雌激素受體作為壬基酚的主要作用靶點導致機體免疫毒性

傅相均，許潔，蔣智鋼，俞捷

遵義醫科大學公共衛生學院，遵義563099

免疫系統與神經和內分泌系統的聯系十分緊密，3個系統之間相互影響，共同組成神經內分泌免疫網絡[1]。雌激素作為一種重要的性類固醇激素，通過直接調節免疫器官、免疫細胞等的發育以及免疫相關因子的分泌[2]，對自身免疫病如敗血癥的發生和發展有重要的作用。雌激素對機體生理活動的調節主要通過與雌激素受體結合實現信號的傳導。傳統的雌激素受體如ERα廣泛分布于免疫器官細胞中，能夠與雌激素或類雌激素化合物結合，從而引發基因調控機制[3]，調節下游與自噬、內皮功能、代謝以及血管再生等生理過程相關的基因轉錄表達。雌激素除了與傳統的雌激素受體(estrogen receptor, ER)結合外，近年來發現雌激素還能與G蛋白偶聯受體30/G蛋白雌激素受體1(GPER1)結合經由非基因組機制介導細胞內相關快速調節反應。與傳統的細胞內雌激素受體不同，GPER1屬G蛋白偶聯受體家族[4]，是有7個跨膜結構域的細胞膜蛋白，雖然雌激素與GPER1的結合力是與傳統雌激素受體結合力的1/10，但是GPER在多種免疫細胞如巨噬細胞中均有表達[5]，雌激素與GPER1結合會產生如下影響：(1)降低細胞炎性反應，調節相關免疫因子的產生；(2)同時降低LPS引起的巨噬細胞TNF-α分泌，引起TLR4的表達降低從而抑制巨噬細胞的功能；(3)抑制NF-κB信號通路[4]，并且GPER1與傳統雌激素受體存在協同作用，共同調節細胞內鈣離子流、cAMP的合成以及PI3K的活性，調節機體的免疫反應[6]。

壬基酚(nonylphenol, NP)作為配體作用于雌激素受體和芳香烴受體影響機體內分泌系統已有比較廣泛的研究，而NP對免疫系統的干擾作用研究相對較少[7]。NP廣泛用于表面活性劑、抗氧化劑、紡織印染助劑、潤滑油添加劑、農藥乳化劑、樹脂改性劑、樹脂及橡膠穩定劑等領域[8]。研究發現，相對于抗原驅動的免疫反應或適應性免疫反應，NP對免疫系統的影響較為復雜[9-10]，可同時產生免疫激活和免疫抑制效應，破壞先天免疫平衡。目前研究所知的NP對免疫系統的干擾作用主要體現在對免疫細胞尤其是T細胞的影響[11]。CD4+T淋巴細胞包括Th1和Th17輔助T細胞，產生促炎細胞因子，而Th2或Treg細胞，產生抗炎或調節細胞因子[12]。低水平雌激素與Th1 T細胞的發育相關，在懷孕期間高水平雌激素[13]，能夠促進Th2極化，因此，NP競爭性地與雌激素受體結合會干擾機體正常的免疫功能。研究表明，NP會引起CD4+極化，破壞Th1與Th2之間功能的平衡，引起免疫失調，但是具體哪一方占據優勢取決于NP濃度及其暴露時間[14]。除了與雌激素受體結合外，NP能夠與芳香烴受體結合并調節其活性[15]，而芳香烴受體活性與雌激素的合成代謝密切相關[16]；并且NP還能拮抗與炎性相關的過氧化物酶體增殖激活核受體(PPAR)的活性[17]，使其介導的PPAR依賴性抗炎反應失調[18]。最新研究發現，孕鼠NP暴露會增加子代鼠肝臟炎性因子TNF-α、IL-10β的生成并導致肝臟組織形態和功能異常[19]。本綜述將主要闡述近年來NP對免疫系統的干擾，總結其造成免疫毒性可能的分子機制[20]。

