雌激素对脑缺血保护作用的研究进展.doc

雌激素对脑缺血保护作用的研究进展脑血管疾病是目前严重危害人类健康的主要疾病之一，缺血性脑血管病占脑血管病的大多数。随着我国老龄化人口增加，缺血性脑血管病发病率也在不断提高。近年来，一些研究提示，老年期雌激素水平的变化与缺血性脑血管病的发病及病程有一定联系。神经流行病学研究结果表明，绝经期前的女性比同年龄男性的卒中发生率低l，而绝经期后女性卒中发病率明显增高2。在外源性雌激素替代疗法治疗女性更年期综合征的研究中发现，雌激素替代治疗不仅可以缓解绝经期的症状，预防骨质疏松，而且可使发生卒中的缺血性脑损伤下降，与卒中有关的死亡率亦下降3。因此，雌激素与缺血性卒中的发生和预后有关。1 雌激素及其受体的生理学 人体内雌激素有雌二醇、雌酮及其代谢产物唯三醇，其中雌二醇作用最强，雌三醇仅有部分作用。在血液中95的雌激素与特异的性激素结合球蛋白(sexuaI hormone binding globulin，SHBG)及白蛋白结合，5保持游离状态，处于结合状态的雌激素不具有生物活性。雌二醇在肝脏灭活，生成雌酮与雌三醇，然后与葡萄糖醛酸或硫酸结合从尿中排出。正常情况下，睾酮是卵巢合成雌二醇的前体物质，可由乙酰辅酶A或胆固醇生成，睾酮在细胞色素P450芳香化酶作用下转化为雌二醇。 女性体内合成雌激素的器官有卵巢、肾上腺皮质及胎盘。血浆低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)是卵巢生成雌激素的主要原料。育龄妇女体内95的雌二醇由卵巢内优势卵泡或黄体分泌而来，并受丘脑下部周期中枢控制，通过下丘脑-垂体-性腺轴呈周期性波动。小剂量雌激素(主要为雌二醇)对丘脑下部促性腺激素释放激素分泌具有抑制作用。雌二醇在一定条件下发生正反馈。而下丘脑垂体卵巢轴又受大脑皮质功能的调节。通常雌激素进入细胞后与受体结合，形成激素受体复合物，再进入细胞核，诱导功能不同的蛋白质合成，产生不同的生理效应。女性一生中雌激素的分泌是有规律的，青春期以前分泌极少，随着女性的成熟，雌激素的分泌也越来越多，与儿童相比，增高20倍以上。40岁以后，雌激素分泌逐渐减少，45-50岁以后，周期性分泌停止，绝经期到来，绝经后妇女卵巢雌二醇分泌量极少，血清中雌二醇则主要由雌酮在外周转化而成，与性成熟期相比，其血浓度降低约90，约为7-20pgm1。 男性血浆雌二醇主要来源于脂肪、毛囊和神经组织等，睾丸内也形成少量的雌激素，约占血浆总量的1525，男性成人雌二醇总量为3040ugd。肝脏是雌激素代谢灭活的最主要场所，体内雌激素的代谢产物均由尿中排出，在人尿中至少有10种不同的代谢产物。人体雌激素的生理功能包括促进女性生殖系统的生长、发育、促进阴道上皮细胞成熟、增生、角化，增加细胞糖原贮存，在乳酸杆菌作用下使阴道PH呈酸性，抑制细菌生存。在能量代谢方面，促进体内脂肪呈女性化分布，并能通过刺激肝脏胆固醇代谢酶的合成，改善血脂成分。在心血管方面，雌激素可抑制动脉粥样硬化，保护心血管系统，减少心肌梗死致死的危险性。2 雌激素预防和治疗缺血性卒中的动物实验研究 动物实验研究发现，缺血性脑损伤的程度与动物的种类和性别有关。Hall等发现，阻断沙土鼠一侧颈总动脉后，雌性鼠缺血性梗死的发生率及海马神经元的易损性低于雄性鼠。Li等在光化学诱导的颈动脉血栓形成模型研究中发现，雌性大鼠较雄性大鼠的脑损伤轻，但炎症反应重。A1kayed5等发现，雌性大鼠大脑中动脉闭塞后，脑损伤较雄性大鼠轻，梗死体积仅为雄性大鼠的13；如果雌性大鼠被去除卵巢则其梗死体积几乎与雄性大鼠相同。这些研究结果在不同品系的大鼠和自发性高血压大鼠的研究中亦得到证实。这表明内源性雌激素水平与缺血性脑损伤的发生及严重程度密切相关。Simpkins6等采用切除雌性SD大鼠卵巢后的MCAO模型，首次证实补充外源性雌激素能明显降低急性缺血性卒中的发生率和24小时后的死亡率，梗死面积缩小。Toung7等研究发现外源性雌激素的早期和长期使用均能减轻雄性大鼠的缺血性脑损伤，呈现明显的脑保护作用。这些研究表明，外源性雌激素对两性大鼠的缺血性脑损伤都有明显影响。切除大鼠的睾丸或者补充外源性睾丸酮对MCAO脑损伤的发生与否和程度无明显影响。