雌激素孕酮对实验性大鼠急性脑缺血保护机制的研究

秘勇建，陈　琴，梅正福，江　渔，张　涛，周红梅综述，刘　兰，刘　静审校



雌激素孕酮对实验性大鼠急性脑缺血保护机制的研究

秘勇建1，陈琴2，梅正福1，江渔1，张涛1，周红梅1综述，刘兰1，刘静1审校

流行病学研究显示，女性在绝经前，心脑血管系统疾病发病率明显较男性少，而在绝经之后，其发病率与男性相比基本类似。有学者认为，雌性激素在其中起到重要作用，由此开启的后续相关临床及基础研究中发现，雌性激素有促进血栓形成、诱发乳腺癌等副作用。伴随更进一步的研究，相关学者一致认为，孕酮对于脑血管疾病的保护作用意义重大，并在未来有着广泛临床应用前景。本文结合相关研究，现综述如下。

1　孕酮的代谢及作用途径

孕酮可由卵巢、胎盘、肾上腺分泌,经血液循环作用至子宫、乳腺、神经系统等靶器官。哺乳类动物神经系统也可合成孕酮,其前体孕烯诺龙可由胆固醇经细胞色素P450侧链裂解酶作用转变而成,然后在3-羟基固醇脱氢酶作用下生成孕酮[1]。 在中枢神经系统中，神经胶质细胞和神经元细胞通过3β-羟类固醇脱氢酶合成孕酮。孕酮分化有5a-还原酶及3β-类激素羟化酶两条催化路径。孕酮在5a-还原酶作用下分解成5a-二氢孕酮，在3a-羟基固醇氧化还原酶或者3β-羟基固醇氧化还原酶作用下分解成3a,5a-四氢孕酮[2]。 孕酮受体广泛存在神经元及胶质细胞内，有PR-A和PR-B两个类型。孕酮与其特异性受体结合调节相应基因转录和蛋白质合成，从而影响靶细胞的行为功能被称为孕酮的基因效应。以上两类受体均来自于同一基因，只是PR-B的N末端比PR-A多164为氨基酸片段；而PR-A 和PR-B的表达调节受性别、激素水平、年龄、营养状态等影响[3]。除了特异的孕酮受体之外，细胞膜上还有一些神经递质受体也是孕酮及代谢产物的作用靶点，如烟碱型乙酰胆碱受体、γ-氨基丁酸受体等[4]。孕酮及其代谢产物与神经递质受体或膜型受体结合，改变神经元和胶质细胞的兴奋性，影响相关神经递质的释放，调节胞内信号转导通路，从而影响靶细胞的行为表达，此即孕酮的非基因效应[5]。

2　孕酮对急性缺血性脑损伤的保护作用机制

孕酮对急性缺血性脑损伤有明显的神经保护作用。急性缺血后脑损伤主要表现为缺血缺氧后脑组织水肿带的形成、死亡细胞代谢性毒物的产生以及神经元细胞凋亡程序的启动。有研究发现，孕酮可以通过减少兴奋性氨基酸的产生从而减轻脑水肿的程度及减少损失范围神经元的死亡和凋亡细胞数目，并有助于神经元生物功能活性的恢复及神经元细胞的再生。这个也印证了雌性大鼠脑水肿程度较雄性大鼠在脑损伤后脑水肿程度及神经功能损害减轻、认知功能恢复速度快的原因[6]。孕酮除了保护脑损伤后的神经损害，还可以明显营养神经， 促进神经功能恢复或者减小神经损害程度。Ishrat等通过制作局灶性脑缺血模型发现孕酮可以明显减轻脑水肿、运动神经元的恢复也明显，孕酮可以恢复胆碱乙酰基转移酶和Na-K-ATP酶至正常水平的下限，并且可见生长蛋白mRNA的表达，由此可见孕酮在神经营养机制及相关蛋白的表达中发挥作用[7]。

