G蛋白偶聯雌激素受體及其對免疫系統疾病的影響

王韞秀，顧兆偉，郝麗英

(1.中國醫科大學附屬盛京醫院 a.醫療保險工作部，b.耳鼻咽喉科，沈陽 110004； 2.中國醫科大學藥學院藥物毒理教研室，沈陽 110122)

雌激素是一種類固醇激素，最主要的作用是促進女性的第二性征發育，建立并保持女性生殖功能，對子宮和乳腺的發育有重要的調控作用；雌激素還對大腦的發育至關重要，可減少卒中后神經元損傷，增加神經元連接，并在許多疾病甚至腫瘤中起作用。雌激素與細胞中并不活躍的雌激素受體結合后變得異?；钴S，進而發揮其生物學效應。雌激素受體主要分為經典的核受體(包括雌激素受體α和雌激素受體β)和膜受體兩大類[1]。隨著對受體認識的深入，雌激素信號的復雜性也隨之增加，核受體通過經典的雌激素受體通路，觸發雌激素受體-雌激素復合物作為配體門控轉錄因子移位至細胞核，調節特異性靶基因的轉錄而發揮基因型調節效應；膜受體通過第二信使系統介導快速非基因效應。近年來，G蛋白偶聯雌激素受體(G protein-coupled estrogen receptor，GPER)作為一種新型的雌激素膜受體成為國內外學者關注的熱點。越來越多的研究發現，GPER是一種介導雌激素，是在免疫系統、神經系統、腎臟系統、血管系統和生殖系統發揮作用的重要受體[2-6]?，F就GPER的發現、信號轉導、配體及其對免疫系統疾病的影響予以綜述。

1 GPER的發現

雌激素受體和鹽皮質激素受體是類固醇激素核受體亞家族成員。有研究推測，雌激素的快速血管效應與第二信使系統有關，并發現了鹽皮質激素醛固酮在平滑肌收縮中的快速效應[4,7]。有研究顯示，活化鹽皮質激素受體可以調節環腺苷酸的代謝、鈣信號通路以及Src蛋白和促分裂原活化的蛋白激酶，以上信號機制與心臟收縮力、血管反應性、心肌纖維化、細胞增殖和凋亡的調節有重要關系[8]。在某種情況下，鹽皮質激素和雌激素的快速效應與膜相關的經典類固醇受體有關(如雌激素受體和鹽皮質激素受體)。但有研究推測，另有受體觸發這些快速類固醇效應[9]。

有研究提示，G蛋白偶聯受體30是通過非經典受體系統調節雌激素效應的主要物質。此前，G蛋白偶聯受體30只是一種無已知內源性配體，且不被認識的孤立G蛋白偶聯受體。隨后將雌激素作為其主要配體，被命名為GPER。但有研究顯示，醛固酮是GPER更有效的激動劑，將其命名為GPER可能屬于誤稱，但尚未檢測到醛固酮與GPER結合，故無證據支持GPER作為醛固酮受體行使作用[10-13]。

GPER可廣泛表達，在生殖器官、胰腺、肝臟、心臟、血管、乳腺、肺臟、神經組織以及白細胞均有表達[14]。在新鮮離體鼠主動脈平滑肌細胞和內皮細胞均能檢測到GPER的表達[8,10,15]。近年來對GPER作用分子機制的認識大多由其功能分析的推斷得出。對GPER活化機制了解的欠缺由多種因素造成，主要與細胞膜上GPER的低表達以及GPER主要在細胞內表達與GPER選擇性激動劑和拮抗劑的相對低效能結合和高水平的非特異性結合等有關[16]。