1 NP對免疫系統的影響及機制(The effect of NP on the immune system and its mechanism)

1.1 NP對免疫器官的影響(Effect of NP on immune organs)

脾臟作為外周免疫器官的核心，含有大量的淋巴細胞和巨噬細胞，是體內產生抗體的主要基地[21]，對體液免疫和細胞免疫功能的完整發揮至關重要的作用[22]。研究發現，NP暴露會導致脾臟體積縮小，質量下降，高劑量NP暴露導致大鼠脾臟白髓減少、脾臟組織減少、脾臟體積縮小[23]；體外細胞實驗發現NP暴露導致脾臟細胞的生長周期被阻滯，脾臟細胞的生長發育受到阻礙[24]，脾淋巴細胞內Ca+水平和ROS水平明顯升高[25]，脾臟細胞內線粒體膜電位明顯降低，脾臟淋巴細胞凋亡率明顯升高[7]，由此可知，NP會導致脾臟損傷以及脾臟細胞功能紊亂，從而對外周免疫系統造成損傷[26]。

胸腺作為中樞淋巴器官，是與免疫功能有關的最大腺體，其分化和發育受多種內分泌激素尤其是雌激素的調控[27]。研究發現，NP暴露能夠引起胸腺臟器指數的明顯降低，并且使得胸腺組織和淋巴細胞發生損傷，淋巴細胞內ROS水平明顯升高[28]，淋巴細胞凋亡率水平同樣升高；病理生理學檢查發現，中高劑量NP暴露會導致小鼠胸腺皮質變薄[28-29]。由此可知，NP可通過對胸腺及脾臟造成損傷，阻礙免疫器官的發育，破壞機體免疫屏障，從而產生免疫毒性，導致免疫系統的紊亂[29]。

1.2 NP對免疫細胞的影響(Effect of NP on immune cells)

眾所周知，機體的特異性免疫應答主要由T細胞執行，隨著年齡的增大，體內雌激素水平也隨之增加，胸腺上皮細胞上的雌激素受體處于持續激活狀態，抑制T細胞增殖和分化[9]，有研究發現，NP能夠直接抑制T淋巴細胞的增殖和生長[30]。其機制主要是體內蓄積的NP通過與胸腺上皮細胞上的雌激素受體競爭性結合，引起胸腺上皮細胞ER受體合成升高，同時促胸腺增殖的胸腺素分泌減少，導致胸腺組織萎縮，抑制T細胞增殖和分化[10-30]。另外，T淋巴細胞隨著時間的延長會出現凋亡，T淋巴細胞的凋亡主要由Fas/FasL信號通路調節。Fas及其配體FasL是近年來研究得最為深入的有關細胞凋亡的膜表面分子，FasL是能夠結合到死亡受體TNFRSF6/FAS的細胞因子，在T細胞發育中介導由細胞毒性引起的凋亡。研究發現，NP能夠激活Fas/FasL信號通路，從而加快T淋巴細胞的凋亡[31]。

機體的非特異性免疫應答主要由B細胞執行，雌激素通過誘導基質細胞產生一些抑制物質，改變骨髓的微環境，而骨髓微環境的穩定又是細胞前體存活和增殖的關鍵。研究表明，雌激素作為淋巴細胞生成的調節劑，其水平增加導致B淋巴細胞減少，水平降低引起骨髓中B淋巴細胞合成水平上調；研究發現，具有擬雌激素特性的NP通過引起骨髓微環境的改變，抑制B淋巴細胞的分化和成熟。因此，NP通過影響免疫細胞(T細胞和B細胞)的分化成熟以及凋亡，干擾機體執行正常的免疫應答功能[22-24]。

1.3 NP對免疫因子的影響(Effect of NP on immune factor)

近年來，已有研究報道了NP可以通過調節免疫因子的合成對免疫系統產生影響[32]。自身免疫系統疾病通常是由促炎因子與抑炎因子在細胞內表達水平失調催發的[22-24]，這2類免疫因子分別是由2種輔助型T細胞即Th1和Th2分泌，機體正常免疫功能的發揮依賴于Th1和Th2正常的細胞功能以及兩者功能活性間的動態平衡。Th1細胞介導細胞免疫應答，主要分泌IL-2、IFN-γ和INF-α等促炎因子，在抗感染以及排斥反應中發揮重要作用；Th2細胞主要分泌IL-4、IL-5和IL-6等抑炎因子，介導體液免疫應答，輔助B細胞抗體生成，下調抗原呈遞細胞及Th1細胞的活性，起免疫抑制作用，因此Th1/Th2細胞功能失衡，會引起免疫系統癱瘓[33]。研究發現，NP能夠有效抑制Th1細胞發育并導致其IFN-γ等細胞因子分泌水平降低；相反，NP促進Th2細胞發育，誘使其分泌的IL-4/IL-6水平升高[34]，從而引起2種輔助型T細胞功能失衡，破壞細胞正常的免疫應答反應。因此，NP的免疫毒性除了體現在對免疫器官、免疫細胞發育的抑制作用外，還表現為干擾免疫因子的合成分泌(主要表現為抑制促炎因子細胞因子的表達，抑制抑炎因子的分泌)，間接對特異性免疫應答產生抑制作用[35]，造成免疫紊亂。