2.1减少神经兴奋性毒性作用神经兴奋性物质谷氨酸盐可维持神经传导的兴奋性。在急性脑缺血或者脑外伤后，大量谷氨酸盐的过量形成可使相应神经传导过度兴奋、甚至衰竭，从而对神经元细胞产生毒性作用。Ogata T等人在体外培养的脊髓神经元细胞中发现，谷氨酸盐的毒性作用在使用孕酮的实验组中明显有减轻[8]。 哺乳类动物的脑组织中，海马区神经元对缺血缺氧异常敏感，急性脑缺血后可见大量神经元死亡及凋亡[6]。王建平等研究发现，对比于正常海马区，急性缺血性脑损伤后海马区神经元凋亡数目很大，但在使用孕酮治疗组中可见仍有神经元存活，从而说明孕酮对海马区神经元有明显保护作用[9]。Ciriza I等通过构建海马区兴奋性毒性神经元的去势雌性大鼠模型，通过使用卡英酸(kainic acid)作为诱导剂，研究发现低剂量的孕酮代谢产物5a-二氢睾丸酮可减缓海马区神经元的兴奋性毒性死亡及减轻反应性星形胶质细胞弹性蛋白的表达，而弹性蛋白正是神经元破坏的标志[10]。除了以上代谢产物之外，也有学者认为孕烯醇酮，孕酮的另外的一种代谢产物，可增强GABAa受体活性从而发挥保护神经元的作用[11]。

2.2孕酮对NO的调节作用NO是一种特殊的神经递质，其特殊性在于它不需要借助任何中介机制而快速扩散通过生物膜，将一个细胞信息传递到它周围的细胞中去[12]。中枢神经系统NO的合成按以下途径进行：(1)突触前释放的兴奋性氨基酸激活突触后谷氨酸受体，引起Ca2+内流；(2)通过Ca2+结合钙调蛋白，激活一氧化氮合成酶，催化L-精氨酸氧化而产生NO和胍氨酸。正常情况下神经细胞合成并释放适量NO，不产生毒性作用，但在谷氨酸盐过量剩余时就会产生过多的NO，从而损伤周围神经细胞。神经元的NO主要分为两部分：一部分由脑和脊髓神经元产生;另一部分由血管周围的神经纤维产生，支配脑血管。在中枢神经系统中除神经元外，还有神经胶质细胞，其中的星型胶质细胞含有大L-精氨酸，这是为合成NO提供原材料的储库。星型胶质细胞在受到Ca2+、缓激肽、谷氨酸和去甲肾上腺素等物质刺激时，可引起NO释放，导致血管扩张。NOs可分两种形式：内皮细胞型NOS(eNOS)和诱导型NOS(iNOS)。eNOS存在于脑和内皮细胞；iNOS存在于巨噬细胞、血管平滑肌细胞、激活的中性粒细胞及内皮细胞，为Ca非依赖型；其中eNOs对神经系统有保护作用，而iNOs有相反的氧化毒性作用。Valera S等研究认为，eNOs的表达和雌激素、孕酮受体的密度成正相关性[13]；Coughlan T等使用脑外伤模型检测孕酮治疗后iNOs mRNA在培养的星形胶质细胞的表达情况，发现孕酮可通过孕酮反应因子诱导iNOs抑制基因的表达，从而产生神经保护作用[12]。

2.3孕酮抑制炎症应答反应Pettus EH等萃取脑损伤后48 h大鼠额叶皮质蛋白样本实验证明，孕酮能够减轻脑损伤后炎症因子的瀑布效应；并应用Western blot densitometry技术测得炎症因子补体C3、p6水平明显下降[14]。炎症反应参与了脑损伤后的脑组织损害过程。孕酮可通过调控部分炎症因子的产生及活性，从而减轻炎症反应。在急性缺血性脑损伤过程中，孕酮不但可以稳定细胞骨架，还能抑制IL-1、MIF-1、CDs-10、CF-3等炎症因子释放。Gibson CL等利用局灶性大脑中动脉缺血模型(MCAO)研究发现，孕酮可减轻损伤周围脑组织水肿；并应用PCR技术发现损伤脑组织中IL-1、转化生长因子β2、诱导性一氧化碳合酶的上调均被抑制，这正说明孕酮可通过抑制炎症因子来减轻脑组织损害[15]。

