雌激素受体信号通路与子痫前期的关系

胡悦，盛红娜，梁美育，范卓然，华绍芳

子痫前期（pre-eclampsia，PE）是与妊娠相关的多系统疾病，表现为妊娠20 周后发生的高血压、蛋白尿、肝肾功能损害和胎盘功能障碍等症状，严重危及母胎生命安全，始终是围产领域的研究热点。尽管PE 的确切病理生理机制尚未明晰，但胎盘植入及功能异常在其发生发展中的作用得到普遍认可。作为内分泌器官，胎盘释放类固醇激素发挥着重要的内分泌、旁分泌和自分泌调节作用，影响滋养细胞生长、分化以及绒毛外滋养细胞对子宫血管内皮的侵袭[1]。研究显示，PE 患者胎盘组织的雌激素水平明显降低[2]，雌激素调节作用的发挥依赖于雌激素受体（estrogen receptor，ER）及其下游信号通路的介导。现就ER 及其信号通路与PE 的关系进行综述。

1 ER 及其信号通路在妊娠期中的作用

胎盘作为维持妊娠和胎儿生长的主要内分泌器官，可释放雌激素、孕激素以及雄激素等多种类固醇激素，这些激素发挥着重要的旁分泌和自分泌调节作用，影响胎盘滋养层的生长和分化、胎盘血管的形成和成熟以及绒毛膜外滋养细胞的侵袭作用[3]。

妊娠期间，雌激素主要通过母体和胎儿肾上腺产生的雄激素前体在胎盘中转化产生，妊娠足月女性血浆17β-雌二醇水平约是非妊娠女性的100 倍，雌激素可增加一氧化氮（nitric oxide，NO）产生以及血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和胎盘生长因子（placental growth factor，PlGF）等血管生成因子水平，而肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的合成受抑制[2]，从而促进血管舒张和新生血管形成。

雌激素通过与ER 结合介导信号传导事件和（或）激活转录过程调控靶基因表达水平，其通过ER复合物与基因启动子特定序列直接结合称为基因组效应，不涉及与DNA 直接结合的调控机制则称为非基因组效应[4]。ER 可存在于细胞膜、细胞质及细胞核中，分为核受体和膜性受体两类。ERα 和ERβ 是经典的核受体，与雌激素结合后，核受体二聚体化并结合靶基因启动子中的雌激素反应元件（estrogen response element，ERE）继而开始转录[1]。另一类膜性受体主要包括经典的核受体膜性成分以及G 蛋白耦联雌激素受体1（G protein-coupled estrogen receptor 1，GPER1），通常涉及信号转导机制的激活，通过细胞内第二信使和信号级联的蛋白质激酶导致基因表达的间接变化[4]。ERα 主要在垂体、肾脏以及男性和女性生殖系统（如附睾、睾丸、子宫、卵巢和乳房）中表达，ERβ 在生殖系统和大脑中广泛表达，而GPER1在全身器官广泛表达[5]。

研究发现，随着妊娠进展，子宫动脉和胎盘中各种形式的ER 表达水平均有增加，而持续的雌激素刺激则与局部ER 维持或上调有关。例如，切除卵巢的绵羊子宫动脉内皮细胞中ERβ 表达下降，而雌激素治疗则显著增加子宫动脉内皮细胞中ERα 表达[6]；雌激素还可上调GPER1 在妊娠早期绒毛外滋养层和胎盘绒毛外外植体来源的HTR8/SVneo 细胞中的表达水平[7]。

PE 是以血管内皮损伤为特征的全身性疾病，母体血管内皮功能受损、血管生成因子和抗血管生成因子平衡紊乱以及NO 合成缺乏等是较为公认的发病机制[2]。研究发现PE 患者体内雌激素水平降低，其诱导和维持子宫血管舒张功能的减弱可能是参与PE 发病的重要环节[8]。