2 GPER的信號轉導通路

雌激素受體α和雌激素受體β是參與雌激素基因效應的主要核受體。有證據表明，快速調節細胞信號通路可通過一種細胞膜上定位的雌激素受體介導，由此引發人們對GPER信號通路的研究[17]。GPER的定位主要在細胞內，與此前報道描述的細胞膜GPER內化相一致[18-19]。GPER活化介導的信號通路包括上皮生長因子受體繼發反式活化通路、磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶通路和細胞外信號調節激酶通路，以上通路均與鹽皮質激素受體和雌激素受體活化介導的非基因信號通路有關[20-21]。GPER信號通路通過表皮生長因子受體、上皮生長因子受體反式活化，同時涉及Src家族的非受體酪氨酸激酶，目前已被其他G蛋白偶聯受體接受，GPER的刺激活化了金屬蛋白酶并誘導肝素結合表皮生長因子的釋放，進一步結合并活化上皮生長因子受體，導致下游信號分子(如細胞外信號調節激酶1和細胞外信號調節激酶2)的活化[22-23]。此外，17β-雌二醇介導的GPER活化觸發了環腺苷酸的產生、細胞內鈣動員以及磷脂酰肌醇-3-激酶活化[24]。對人乳腺癌細胞的深入研究顯示，鞘氨醇激酶以及活化的整合素α5β對17β-雌二醇介導的上皮生長因子受體的反式活化起調節作用，雌激素刺激后，通過GPER調節整合素α5β在纖連蛋白集合過程中的作用[25]。此外，GPER還可通過活化環腺苷酸、細胞外信號調節激酶和磷脂酰肌醇-3-激酶的信號機制間接調節轉錄活性，GPER調控的基因包括編碼c-Fos的FOS，并與其他蛋白質形成異二聚體和轉錄因子激活蛋白1；同時，這些信號通路也激活其他轉錄因子(如類固醇因子1)，誘導其他基因的表達[26]。

GPER還可觸發通過G蛋白偶聯途徑的信號通路，由于GPER對各種G蛋白亞型的選擇性，與介導GPER調節作用的非G蛋白偶聯通路相比，對G蛋白偶聯途徑的信號通路重要性的認識仍存在爭議?；趯θ橄侔〩EK293細胞和SkBr3細胞的相關研究，最初GPER的活化被認為是通過G蛋白與腺苷酸環化酶/蛋白激酶A的連接而活化[24]，可檢測到與Gαi和(或)Gαo活化一致的百日咳毒素敏感并依賴酪氨酸激酶的GPER介導的信號通路，但這種與G蛋白連接的推測并未得到認可。Filardo等[27]對MDA-MB-231乳腺癌細胞中GPER依賴的細胞外信號調節激酶活化的研究發現，含有細胞外信號調節激酶活化抑制蛋白依賴的信號通路可能導致G蛋白偶聯受體激酶依賴的GPER效應。以上研究可作為G蛋白β和G蛋白γ亞單元依賴GPER介導細胞外信號調節激酶活化的證據，揭示了GPER活化中多種G蛋白依賴信號通路。

目前，由雌激素和醛固酮觸發的GPER快速分子事件是研究的難點，但觸發GPER所致的下游效應也具有重要的生理意義。GPER不僅參與介導雌激素的非基因作用，還參與醛固酮介導的非基因作用，GPER活化所致的基因影響被逐漸認識?；蜃饔梅秶^廣，包括轉錄因子和輔助活化因子的調節，如c-Jun/c-Fos、TIF2、SF-1、YAP和TAZ。GPER的作用還包括對細胞周期調節蛋白的調節以及與程序化細胞死亡有關的蛋白調節；在某種情況下，還包括對經典的類固醇受體活性的調節作用。

3 GPER的配體

GPER和經典雌激素受體共享一個共同配體，導致兩種受體類型對雌激素物質的相對選擇性問題。雌激素作為配體，無構象靈活性，立體特異性識別位點有限，因此可以預測兩種受體都能結合雌激素，結合類似的結構相關化合物譜，證實了大量與經典雌激素受體結合的化合物也能結合或激活GPER。GPER配體包括內源性激素(如雌激素、醛固酮以及各種合成的配體、藥物、植物性雌激素)和環境激素[28]。