2.4孕酮对细胞凋亡的调节孕酮调节脑缺血后神经元的凋亡。在基因水平，NF-κB涉及炎症反应和凋亡的启动；在转录水平，孕酮可减少NF-κB在细胞核的浓度及靶基因的表达[16]。孕酮也可以通过凋亡抑制蛋白，如bcl-2和ERK,孕酮可上调bcl-2，同时bcl-2阻滞细胞色素C从线粒体膜的释放，从而阻滞caspase-3的激活达到抗神经元凋亡[17]。Yao等给脑损伤的大鼠静脉孕酮，发现孕酮可上调bcl-2的表达，同时下调凋亡促进蛋白如bax和bad,研究员也发现未治疗的组可见ERK蛋白减少[18]。

2.5孕酮对髓鞘的修复作用在中枢神经系统中，在少突胶质细胞及星形胶质细胞中发现孕酮受体，而孕酮通过孕酮受体可促进胶质细胞的生长及分化，增加少突胶质细胞髓鞘磷脂碱性蛋白的表达[19]。Cerghet等对比男性和女性海马区、脊髓等处少突胶质细胞的密度发现，男性上述区域相对来说少突胶质细胞明显增多，而少突胶质细胞是髓鞘合成的前体，从而可以发现脑缺血、脊髓损害、多发性硬化等的脱髓鞘后，男性相对来说恢复快的原因[20]。而Ghourmari AM等通过制作脑缺血模型指出孕酮的促髓鞘形成作用来自于孕酮对少突胶质细胞前体增殖有作用，进而使其向合成髓鞘的成熟少突胶质细胞转变[21]。

2.6孕酮与神经营养因子神经细胞的功能的恢复离不开神经生长因子的营养作用，孕酮还可以促进脑源性神经因子的形成。Gonzalez S等在脊髓损伤模型中发现，孕酮治疗组的脊髓前角运动细胞脑源性神经因子及其mRNA的水平较对照组有明显增高50%，同时用Nissl染色发现孕酮可降低损伤介导的脊髓运动神经元染色质的退行性变；孕酮正是通过增强内源性神经性BDNF的表达来实现对神经的保护作用[22]。

3　讨　论

研究发现，在动物实验模型中使用低剂量雌激素，不管是否处于妊娠期，都能延缓疾病活动或抑制疾病进展[23]。雌激素可减少炎性因子的渗入，促炎性因子如TNF-α、IL-4 、IL-10的产生，这些促炎性因子大部分来自活化的脾脏、中枢神经的单核细胞。发现最小有效剂量产生的抑制效果在不同的鼠群有不同的结果，由此看出由于个体不同而带来的雌激素受体敏感性的差异对疾病严重程度有很大影响。 孕酮作为在神经系统中能够合成的神经活性甾体，已有研究表明孕酮能够明显改变各种脑损伤的预后。孕酮在各种脑损伤后的神经保护作用日益受到关注，流行病学调查、动物基础实验以及临床研究显示:孕酮可减轻脑损伤后出现的脑水肿、减小脑梗死体积、减轻实验性脑缺血损伤后神经功能；孕酮对脑血管疾病的保护机制主要为减轻脂质过氧化反应、减少自由基生成、稳定细胞膜结构、保护血脑屏障;孕酮还具有调节一氧化氮生成、抗神经兴奋性毒性、抗细胞调亡、调节炎症反应和神经营养等作用。

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1003-2754(2016)02-0189-02

R743.3

2015-12-16；

2016-01-30

(1.重庆市綦江区人民医院神经内科，重庆 綦江 401420；2.重庆市綦江区人民医院泌尿外科，重庆 綦江 401420)

刘兰，E-mail：274096236@qq.com；刘静，E-mail：792484264@qq.com