有学者近期采用切除卵巢大鼠的前脑缺血模型亦证实了外源性雌二醇替代治疗(2周)能降低缺血后的神经病理变化及改善神经功能。此后又有不少学者在不同的缺血模型使用不同剂量及剂型的雌激素均发现了雌激素能降低缺血性脑损伤8.9.10.11.12.13.14。甚至在培养的细胞15 ，外伤16. 17 及蛛网膜出血18的研究中都发现了雌激素的保护作用。 3 雌激素预防缺血性卒中的临床研究 早在80年代末期，学者们就发现雌激素有改善血管平滑肌的功能、降低血浆中低密度脂蛋白、增高高密度脂蛋白的浓度、抗氧化及抑制-淀粉样变性等方面的作用，可以减慢脑动脉硬化的速度，对脑缺血起到了一定的保护作用。 流行病学研究亦发现，雌激素替代治疗能使绝经期妇女卒中的缺血性脑损伤及与卒中相关的死亡率下降，但是由于各家采用的研究方法、样本数量、随访时间、雌激素的剂量和剂型不尽相同，结果亦不尽一致，甚至有矛盾之处。有学者对8882名妇女通过问卷调查，分成使用雌激素与未用雌激素两组，进行了为期6年的随访，发现雌激素替代治疗能降低与卒中相关的死亡率，与未用雌激素者比较，其RR为0.53，（95%CI：0.310.91）。Finucane19等以卒中的发生为主要变量（end point）,对不起55岁74岁间的白人妇女地位1910人追踪观察11.9年，结果发现，绝经后补充雌激素可使卒中发病率下降（RR为0.69，95%CI：0.471.00），卒中相关的死亡率亦下降（RR为0.37，95%CI：0.140.92）。Falkeborn20等对瑞典年龄35岁，既往无卒中的23088例妇女服用无避孕性雌激素，平均随访问5.8年，发生首次卒中者361例，低于该区人群预测发病人数额403.2（RR为0.9，95%CI：0.810.99），血栓栓塞性卒中的RR为0.91。60岁以下的妇女中，服用作用强的雌二醇或复合雌激素者，各种卒中的RR均明显降低（30%左右），血栓栓塞性卒中的RR为0.78；服用作用弱的雌激素化物者，对卒中的发生无保护作用。雌激素替代治疗与蛛网膜下腔出血危险度无关。Schmidt发现雌激素替代治疗能使老年妇女缺血性脑病发病率下降，改善认知功能21。Westendorp 等22测量了1 103名5580岁自然绝经妇女的颈总动脉血管内膜的厚度，发现使用雌激素替代治疗1年或1年以上的老年妇女，其血管内膜的厚度低于未使用雌激素的老年妇女，提示动脉粥样硬化的程度较低，血管弹性和血流状态也较好。而使用1年以下者未见显著差异。但是，Petitti 等23的观察结果却有所不同。他们在19911994年间，对加利福尼亚4574岁女性缺血性脑血管病患者及对照组进行了研究，认为口服雌激素并不增加，也不能降低缺血性脑血管病的发病率。从目前有关基础和临床的研究结果来看，雌激素的水平与脑缺血病因及病程之间可能存在着一定的联系。但由于性激素的相互作用，尤其是辜酮与雌二醇存在相互转化作用，究竟雌激素还是雄激素对脑缺血的影响更大，一些学者的看法不尽相同。有研究分别比较了注射雌二醇、阜酮以及同时注射雌二醇十辜酮组大鼠脑梗死的体积等相关指标，发现在局灶性脑缺血时，雌激素对脑缺血有保护作用，而阜酮的作用不明显8。类似实验则认为雌激素可以减轻脑缺血损伤，睾酮则加重脑缺血损伤24。4. 雌激素脑保护作用的可能机制41 影响血管 雌激素对动脉粥样硬化有影响。动脉粥样硬化是缺血性脑血管病，尤其是脑梗死的重要病理基础之一。一般认为，雌激素通过对脂蛋白的调节而对动脉粥样硬化的发展起抑制作用。 雌激素可以增加脑缺血的局部脑血流量(rCBF)，从而减轻脑缺血损伤。42 影响神经细胞修复 有证据表明，雌激素的水平可能对神经细胞的功能和生长产生直接影响。Sudo35等用雌二醇预处理沙土鼠7天后进行短暂性脑缺血研究，发现雌激素干预组海马CAl区正常神经细胞的数目比对照组多得多。他们认为，雌激素可通过改善脑缺血时神经细胞胞突结合的紧密性，来防止神经细胞的脱失。因此，一些学者认为，雌激素类似于一种神经保护剂，而这种保护作用在其他动物实验中亦得到证实6,30-31。此外，将成年沙土鼠卵巢切除后，雌激素替代疗法可以减轻其短暂性脑缺血后的认知和学习功能障碍，其机制可能是雌激素能增强胆碱能神经递质的活性，从而阻止记忆和学习功能的恶化36。