雌激素及雌激素受体信号转导途径在严重创伤中的作用及机制

向成芳，赵会民

创伤是指机械力作用于人体后所造成的机体结构完整性的破坏和功能障碍。创伤为当代社会一大公害，其病死率已跃居疾病死亡谱第3位，仅次于肿瘤和心脑血管疾病[1]。据2017年WHO统计，创伤占全球年死亡人数构成比的8.43%，为青壮年第一位死因。中国卫生服务调查数据显示1993—2013年我国创伤流行率和住院率呈上升趋势，2016年有773 268人死于创伤[2]。然而严重创伤机制机理复杂，很多方面还未完全清楚。近年来研究表明雌激素可能在严重创伤进程中扮演重要角色，现就雌激素及雌激素受体(ER)信号转导途径在严重创伤中的作用及机制综述如下。

1 雌激素对严重创伤后病死率的影响

一系列研究表明雌激素对严重创伤后病死率有显著影响，但结论并不完全一致。Sperry等[3]对美国创伤数据库244 371例年龄>15岁、ISS评分>16分的严重创伤病例资料分析后，结果表明女性病死率较男性低8%，尤其亚裔女性，病死率较男性低40%。Trentzsch等[4]对德国创伤数据库资料进行配对分析(n=7 774)，结果表明女性ICU住院时间、机械通气持续时间，病死率均低于男性。Nagata等[5]对日本创伤数据库，2004—2013年90 833例创伤患者进行Logistic回归分析，结果表明性别是创伤患者住院病死率的独立危险因素，且男性患者病死率显著高于女性。Zhu等[6]报道1 789例钝性创伤患者资料分析表明，性别是13～65岁严重钝性创伤患者病死率独立危险因素。杨开超等[7]报道2 432例钝性创伤病例资料分析表明，18～45岁女性患者病死率比男性低78%。在动物实验研究中，Hubbard等[8]发现当大鼠失血量达60%时给予小剂量(1mg/kg)17α-乙炔雌二醇-3-硫酸酯可在无液体复苏情况下维持6h的持续低血压，提高存活率。Doucet等[9]报道雌激素及ER激动剂(丙基吡唑三醇、二芳基丙腈)能够减少严重创伤性休克后大鼠器官损伤，降低病死率。

一项纳入36 010例(年龄>40岁)钝性创伤资料分析显示，性别与病死率无关[10]。May 等[11]报道301例危重创伤患者资料，结果发现高雌二醇水平显著增加危重创伤患者和外科手术患者的病死率。Schoeneberg等[12]报道422例严重创伤患者(ISS评分≥16分)配对资料分析，结果表明女性病死率有偏高趋势，但无统计学意义。

2 雌激素对严重创伤后并发症的影响

一项纳入100 566例男性和39 762例女性钝性创伤患者的荟萃分析，显示男性比女性发生致死性脓毒症和MODS的风险更高[13]。对美国创伤数据库60多万例创伤患者研究发现，男性罹患肺炎、急性呼吸窘迫综合征、急性肾功能衰竭、肺栓塞等威胁生命并发症的概率更高[14]。Zolin 等[15]将288例钝性创伤患者纳入前瞻性队列研究，结果表明在严重创伤后6h内，睾酮(total testosterone,TT)水平或雌激素(estradiol,EST)水平与多器官衰竭(MOF)、院内感染(nosocomial infection，NI)、住院病死率的发生无明显相关，6～24h内高水平TT与MOF、NI的高发生率相关，间接说明激素水平与并发症的发生率存在时限性。

Trentzsch等[16]对德国严重创伤学会数据库10 343例钝性创伤患者(ISS评分>16分、ICU住院日≥3d)分析表明，发现16～44岁女性严重创伤后肺、心循环系统、肝脏、肾脏和中枢神经系统功能明显改善。Frink等[17]对143例严重创伤患者(16～50岁，ISS评分>25分)分析表明，男性患MODS和脓毒症发生概率更高，但在50岁以上或ISS评分≤25分的患者则没有性别差异。