1.4 雌激素受體依賴免疫毒性(Estrogen receptor-dependent immunotoxicity)

多種免疫相關因子的分泌與核受體的調節相關，與配體結合或磷酸化后的雌激素受體形成同源或異源二聚體[36]，轉移到細胞核內，直接與雌激素反應元素結合或通過與活化蛋白1(AP-1)結合介導免疫相關基因的表達[37]。研究發現，NP暴露導致小鼠IL-4分泌水平明顯升高，同時調節IL-4合成分泌的轉錄因子NF-AT的活性增強[36]。AP-1參與調節NF-AT轉錄因子與對應基因位點結合，介導IL-4相關基因的轉錄翻譯[20,35]。因此，調節NP可能通過以下2種機制影響ER-α及其下游活性：(1)作為配體進入細胞內與雌激素競爭性結合雌激素受體，使其激活后形成二聚體入核，與AP-1結合激活NF-AT轉錄因子入核，促進免疫因子IL-4表達[38]。(2)與細胞膜上的雌激素受體GPER1結合，激活PI3K/AKT通路，激活PI3K/AKT通路，引起雌激素受體磷酸化激活入核調節IL-4基因表達或激活NF-ΚB炎性反應信號通路，干擾機體正常的免疫反應，產生免疫毒性[39]。

1.5 非雌激素受體依賴免疫毒性(Non-estrogen receptor-dependent immunotoxicity)

研究表明，NP暴露導致COX-2表達活性明顯升高，細胞ROS水平上升[40]，免疫細胞包括淋巴細胞凋亡率升高，而介導氧化反應的COX-2表達由AKT/MAPK/CRE信號通路介導[41]，因此，NP可能作用于多種膜蛋白受體(G蛋白偶聯受體、酪氨酸酶受體和整合素受體)，激活AKT/MAPK信號通路，引起免疫細胞ROS水平異常，細胞凋亡率增加。NP與脂質代謝相關的蛋白CD36、PPARγ相互作用，引起體內脂質代謝的異常[42]，進而引起細胞如內質網應激等異常反應，激活Ca2+通道引起細胞內Ca2+濃度升高，促進免疫因子合成相關的轉錄因子如NF-AT激活入核，導致相關免疫因子分泌異常，造成免疫毒性[33]。

1.6 通過與其他信號通路耦合作用產生免疫毒性(Immunotoxicity by coupling with other signaling pathways)

細胞內多種經典通路如mTOR、PI3K/AKT、IGF-1、TGF-β和STAT/JNK等通路與免疫系統密切相關，并且這些信號通路之間存在錯綜復雜的聯系，牽一發而動全身。比如PI3K/AKT介導NF-κB的核轉位、免疫因子的表達、免疫細胞的分化和炎性小體的降解等，而insulin、IGF等信號通路又能調節AKT信號通路的活性[43]。并且NP暴露引起免疫因子IL-6表達水平的升高，而IL-6與這些通路存在互相調控的耦合作用，如IL-6通過作用于STAT/JNK或PI3K/AKT通路調節免疫細胞的成熟分化[41-42]，可干擾細胞正常的免疫應答，產生免疫毒性。除了通過IL-6，有研究表明，NP可以直接作用于PI3K/AKT、IGF-1等信號通路，對免疫系統產生干擾作用[44]。因此，NP產生的免疫干擾作用不同于抗原引起的免疫應答，它既可以進入細胞內調節核受體的活性，也可以與膜蛋白直接結合，通過不同的信號通路影響細胞正常的生理活性，導致免疫毒性[30]

2 結語(Conclusion)

NP作為典型的環境內分泌干擾素，其對免疫系統的影響逐漸引起重視，但是主要機制局限于NP通過擬雌激素作用競爭性結合雌激素受體，對機體造成免疫毒性，其具體機制以及除雌激素信號通路的干擾作用外的其他相關機制研究甚少。本綜述結合近年來相關動物及細胞分子實驗結果，總結NP免疫干擾的新機制，作為今后研究NP對細胞膜表面受體的調節作用及其與免疫毒性的關系的重要參考。