3.1雌激素 雌激素是促進雌性動物第二性征發育和器官成熟的重要物質，主要由卵巢和胎盤產生，少量由肝、腎上腺皮質和乳房分泌。孕期胎盤可大量分泌雌激素，男性睪丸也可少量分泌雌激素。雌激素受體分布在子宮、陰道、乳房、盆腔以及皮膚、膀胱、尿道、骨骼和大腦等組織，具有廣泛而重要的生理作用，還對內分泌、心血管、代謝系統、骨骼的生長和成熟等有顯著影響。天然雌激素主要包含17β-雌二醇、17α-雌二醇、雌酮、雌三醇及其二羥基和2-甲基雌二醇代謝產物[29]。雌激素通過與其受體的結合發揮生物效應。

3.2醛固酮 醛固酮通過各種在體和離體模型活化GPER依賴的功能通路，此效應并非醛固酮與GPER的直接結合，但可反映鹽皮質激素受體與GPER的相互作用[30]。在鹽皮質激素缺乏的受體模型中發現了GPER依賴的醛固酮效應[15]。在GPER表達而無雌激素受體表達的細胞模型中，未證實預測的醛固酮和雌激素均與GPER相互作用而導致醛固酮與雌激素競爭的結合，但與G蛋白偶聯受體結合的基礎條件(如飽和度、選擇性、解離動力學以及類似于飽和實驗的解離常數)并未得到證實[11-12]。醛固酮可通過GPER介導部分非鹽皮質激素受體依賴效應，但GPER結合并激活醛固酮的分子機制仍待進一步研究證實。

3.3合成的配體 GPER特異性激動劑G-1以及拮抗劑配體G15和G36能有效地選擇性結合GPER，觸發GPER介導的生物學效應，主要用于區分GPER介導的雌激素效應和傳統雌激素受體介導的雌激素效應。

GPER特異性激動劑和GPER特異性拮抗劑是目前GPER研究領域的重要配體，有效推進了對GPER生物意義的探究，使其在相關研究中的應用得到廣泛認可，但對GPER活化或抑制的確切機制尚不清楚[7]。

3.4藥物、植物雌激素和環境激素 除上述生理配體和合成配體外，還有很多化合物與GPER相互作用，主要包括選擇性雌激素受體調節因子(如他莫昔芬)、雌激素受體拮抗劑(如ICI 182，780)和煙酸[31-32]。植物性雌激素(如染料木黃酮、白藜蘆醇、橡黃素、綠茶兒茶素)以及環境激素或內分泌干擾物(如壬基酚和雙酚A)也可能與GPER相互作用[33]。有研究證明，亞砷酸鹽和鎘可與GPER相互作用[34]。已有研究對以上化合物與GPER的相互作用進行回顧，但與GPER相互作用的重要性及其生物效應和治療效應仍不清楚[29]。

4 GPER對免疫系統疾病的影響

雌激素治療和抗雌激素治療能夠調節免疫系統的發育、成熟和功能[35-36]。有研究發現，GPER可在多種免疫細胞(T細胞、B細胞、單核巨噬細胞、中性粒細胞)中表達，可見GPER可調節雌激素在免疫系統中的某些特定作用[37-39]。

