs的表達和雌激素、孕酮受體的密度成正相關性[13]；Coughlan T等使用腦外傷模型檢測孕酮治療后iNOs mRNA在培養的星形膠質細胞的表達情況，發現孕酮可通過孕酮反應因子誘導iNOs抑制基因的表達，從而產生神經保護作用[12]。

2.3孕酮抑制炎癥應答反應Pettus EH等萃取腦損傷后48 h大鼠額葉皮質蛋白樣本實驗證明，孕酮能夠減輕腦損傷后炎癥因子的瀑布效應；并應用Western blot densitometry技術測得炎癥因子補體C3、p6水平明顯下降[14]。炎癥反應參與了腦損傷后的腦組織損害過程。孕酮可通過調控部分炎癥因子的產生及活性，從而減輕炎癥反應。在急性缺血性腦損傷過程中，孕酮不但可以穩定細胞骨架，還能抑制IL-1、MIF-1、CDs-10、CF-3等炎癥因子釋放。Gibson CL等利用局灶性大腦中動脈缺血模型(MCAO)研究發現，孕酮可減輕損傷周圍腦組織水腫；并應用PCR技術發現損傷腦組織中IL-1、轉化生長因子β2、誘導性一氧化碳合酶的上調均被抑制，這正說明孕酮可通過抑制炎癥因子來減輕腦組織損害[15]。

2.4孕酮對細胞凋亡的調節孕酮調節腦缺血后神經元的凋亡。在基因水平，NF-κB涉及炎癥反應和凋亡的啟動；在轉錄水平，孕酮可減少NF-κB在細胞核的濃度及靶基因的表達[16]。孕酮也可以通過凋亡抑制蛋白，如bcl-2和ERK,孕酮可上調bcl-2，同時bcl-2阻滯細胞色素C從線粒體膜的釋放，從而阻滯caspase-3的激活達到抗神經元凋亡[17]。Yao等給腦損傷的大鼠靜脈孕酮，發現孕酮可上調bcl-2的表達，同時下調凋亡促進蛋白如bax和bad,研究員也發現未治療的組可見ERK蛋白減少[18]。

2.5孕酮對髓鞘的修復作用在中樞神經系統中，在少突膠質細胞及星形膠質細胞中發現孕酮受體，而孕酮通過孕酮受體可促進膠質細胞的生長及分化，增加少突膠質細胞髓鞘磷脂堿性蛋白的表達[19]。Cerghet等對比男性和女性海馬區、脊髓等處少突膠質細胞的密度發現，男性上述區域相對來說少突膠質細胞明顯增多，而少突膠質細胞是髓鞘合成的前體，從而可以發現腦缺血、脊髓損害、多發性硬化等的脫髓鞘后，男性相對來說恢復快的原因[20]。而Ghourmari AM等通過制作腦缺血模型指出孕酮的促髓鞘形成作用來自于孕酮對少突膠質細胞前體增殖有作用，進而使其向合成髓鞘的成熟少突膠質細胞轉變[21]。

2.6孕酮與神經營養因子神經細胞的功能的恢復離不開神經生長因子的營養作用，孕酮還可以促進腦源性神經因子的形成。Gonzalez S等在脊髓損傷模型中發現，孕酮治療組的脊髓前角運動細胞腦源性神經因子及其mRNA的水平較對照組有明顯增高50%，同時用Nissl染色發現孕酮可降低損傷介導的脊髓運動神經元染色質的退行性變；孕酮正是通過增強內源性神經性BDNF的表達來實現對神經的保護作用[22]。

3　討　論

研究發現，在動物實驗模型中使用低劑量雌激素，不管是否處于妊娠期，都能延緩疾病活動或抑制疾病進展[23]。雌激素可減少炎性因子的滲入，促炎性因子如TNF-α、IL-4 、IL-10的產生，這些促炎性因子大部分來自活化的脾臟、中樞神經的單核細胞。發現最小有效劑量產生的抑制效果在不同的鼠群有不同的結果，由此看出由于個體不同而帶來的雌激素受體敏感性的差異對疾病嚴重程度有很大影響。 孕酮作為在神經系統中能夠合成的神經活性甾體，已有研究表明孕酮能夠明顯改變各種腦損傷的預后。孕酮在各種腦損傷后的神經保護作用日益受到關注，流行病學調查、動物基礎實驗以及臨床研究顯示:孕酮可減輕腦損傷后出現的腦水腫、減小腦梗死體積、減輕實驗性腦缺血損傷后神經功能；孕酮對腦血管疾病的保護機制主要為減輕脂質過氧化反應、減少自由基生成、穩定細胞膜結構、保護血腦屏障;孕酮還具有調節一氧化氮生成、抗神經興奮性毒性、抗細胞調亡、調節炎癥反應和神經營養等作用。

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1003-2754(2016)02-0189-02

R743.3

2015-12-16；

2016-01-30

(1.重慶市綦江區人民醫院神經內科，重慶 綦江 401420；2.重慶市綦江區人民醫院泌尿外科，重慶 綦江 401420)

劉蘭，E-mail：274096236@qq.com；劉靜，E-mail：792484264@qq.com