糖皮质激素受体的分子生物学特征及其在内耳的研究进展*

张秀玲 综述 佘万东 戴艳红 审校

糖皮质激素(glucocorticoid, GC)已广泛应用于自身免疫性内耳病、突发性聋、梅尼埃病等内耳疾病的治疗[1，2]。在细胞水平GC与其受体结合，激活的受体转移至细胞核内调节基因的表达从而在靶器官发挥生物学效应。组织对GC的反应主要取决于组织中糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor, GR)的含量[3]。目前GR在内耳的作用机制及患者对GC敏感性不同的原因尚不十分明确，本文对GR的分子生物学特征以及GR在内耳作用的研究进展进行综述。

1 人糖皮质激素受体(hGR)

hGR广泛分布于全身各组织器官，并且在各类细胞中的分布密度不同。根据hGR在细胞上的分布，可分为细胞内受体(iGR)和膜受体(mGR)[4]。人的iGR基因位于5号染色体长臂3区1带(5q31)，由10个外显子组成，编码777个氨基酸[5]。mGR很可能是iGR的一种被修饰的类型[6]，mGR介导的特异性非基因效应是GC发挥快速非基因组效应的可能机制之一。

2 hGR蛋白的存在形式和生物学特征

hGR包括10个外显子，外显子1和部分外显子2编码 5′端非翻译区序列，外显子 2～8编码蛋白的主体序列，外显子9、10也分别被称为外显子9α和9β，分别编码hGRα与hGRβ不同的C末端和3′端非翻译区序列。hGR基因经选择性剪接可生成五种亚型：GRα、GR β、GRγ、GRp(即GRδ)及GRA[7]。hGR的主要生理存在形式为hGRα与hGRβ，其中以hGRα为主。两种蛋白N末端的前727位氨基酸相同，此区域包括DNA结合区和转录激活区；而C末端序列有所不同，这种不同导致hGRα可与皮质醇结合，hGRβ因无激素结合区不与皮质醇结合，而可与GC反应元件(glucocorticoid response elements, GREs)结合但不能直接激活靶基因[8]。GR亚型依靠激素依赖模式通过模式转换向靶组织传达激素信息，GRα是介导GC效应的主要受体亚型，当两种受体亚型存在于同一细胞时，GRβ抑制激素依赖性的GR诱导的基因表达，因此GRβ很可能是一种GR抑制剂[9]。

近来Yudt将编码GRcDNA真核载体导入Cos21细胞，发现GRα存在hGRα-A(777aa)和hGRα-B(751aa)两种不同形式，hGRα-B转录激活活性约为hGRα-A的两倍，同样可抑制激活蛋白-1 (AP-1)/核因子-κB(NF-κB)的活性[10]。hGRγ是hGR第453位插入突变，外显子3和4之间插入一个额外的精氨酸，其转录激活活性仅为hGRα的50%，可能与GC敏感性和转录激活作用有关[11]，有研究提示GRγ对GC有着抑制调节作用[12]。hGRp(676αa)为hGRmRNA剪接发生异常，外显子8被内含子G置换所致，主要存在于在多发性骨髓瘤、急性淋巴细胞白血病(acute lymphocytic leukemia, ALL)等造血系统肿瘤中。由于缺乏外显子8和9，该变异体对GC无结合活性，但可增强hGRα的转录激活活性[13]。

3 GR在GC抵抗中的作用

3.1hGRα /hGR β比例的失衡 正常情况下人体大多数细胞中GRα占主导地位，GRβmRNA水平远低于GRαmRNA，仅占总GRmRNA的0.12%～0.13%，在某些病理状态下GRβ表达增加[14]。既往研究结果提示，在不同种类的细胞中对GC反应性起关键作用的是hGRβ与hGRα表达的比例，高比例与GC敏感有关，而低比例与GC抵抗的发生有关[15]。

3.2hGR基因突变 hGR基因中的点突变、非编码序列的改变、染色体缺失或其它变化，均可能会损伤GR作用的分子机制，改变GR对GC的敏感性。Bray等[5]总结了hGR染色体基因突变与GC抵抗的联系,发现涉及GR基因的15种错义、3种无义密码子、3种移码、1种接合位点、2种选择性接合突变和16种多态现象。hGR基因突变除产生无功能的GR外，也可导致GR数量减少。hGR基因多态性可导致相关细胞因子(如IL-4)或各种诱导GC抵抗的关键分子过度表达,导致抵抗[16]。

3.3GC对GR的调节 短期小剂量应用GC可使GR上调，而长期大剂量应用GC会引起GR下调,这一负调节现象已在体外培养细胞和完整动物中被证实[17]，并且被认为是一种保护机制，可以使机体避免长期暴露在GC中而产生的毒性作用。GC对GR的负调节发生在转录、转录后调控和翻译等多个水平。其可能的参与机制有：①GR基因表达的抑制可能不依赖于启动子而是启动子之外的序列，GR与DNA或mRNA结合，减少mRNA的产生或降低其稳定性及可翻译性[18]；②GC影响GR的循环；③GC结合GR后缩短GR的半衰期，促使其磷酸化通过蛋白酶途径使其降解[19]。

研究已证实GC能够下调GRα的表达[20]，而GC对GRβ调节的报道则不尽相同。刘宇健[21]等在多种细胞中发现GC对GRα和GRβ的mRNA的表达均有明显的下调作用，且具有剂量依赖性和时间依赖性特点。而郁博[22]等的研究结果显示：GC能够上调HaCaT细胞GRβ的表达，且呈作用时间和剂量依赖性效应。