近期实验研究表明雌激素对严重创伤进程有保护性作用。Kim等[18]报道，严重创伤大鼠以17β-雌二醇预处理后在无液体复苏的情况下心脏、肝脏和肾脏血流分布增多。Childs等[19]建立严重创伤-出血雄性大鼠模型，予以雌激素(17β-雌二醇)、ER拮抗剂(氟维司群)、ER调节剂(他莫昔芬)、ER激动剂(丙基吡唑三醇、二芳基丙腈)干预，结果表明通过E体介导对血管内皮细胞屏障有保护作用，能够调节缺血再灌注微循环，减少严重创伤后器官、组织损伤，细胞凋亡。

3 雌激素及相关ER信号转导途径在严重创伤中的作用机制

主要表现在血流动力学、免疫炎症、基因组反应这几个方面。

3.1ER介导雌激素发挥快慢效应 雌激素是一种由ER基因表达，主要由卵巢、睾丸及肾上腺皮质分泌产生的重要脂溶性类固醇激素，在体内靶组织众多，具有广泛的生物学活性。ER是类固醇激素受体超家族成员之一，其分布广及生物效应复杂。根据ER分布部位不同，发挥其生物学效应分为两大途径：一是经典的雌激素核受体(nuclear estrogen receptor,nER)途径，位于细胞核内的核性雌激素受体，包括ERα和ERβ，通过雌激素调节特异性靶基因的转录而发挥慢速“基因型”调节效应[20]。二是近年来研究较热的雌激素膜性受体(membranous estrogen receptor,mER)途径，位于细胞膜或细胞浆内，包括GPER1又叫G蛋白耦联30(G protein-coupled receptor 30，GPR30)、Gαq-ER和ER-X以及核受体的膜性成分,这一途径不依赖于基因调控，作用非常迅速，称为快速的"非基因组效应"[21]。当雌激素与ER结合后，通过调节相关酶和离子通道的活性，如腺苷酸环化酶、丝裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase,MAPK)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)活性、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)活性及胞浆钙浓度的快速变化构成非基因组效应，综合慢速基因组效应调节机体各系统(如心血管系统、免疫系统、神经系统等)的生理功能[22]。

3.2雌激素及ER信号转导维持严重创伤后血流动力学稳态 在严重创伤伴随大量出血的抗休克治疗中，维持心脏功能及血管反应性是血流动力学稳定性的关键。Soliman等[23]研究通过在体复苏和离体动物实验模型检测左心室内压力(LVGP)发现在复苏前用17β-雌二醇治疗改善了心肌收缩功能。进一步研究发现在创伤出血后，ER-β激动剂在改善心脏功能、心脏ERS和雌激素相关受体(ERRs)表达方面比ER-α激动剂更有效[24]，并且目前主要认为这种心血管保护作用可能与雌激素调节主动脉诱导型一氧化氮合酶(iNOS)表达/血浆硝酸盐/亚硝酸盐水平相关，涉及ER受体介导PI3K/AKT/eNOS和MAPK/ERK非基因快速调节信号通路相关[25]。Deitch等[26]在严重创伤-出血动物模型研究中，测量全身血管阻力和器官血流量以反映血流动力学，结果显示雌性血流动力学和肠道及其他器官微循环血流量等指标优于雄性。Li等[27]分别测量正常/严重创伤大鼠的肠系膜动脉环直径、平均动脉压和正常人/严重创伤患者的鼻内黏膜血流灌注量、平均动脉压，并检测正常和严重创伤大鼠的Rho激酶和PKCε的表达和活性，结果表明无论正常或创伤状态下，育龄雌性血管反应性高于雄性、未成年及老年雌性；血管具有更强的抗损伤能力，其保护机制与G蛋白耦联受体-30(GPR-30)、ER介导的Rho激酶和蛋白激酶C(PKC)信号通路相关。一般认为，创伤出血后液体复苏使组织灌注重建，但是对多器官损伤及衰竭并无保护作用，甚至加重损害， 然而雌激素对严重创伤后多器官损伤发挥保护作用机制是否能结合液体复苏治疗仍需进一步研究。