2 ER 及其信号通路参与细胞生物学行为的调节

目前认为雌激素及其信号通路介导细胞增殖及侵袭过程，不仅在PE 中可发现这一现象，雌激素还广泛参与卵巢癌、乳腺癌及子宫内膜癌等肿瘤的发生和发展，其对肿瘤细胞增殖、侵袭能力的影响是由ER 介导的[9]。在正常乳腺和卵巢组织中，ERα 低表达而ERβ 高表达，但在乳腺肿瘤或上皮性卵巢癌中，ERα 高表达而ERβ 低表达，ERβ 基因表达缺失可能是雌激素依赖性肿瘤进展的关键步骤[10]，而ERα则可能促进肿瘤细胞侵袭。研究显示，三阴性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）介导雌激素作用的ER 为GPER1，GPER1 高表达患者无远处转移生存期（distant metastasis-free survival，DMFS）显著缩短[11]；敲除GPER1 基因后TNBC 细胞侵袭能力下降，而选择性ERβ 激动剂的抗侵袭作用以及ERα 拮抗剂他莫昔芬的疗效明显增强[12]。这些结果表明ER 表达异常在调节肿瘤细胞侵袭能力中发挥重要作用。ER 介导的信号传导通路如何在细胞侵袭和抗侵袭过程中发挥作用，机制尚不完全明确。ERα 被认为是与乳腺癌发展最具相关性的受体，ERα 激活可上调癌基因（如MYC、Bcl-2）、细胞周期蛋白D1、叉头框蛋白M1（forkhead box M1，FOXM1）、cAMP 反应元件结合蛋白1（cAMP response element binding protein 1，CREB1）或双调蛋白、胰岛素样生长因子-1（insulinlike growth factor-1，IGF-1）和趋化因子12（C-X-C motif ligand 12，CXCL12）等因子的表达水平，而这些因子可促进肿瘤细胞增殖[13]，在肿瘤发生、发展过程中发挥作用。GPER1 水平升高可通过上调缺氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）、VEGF 和内皮标志物CD34 的表达水平而与乳腺癌的不良预后相关[14]。雌激素可通过激活磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋 白 激 酶B（protein kinase B，Akt）信号通路上调子宫内膜癌细胞DNA2（DNA 复制腺苷三磷酸依赖性解旋酶/核酸酶）表达；在富含ER 的乳腺癌和卵巢癌细胞中，DNA2 呈现高表达，肿瘤恶性程度升高，这种作用可被ER 抑制剂加以阻断，证实了ER 在肿瘤发生、发展中的作用[15]。随着对ER 研究的深入，不同ER 亚型在肿瘤发病中的作用越来越受到关注。卵巢癌研究显示，ERβ1 与更高的总生存期（overall survival，OS）和无进展生存期（progression-free survival，PFS）相关，而ERβ2 和ERβ5 则与肿瘤迁移和侵袭增加相关，ERβ2 信号通路与Bcl-2 癌基因启动子结合从而抑制凋亡是可能的机制之一[10]。其他肿瘤的研究也证实了雌激素及相关受体与肿瘤的发生、发展有关。雌激素可通过ERβ 激活p53（TP53）信号通路而诱导结肠癌细胞凋亡，p21、p27 表达上调并激活蛋白酶胱天蛋白酶-8（caspase-8）和caspase-9 是可能的中间环节，还可能通过上调Bax、Noxa 和PUMA 等促凋亡基因表达而发挥作用[16]。另有研究发现，ERβ 表达降低与女性ERα 阴性甲状腺癌患者的淋巴转移和甲状腺外播散有关[17]。

通过上述研究发现，雌激素及ER 的异常表达与肿瘤的发生、发展相关，且大多数研究表明ERα 和GPER1 的高表达促进肿瘤细胞侵袭，ERβ 的低表达及缺失也会导致肿瘤细胞侵袭能力增强，ERβ 发挥了抗细胞侵袭作用。关于在PE 中是否ER 也发挥同样的作用，近年相关研究认为雌激素及其受体表达水平的改变参与PE 的发生[3]，但具体机制尚不清楚，ER 可能在胎盘形成、细胞增殖及侵袭过程中发挥重要作用，研究ER 及其信号通路或许是认识PE 发生机制的重要突破点。