4.3 对N-甲基-D-天冬氨酸受体及钙通道的作用 兴奋性氨基酸(excitatory animo acid，EAA)是中枢神经系统的主要兴奋性神经递质，它们对缺血脑细胞具有兴奋毒性作用，是缺血脑损害的重要环节。 EAA受体可分为五种，但以N甲基D天冬氨酸(NmethylDaspartate，NMDA)受体为主。NMDA受体在介导活性氨基酸释放方面起着重要作用，而且可增加Ca+内流，而神经细胞钙通道变化引起的Ca+内流是缺血脑损害的关键环节。目前研究表明，雌激素对上述原因引起的脑损害有拮抗作用。Weaver等37研究证明，17E2可通过直接抑制NMDA受体而抑制NMDA诱导的动作电位，并可明显降低NMDA介导的细胞内Ca+游离浓度，说明17E2可以保护由NMDA介导的神经毒性作用，它是通过对NMDA受体高活性的调节作用而实现的。Farhat等38发现，雌激素具有快速膜效应，且不同于经典的类固醇基因活性通道作用。雌激素可快速提高绝经后妇女的冠状动脉和周围血管床的乙酰胆碱介导的血管舒张。这一作用在数分钟内即可出现，可能与通过膜受体的作用阻断了细胞膜电压依赖性钙通道有关，结果抑制了细胞外Ca+内流。Mermelstein等39也发现，雌激素可直接阻断血管和神经的L型电压依赖性钙通道，可减轻因Ca+内流造成的神经细胞损害。这些研究表明，雌激素对NMDA受体及钙通道的作用也可能涉及基因性与非基因性机制两个方面。44 影响淀粉样蛋白代谢和沉积 雌激素对神经细胞损伤的影响可能与淀粉样蛋白前体(APP)的代谢有关。APP在脑实质内的聚集是Alzheimer病(AD)的病理特征之一。AD患者部分血管壁中有淀粉样沉积物，称为淀粉样蛋白 (AP)，而AP由分子较大的APP水解产生。研究发现，AP对AD的形成有促进作用。分子生物学研究发现，当多次缺血性卒中大量脑组织受破坏时，APP的含量明显增加。因此，有人把APP作为测量缺血性脑损伤程度的标志之一40。在去卵巢雌性大鼠局灶性脑缺血再灌注的模型中，研究者用PCR 的方法证明雌激素可以减少脑缺血区和缺血半暗带中APP mRNA的过度表达41。45 抗炎与抗凋亡作用 雌激素可能还具有调整炎症反应的能力45。人体和动物实验发现，应用雌激素后能使血清中的粘附分子E-选择素，细胞间粘附分子-1，血管细胞粘附分子等中等程度下降及降低脑循环中白细胞的粘附46；使白细胞粘付能力下降47。研究还发现，雌激素能降低脑缺血再灌注损伤后的炎性细胞因子(IL-1、TNF)的活性和神经毒素N0的含量，使神经元脑浆ER数量增加。4. 6 对内皮源性N0的调节作用 近年研究发现，NO在中枢神经系统损害中既有毒性作用又有保护作用。神经系统NO合成酶(nitric oxide synthase，N0S)有三种：神经元型NOS(neuronal NOS，nNOS)和诱导型NOS(inducible NOS，iNOS)与神经损害有关；而内皮细胞型NOS(endothelial NOS，eNOS)有助于防护神经损害。Rubanyi等56 用125I标记的17E2测定血管壁中ER在调节内皮细胞诱发的NO释放中所起的作用，发现ER含量高的组织内皮源性NO合成和释放也高。即ER数量与内皮源性NO的合成呈正相关。而17E2水平的改变会影响到内皮源性NO的合成，但不影响乙酰胆碱刺激的NO释放，且在调节内皮源性N0释放过程中不依赖于细胞液内Ca+离子的移动。以上研究结果表明，雌激素有利于内皮源性NO的合成和释放，进而有助于防护神经避免损害，但具体机制尚存争议，有待进一步研究。5 展望 缺血性卒中后神经细胞的死亡是一个极其复杂的级联过程，涉及多方面的机制。治疗时同时使用几种不同作用机制的“鸡尾酒式”药物可能有效，但临床应用时受到了药物相互交错的副作用和毒性作用的限制。故选择一种具有临床耐受性，同时又具有几种有益作用的单一药物显得很有必要。而近年来研究发现，雌激素可能起到这一作用，因为它对卒中的神经保护作用涉及多方面机制。 由于动物或人类长期使用雌激素有增加乳腺癌和子宫内膜癌的风险，而限制了其应用。最近人类流行病学发现，亚洲女性因大豆食用量高而乳腺癌机率、血管病的发病率低，因而人们将目光转向植物成分、并提出了植物雌激素的概念，即植物内具有弱雌激素作用的化合物，通过团体ER