3.4细胞因子对GR的调节 某些促炎细胞因子(IL-1β与TNF-α等)可通过活化转录因子,包括AP-1、NF-κB和信号传导子及转录激活因子等，上调GR表达水平,因此炎症性疾病患者的GR水平可能高于正常对照者[23]。Torrego等[24]发现IL-2和IL-4可以抑制GR的核转运使GC敏感性减低，而单独用IL-2或IL-4则不会出现这种现象；并且INF-γ在改变IL-2和IL-4对GR核转运的抑制以及维持GC敏感性方面起着重要作用。近年来，有学者进一步研究了细胞因子对于GR亚型表达的调节作用。用IL-2和IL-4[25]刺激肺成纤维细胞可导致GRβ表达增多和GC抵抗；TNF-α、IL-1还能不成比例地升高GRβ和GRα的水平，使GRβ发挥显性负相关作用[26]。由于GRβ蛋白的半衰期是GRα蛋白的2倍，因此GRβ相对于GRα不成比例的堆积，也是导致GC抵抗的原因之一。但Torrego[24]等用IL-2和IL-4联合刺激PBMC后检测GRβ其表达并没有增多，作者认为不同实验结果的出现与实验方法的不同有关。

4 内耳GR的研究

4.1GR在内耳的分布 GR在内耳的神经性和非神经性组织中均有分布，且具有分布不均衡的特点。Rarey等[27]用ELISA的方法检测人内耳组织，发现GR广泛分布于内耳，在耳蜗的密度大于前庭。在耳蜗，其密度由高到低为螺旋韧带、Corti器、血管纹。在前庭感觉上皮区域，壶腹嵴和椭圆囊斑有较高密度，球囊斑密度较低；非感觉上皮区域，半规管密度高，壶腹暗细胞和椭圆囊后壁密度低。Shimazaki等[28]运用免疫组化技术检测豚鼠内耳GR的表达，发现GR在螺旋韧带的Ⅲ型纤维细胞中表达最多，耳蜗的毛细胞和前庭的感觉细胞的GR较少，Corti器的支持细胞和前庭感觉上皮下层分布较多，螺旋神经节、前庭神经节和内淋巴囊也有较多GR分布，与上述结果类似。

4.2声创伤后内耳GR的改变 Terunuma等[29]在声损伤对豚鼠耳蜗GRmRNA影响的研究中发现：声创伤时耳蜗蜗轴和中间部的GRmRNA水平无明显改变，而螺旋韧带和血管纹处GRmRNA明显减少，而且不同强度的声刺激对GRmRNA的影响程度不同。正常情况下螺旋韧带处的螺旋隆凸GRmRNA高表达，给予120 dB SPL声刺激即刻、2小时或130 dB SPL声刺激2小时、6小时时GRmRNA明显减少。GRmRNA的减少通常会引起GR表达的下调，但在给予110 dB SPL声刺激时GRmRNA的减少对GR的水平却没有影响。Tahera等[30]发现，声创伤使内源性GC增加、螺旋神经节GR转录减少和NF-κB活性增加，并且螺旋韧带处GR mRNA的减少很可能是由于升高的GC介导了GR的负调节。另外，Tahera等在实验中未发现毛细胞的丢失而出现了树突水肿或螺旋神经节的变化，提示代谢紊乱是声刺激造成损伤的主要原因。而GR表达水平的改变影响着内耳的代谢系统，GR与GC结合后能够影响前庭膜、半规管上皮Na+、K+通道，进而影响内耳淋巴液的Na+、K+浓度，细胞的渗透压以及内淋巴的水平衡[31，32]。

4.3GR在低强度应激介导的内耳保护中的作用 预先给研究对象低强度的急性应激包括束缚应激(restraint stress, RS)、热激、噪声习服(sound conditioning)[29]等，可以对后续的高强度的声刺激引起的损伤起到保护作用。这些低强度的急性应激能够刺激HPA(下丘脑-重体-肾上腺)轴释放GC进而在声创伤中起到保护作用[30]。RS介导的保护性反应是通过激活GR并且抑制损伤诱导的NF-κB下调而起作用的。联合应用GC抑制剂美替拉酮(metyrapone, MET)和GR拮抗剂 RU486能够使RS的保护作用消失，进一步证明了RS诱导的GR激活是由升高的GC启动的。Tahera等[33]在研究噪声习服对听觉系统的保护作用时发现：噪声习服能够降低听觉刺激的水平并且能减少声创伤造成的继发损伤，在小鼠，噪声习服通过激活HPA轴改变GR在室旁核和螺旋神经节的表达来减少声创伤造成的继发损伤。其可能的保护机制是：①阻止声创伤诱导的GR降解；②通过螺旋神经节的受体共活化物(steriod receptor Co-activator-1, SCR-1)启动GR的活性[33]。

4.4影响内耳GR表达的其它因素 除上述影响内耳GR表达的因素外，内耳GR的量还随年龄的变化而变化。Zou等[34]通过应用多克隆抗体检测出生后大鼠耳蜗GR表达的情况发现，GR在内耳的表达有组织特异性和年龄特异性，GR在螺旋韧带的表达在出生后7天开始，在14天到21天表达量明显增加，21天以后达到成年水平，而螺旋缘、螺旋神经节、Corti器、耳蜗神经等处的GR表达则没有明显的年龄依赖性。

本文综述了hGR的生物学特征、影响GR表达的因素及GR在应激和声损伤导致内耳损伤中的作用，GR表达异常与GC抵抗密切相关。部分突聋患者对GC不敏感，GR及其亚型在内耳表达的研究有助于预测内耳疾病患者的GC敏感性，防止GC的无效使用并及时采取其他措施。

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