4.1GPER對胸腺的影響 在妊娠或長期雌激素暴露下，胸腺質量、細胞結構減少，并伴隨CD4、CD8細胞亞群的改變[40]。前期雌激素受體α敲除鼠的研究提示，雌激素受體α只能部分調節雌激素對胸腺的作用，而雌激素受體β的作用更小[41]。GPER敲除鼠并未表現嚴重的免疫缺陷，但GPER在雌激素介導的胸腺萎縮中的作用明確。對雌激素受體α和GPER敲除鼠的直接比較中，雌激素介導的胸腺萎縮不僅在雌激素受體α敲除鼠中減弱，在GPER敲除鼠中也減弱。進一步分析提示，雌激素介導的胸腺萎縮包括發育阻斷和凋亡[42]。雌激素受體α僅介導胸腺細胞發育過程中的早期發育阻斷(尤其是CD4/CD8雙陰選擇胸腺細胞)，GPER則在雙陽選擇胸腺細胞凋亡中發揮作用，并通過GPER特異性激動劑G-1得到進一步證實，即GPER特異性激動劑G-1可通過非雌激素受體α誘導的發育阻斷而誘導胸腺凋亡[42]。有報道稱，GPER的β半乳糖苷酶基因報告鼠的初始T細胞在無雌激素刺激時也可增加其凋亡率，G-1對雌激素誘導的胸腺萎縮無治療作用，此外，GPER對雌激素誘導的胸腺萎縮無作用[43]。目前，導致以上結果的顯著差異尚不明確。

4.2GPER對自身免疫性疾病的影響 雌激素作為抗炎治療藥也逐漸受到關注，尤其對多發性硬化的作用。妊娠期多發性硬化癥狀得到明顯緩解提示雌激素的保護作用[44]。有關雌二醇對多發性硬化治療的臨床試驗正在進行[45]。自身免疫性腦脊髓炎鼠實驗模型的研究展現了雌激素的保護和治療作用，通過臨床評估發現，GPER基因敲除鼠的雌激素介導保護作用降低，而雌激素介導的腦白質損傷的保護作用完全缺失[46]。GPER的作用在G-1治療腦脊髓炎的模型中得到進一步證實，在臨床表現和組織學上均有保護作用，并與此前觀察到的雌激素的保護作用相似[38,46]。G-1對GPER基因敲除鼠的作用被完全阻斷，可見G-1的作用需要GPER的參與，且G-1對GPER具有選擇性，但雌激素本身的保護作用僅部分阻斷，提示雌激素發揮作用的機制包括雌激素受體α和GPER。但G-1單獨激活GPER的野生鼠可完全復制雌激素的效應，可見G-1在GPER活化時發揮保護作用，而不需雌激素受體α的活化[46]。雌激素受體α基因敲除鼠中G-1的效應尚未得到證實，G-1介導的保護作用是否需要雌激素受體α的表達或基礎活化仍需進一步研究確認。有研究報道，GPER可通過上調程序化死亡來增強調節T細胞的抑制活化和抑制巨噬細胞炎癥介質產生，從而發揮保護作用[38,46]。除雌激素本身的保護作用外，GPER基因敲除鼠中，炔雌醇對腦脊髓炎無治療作用；但在雌激素受體α基因敲除鼠中，炔雌醇對腦脊髓炎仍有治療作用，這與白細胞介素(interleukin,IL)-10的產生增加有關[47]。GPER基因敲除腦脊髓炎鼠的雌激素依賴的維生素D3的保護作用消失，與降低的抗炎因子有關，再次證實腦脊髓炎模型中GPER是維生素D3介導雌激素依賴的保護效應中的關鍵因素[48]。與GPER活化的腦脊髓炎的抗炎作用一致，大齡GPER基因敲除鼠可能繼發于其他代謝功能障礙而表現出促炎狀態[49]。此外，Brunsing等[50]研究也證實，在體外促炎反應的Th17細胞極化條件下，G-1在自身免疫性疾病中的免疫抑制作用能夠刺激Foxp3表達(調節性T細胞的標志)和IL-10的產生，并在體內G-1治療時得到驗證?？傊?，GPER活化具有抗炎效應。