3.3雌激素及ER信号转导作用于严重创伤后免疫炎症反应 ER广泛存在于免疫细胞上，对免疫功能产生直接影响，或通过雌激素合成酶的变化间接影响特异性免疫反应。主要包括增强细胞免疫和体液免疫应答反应、自然杀伤细胞(natural killer cell,NK)的细胞毒性、促进促炎因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α)的释放。动物实验表明，雌激素通过p38激酶活化蛋白激酶(p38MAPK)和核因子-κB (NF-κB)磷酸化下调Toll样受体-4(TLR-4)，同时活化蛋白激酶B(AKT)增强血红素加氧酶-1(HO-1)表达，肝脏枯否细胞(kupffer cell， KC)吞噬能力和细胞因子(如IL-6、TNF-α、MIP-1α和MIP-2)释放，发挥增强免疫作用[28]。以雌激素干预创伤性失血性休克大鼠，可以观察到心脏髓过氧化物酶活性降低、全身IL-6、TNF-α、细胞间黏附分子-1、中性粒细胞趋化因子-1、2水平增加，提示免疫反应增强[29]。另一方面，雌二醇可以降低严重创伤性失血性休克小鼠kuffer细胞(KC)TLR-4的表达，抑制ρ38MAPK和NF-κB的活化，有利于维持KC功能，抑制TNF-α、IL-6过量导致过度免疫损伤[30]。

但临床上，严重创伤后免疫炎症反应复杂多变，观察到的结论并不一致。Zolin等[15]报道严重创伤后6h内TT水平与细胞因子 IL-10、巨噬细胞炎症蛋白-1α(MIP-1α)、巨噬细胞炎症蛋白-1β(MIP-1β)水平显著相关。Gee等[31]报道严重创伤后第1天和第2天雌二醇水平与TNF-α呈负相关，而与炎症因子(如IL-6、IL-8)及白细胞计数无明显相关。也有回顾性研究表明，严重创伤后患者的免疫炎症反应存在性别差异，但差异无统计学意义[32]。

3.4雌激素作用于严重创伤后基因组反应 生理情况下，性别相关的免疫反应调节的差异与X染色体连锁多态性和细胞性嵌合体相关，现在已经知道某些参与信号转导、凋亡、碳水化合物代谢、超氧物产生、异生物和抗氧化防御的关键调节和代谢蛋白在X染色体上编码，如TLR介导的信号通路、TLR-7、TLR-8、IL-1受体相关激酶、NF-κB等[33]。

严重创伤引起的急性和功能性的X染色体扭转是女性特有的免疫调节机制，可能与严重创伤后并发症的发生和病死率性别差异相关[34]。Sperry等[35]报道IL-1受体相关激酶(IRAK-1)变异与MOF和病死率显著相关，IRAK-1多态性可以作为MOF和损伤后病死率的独立预测因子。严重创伤后TLR激活免疫细胞产生促炎细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)和抗炎细胞因子(IL-10)，发挥双向调控免疫应答作用，可能是导致严重创伤后结局差异的重要因素之一，但确切作用机制尚未完全阐明[36]。一项来自美国外科和严重创伤重症监护室纳入1 928例严重创伤的多中心前瞻性队列研究结果发现，男性和女性有333个基因显著差异表达(包括炎症相关基因的固有免疫，细胞黏附、细胞信号转导等)，白细胞基因组反应也存在性别差异，然而这种差异与器官功能障碍的严重程度及持续时间长相关，与雌激素或性染色体无直接相关[32]。

4 小结与展望

综上所述，雌激素在创伤进程中可能扮演重要角色，对创伤预后有良性作用，可能的机制包括通过NF-κB 、TLR4、MAPKs、HO-1、PI3K、Akt、eNOS、ERK、Rho激酶、PKCε等多种信号通路影响炎症反应、血管低反应、氧化应激、细胞凋亡等多个方面和环节。但在临床方面，尚缺乏严格对照的大样本多中心分析；在分子机制方面，特别是基因组反应、快速效应途径等方面尚待进一步深入研究。