3 ER 及其信号通路参与PE 的发生和发展

滋养细胞侵袭不足导致的胎盘浅植入和灌注不良被认为是PE 发生的关键环节[7]，绒毛外细胞滋养层（extravillous cytotrophoblast，evCT）细胞的增殖、侵袭、促进血管生成等生物学行为与肿瘤细胞有一定相似之处，但evCT 侵袭能力的调节具有空间性和暂时性[18]。Park 等[1]用人胎盘来源的BeWo 细胞（来源于人绒毛膜癌细胞）建立体外PE 模型，结果发现PE模型ERα 表达降低，而ERβ 的mRNA 和蛋白表达水平升高。Lan 等[3]也证实与无妊娠并发症孕妇相比，PE 患者胎盘组织的ERα 蛋白水平降低、ERβ 蛋白水平升高，但mRNA 水平均无显著差异；免疫组织化学检测证实PE 组合体滋养层、基质细胞的细胞核和细胞质中ERβ 表达水平均较无妊娠并发症组升高。但也有研究显示重度PE 患者胎盘ERα 的mRNA 和蛋白表达水平较正常孕妇升高，而这可能只是某种补偿机制[19]。蜕膜是evCT 侵入和重塑母体螺旋动脉所在，蜕膜化缺陷可能导致妊娠期子宫内膜无法进行组织分化从而导致胎盘形成障碍，有研究证实ERα 和孕激素受体B（progesterone receptor-B，PR-B）信号传导中断可能是重度PE 相关的蜕膜化缺陷的基础[20]。

近来，GPER1 与PE 的相关性研究越来越受到关注。Feng 等[21]研究显示PE 患者胎盘GPER1 表达降低，在缺氧-复氧环境下用雌激素处理HTR8/SVneo细胞，可增加细胞GPER1 表达水平，推测GPER1 水平及功能可能与滋养层细胞侵袭能力有关。Li 等[22]通过比较正常组和PE 组胎盘的细胞增殖和凋亡水平以及2 组间GPER1 的表达水平，发现PE 组胎盘中GPER1 的表达和细胞增殖减少，而细胞凋亡增加，推测GPER1 可能参与调节细胞增殖和凋亡，这与上述Feng 等[21]的结果一致。研究显示，雌二醇处理可增加内皮细胞GPER1、内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）和PI3K/Akt 表达水平，GPER1 激活可能通过eNOS 和PI3K/Akt 信号通路保护胎盘免受缺氧-复氧损伤[5]；选择性GPER1 激动剂G1 和ER 激动剂17β-雌二醇均可通过上调基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）和PI3K/Akt 信号通路促进滋养细胞侵袭，而这种效应可被GPER1 选择性抑制剂G15 所消除[7]。这些研究均揭示了GPER1 在PE 发生和发展中的可能作用。有研究试图通过外源性补充雌激素治疗PE，用Nω-硝基-L-精氨酸甲酯（Nω-nitro-L-arginine methyl ester，L-NAME，eNOS 抑制剂）诱导PE 孕鼠模型，外源性给予雌二醇后PE 孕鼠的血压和24 h 尿蛋白定量水平显著下降，循环NO 水平升高而炎症细胞因子水平下降，改善了孕鼠的生化指标和子代结局[23]。雌激素不仅经由GPER1 激活eNOS 和PI3K/Akt 信号通路来调节滋养细胞的凋亡和增殖能力，从而减轻PE 症状[22]；还可通过改变Ca2+激活的K+通道活性来调节子宫动脉平滑肌收缩力，从而延缓慢性缺氧诱导的PE 进展[24]。

雌激素及其下游信号通路还参与了其他滋养细胞侵袭异常相关疾病。膜ERα 功能丧失的孕鼠螺旋动脉重塑障碍、滋养细胞增殖减少可导致胚胎停育发生率增加[25]。一项关于复发性流产（recurrent spontaneous abortion，RSA）的研究显示，ERβ 水平下降可使雌激素激活的蛋白激酶SGK1（丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员）表达减少或活性降低，造成上皮钠通道（ENaC）基因转录和蛋白活性下调，干扰Na+内流从而影响滋养细胞增殖和侵袭能力，进而导致流产[26]。虽然上述研究结论并不完全统一，但均证实ERα、ERβ 表达或功能异常可能参与了PE 和RSA 等高危妊娠的发生。

总之，作为严重危及孕产妇和围产儿生命安全的高危妊娠，PE 仍缺乏有效的预测和预防方法。进一步深入研究雌激素、ER 及其下游信号通路对滋养细胞增殖、凋亡和侵袭等生物学行为的调控，可从胎盘浅着床这一初始环节为PE 发病机制的研究提供新的思路，进而为PE 的早预防、早治疗提供更多手段。