有研究評估了哮喘中GPER對嗜酸粒細胞功能的影響發現，人外周血嗜酸粒細胞中存在GPER信使RNA和蛋白表達；GPER特異性受體激動劑G-1預培養可增強嗜酸粒細胞趨化因子對人嗜酸粒細胞的定向趨化作用；抑制嗜酸粒細胞自發凋亡和胱天蛋白酶-3的活化，且不受環腺苷酸磷酸二酯酶抑制劑或磷脂酰肌醇-3-激酶抑制劑的影響；嗜酸粒細胞與IL-5共培養較靜止期嗜酸粒細胞，可增加G-1誘導凋亡和胱天蛋白酶3的活化，但并未觀察到G-1對嗜酸粒細胞的脫顆粒作用[52]。另有研究顯示，雌激素可通過GPER/環腺苷酸/蛋白激酶A/環磷腺苷效應元件結合蛋白信號通路調節脊椎動物嗜酸粒細胞功能，體外GPER活化能輕微減少嗜酸粒細胞的呼吸爆發，并顯著改變編碼主要促炎和抗炎介質的基因表達譜[39]。

4.4GPER對造血系統的影響 GPER可在前體B細胞急性淋巴細胞白血病中通過CC趨化因子配體18[chemokine (C-C motif) ligand 18，CCL18]減弱CXC家族趨化因子受體4反應[53]。CCL18和CXC趨化因子配體12[chemokine (C-X-C motif) ligand 12，CXCL12]是血清中具有較高水平的穩態同源趨化因子。多種疾病可出現CCL18的升高(如兒童急性淋巴細胞白血病)，但功能尚不清楚。CXCL12是造血過程和B細胞回巢過程中的關鍵趨化因子。研究顯示，CCL18干擾了CXCL12介導的前體B細胞急性淋巴細胞白血病細胞活化[53]。CCL18顯著降低前體B細胞急性淋巴細胞白血病細胞株中CXCL12誘導的鈣動員、趨化性和細胞增殖，在前體B細胞急性淋巴細胞白血病患者的原始細胞中也觀察到此結果，但在普通急性淋巴細胞白血病患者中并沒有發現；CCL18對通過GPER調節CXCL12誘導的反應，CCL18與表達GPER的細胞結合后，GPER特異性拮抗劑可阻斷這種結合并消除由CCL18介導的功能效應。CCL18可以通過干擾雌二醇或其他化學激動劑等配體活化GPER。由此可見，CCL18經由與GPER的相互作用在前體B細胞急性淋巴細胞白血病細胞CXC家族趨化因子受體4依賴反應中起重要的調節因子作用[53]。

雌激素對雙向神經內分泌免疫的相互作用起重要作用，通過雌激素受體α、雌激素受體β和(或)GPER發揮作用。有研究發現，雌激素受體α、雌激素受體β和GPER可在鯉魚淋巴組織以及某些腎臟單核巨噬細胞、中性粒細胞和淋巴細胞表達，雌激素受體β也在一些頭腎淋巴細胞中表達，但在原始外周血淋巴細胞中無表達；免疫刺激可改變細胞類型和受體表達，取決于活化和成熟兩個階段，提示白細胞對雌激素刺激的直接反應，并由此確定體外雌激素對單核巨噬細胞活性氧類產生的作用；在佛波酯刺激細胞中，短期雌激素培育可增加活性氧類的產生，結果與GPER調節一致，部分通過磷脂酰肌醇-3-激酶活化發揮作用，進一步證明了雌激素受體介導的神經內分泌免疫溝通是一種進化保護[54]。

5 小 結

GPER作為新發現的雌激素膜相關受體，在各領域的作用越來越受到關注。目前，GPER對免疫系統的影響和重要作用也逐漸引起關注，如GPER對胸腺等重要免疫器官的影響，對多發性硬化等自身免疫性疾病的影響，對哮喘等過敏性疾病的影響以及通過與CCL18的相互作用對前體B細胞等造血細胞發育的影響等。但以上研究還局限于體外實驗和動物實驗階段，仍需更多深入的基礎性研究其在免疫系統疾病中的作用，以便對免疫系統疾病發病機制的深入了解，進而指導相關治療的研究，期待GPER的相關研究為免疫相關疾病甚至腫瘤免疫的研究提供新思路。