雌激素受体调控血管生成的研究进展

曾天保，徐仙赟，刘海金，刘 潜

（1. 赣南医学院2018级硕士研究生；2. 赣南医学院基础医学院；3. 心脑血管疾病防治教育部重点实验室；4. 赣南医学院第一附属医院，江西 赣州 341000）

人体循环系统内雌激素存在形式主要有4 种，分别是雌酮（Estrone，E1）、雌二醇（Estradiol，E2）、雌三醇（Estriol，E3）和雌四醇（Estetrol，E4）。E2 主要是由绝经前妇女的卵巢合成和分泌的，是人体内含量最多的一种存在形式，而E1 和E3 在体内丰度较低。雌激素可介导调节多个系统，包括生殖系统、心血管系统、骨骼系统、内分泌系统、神经和免疫系统。雌激素的细胞受体是雌激素功能的关键介质，包括雌激素受体和雌激素相关受体，这两种受体都与血管生成过程联系紧密。本文将从以下几个方面阐述雌激素受体与血管生成之间的联系，为临床相关疾病提供可能新的治疗靶点。

1 雌激素受体

雌激素受体分为2 种，即雌激素受体（Estrogen Receptor，ER）和雌激素相关受体（Estrogen Related Receptors，ERRs）。ER 主要由ERα、ERβ 和GPER1组成，ERα 和ERβ 存在于细胞核及细胞膜内，GPER1 只存在于细胞膜。雌激素受体需要与雌激素结合发挥相应作用，其信号转导机制可分为2 种方式：基因组信号转导途径和非基因组信号转导途径［1］。基因组信号途径需要进入细胞核内与雌激素应答元件（ERE）结合，其中促血管生成因子（VEGF）就是通过基因组信号途径调控的［2］。在非基因组信号途径中，雌激素与雌激素受体形成的二聚体不需要进入细胞核内，直接在胞质中引起Ca2+和NO 增加并促进多种激酶的激活包括MAPK、PI3K、PAK［3-4］，诱导包括一氧化氮合酶（eNOS）在内的基因表达，协助调节血管功能［5］。

ERRs主要由ERRα、ERRβ 和ERRγ 3种亚型组成，雌激素相关受体是第1个被发现的孤儿核受体家族成员，可在无天然配体存在时转录调控多种基因表达，在调节细胞能量代谢、维持细胞基本生物学活动中发挥重要作用［6］。

2 血管生成的概述

“血管生成开关”理论是由BERGERS等提出的，即由促血管生成因子和抗血管生成因子共同调控血管生成过程［7］。体内血管的生成过程处于一个动态平衡过程，在促血管生成因子作用能抵消抗血管生成因子作用的情况下，血管生成的表型才会显现出来；内皮祖细胞、血管生成因子和它们的受体之间的相互作用及血管生成和淋巴管生成之间的相互作用都能影响这个动态平衡过程［8］，这种平衡状态也可被低氧、炎症、损伤愈合或肿瘤等情况影响［7］。

当体内的这种平衡状态被破坏，促血管生成因子引起周细胞与血管壁和内皮细胞分离，导致细胞间粘附力消失，引起血管扩张，血管扩张又加剧血浆蛋白渗出，从而形成有利于内皮细胞迁移的细胞外基质；迁移的内皮细胞可分化为端细胞和增殖细胞，端细胞可指导延伸方向，增殖细胞可进一步延伸血管，新生成的血管互相融合产生血流，在转化生长因子β（TGF-β）及其他促血管生长因子作用下周细胞覆盖内皮细胞从而完成血管成熟过程［9］。

3 雌激素受体对血管生成的调控

3.1 雌激素受体与血管生成

3.1.1 ERα 与血管生成的关系ERα 多在血管组织中表达，而ERβ 在血管组织中表达较少，在内皮细胞中高表达［10-11］。E2促进血管生成的机制已被广泛研究，大部分研究提示促血管机制主要由ERα 介导［12-13］。ERα 基因敲除小鼠的血管生成受到抑制［14］，雌激素可直接促进ERα 阳性的乳腺癌的生长［15］，有机氯可通过激活ERα 来调节细胞的血管生成过程［16］；与野生型小鼠相比，ESR1（ERα）全身敲除小鼠雌性小鼠的腹股沟和性腺区白色脂肪组织中VEGFA 表达下降，E2/ESR1 可激活脂肪细胞中的HIF-1α 以诱导VEGFA 表达从而促进脂肪组织中的血管生成［17］。过表达ERα 基因小鼠诱导心肌梗死，2 周后观察，发现心肌梗死区域有新生血管形成，同时纤维化水平降低，证明ERα 是通过旁分泌方式诱导新血管形成和减少纤维化来保护小鼠心肌细胞免于局部缺血的后遗症，这可能有助于减弱心脏重塑［18］。在小鼠干骺端骨缺损模型中发现ERα 水平升高与骨量增加呈正相关，当敲除ERα 时，骨缺损修复受到抑制，进一步研究证明抑制ERα 可降低血管生成的两个经典生物标志物PECAM-1 和VEGF的水平，雌激素/ERα轴可上调骨的生成、能量代谢、血管生成［19］。通过手术切除的子宫肌瘤移植到去卵巢小鼠腹腔构建的寄生肌瘤模型中，使用雌激素E2 处理后采用免疫组化方法检测到寄生肌瘤中ERα 表达上调，同时还有新生血管形成，证明雌激素可通过ERα 介导促进血管生成作用［20］。研究发现，70%确诊为乳腺癌的患者表现为ERα 阳性，研发抗ERα 阳性的有效药物用于治疗乳腺癌是非常有意义的［21］。

3.1.2 ERβ与血管生成的关系也有研究表明E2介导的促血管生成是通过ERβ 实现的［22］。在去卵巢大鼠骨质疏松模型中，使用雌激素替代疗法，发现去除卵巢组小鼠骨密度比卵巢切除后使用雌激素替代治疗组明显更低，且雌激素替代治疗组局部微血管形成增加，他们推测可能与雌激素受体ERβ介导的血管内皮生长因子的改变有关［23］；在卵巢切除小鼠模型中结扎股动脉诱发后肢缺血，使用Aucubin（AU）治疗后明显加快缺血再灌注，并减少小鼠肌肉损伤，实验发现AU 通过VEGF/Akt/eNOS信号传导途径诱导血管生成，进一步发现ERβ 基因敲除小鼠血管生成作用消失，AU 可通过ERβ 介导的VEGF 信号通路产生促血管生成作用［22］。也有实验发现，使用ERα和ERβ的选择性激动剂治疗心力衰竭小鼠，发现使用ERβ 的激动剂治疗后小鼠心脏射血分数提高（45.3±2.1）%，而使用ERα 激动剂治疗无效。ERβ 激动剂治疗的心力衰竭小鼠与其心脏功能改善、减少心脏纤维化及增加心脏血管生成有关［24］。在肺动脉高压小鼠模型中，E2可通过ERβ逆转肺动脉高压，并阻止肺动脉高压小鼠向右心衰竭发展，恢复小鼠肺部和右心室功能［25］。

因ERβ 的基因多态性及其他膜受体的参与、相关信号传导通路间的交互影响，导致ERβ 在特定情况下可介导抑制血管生成效应。在胃癌细胞模型中发现过表达雌激素受体β可通过抑制NF-κB信号传导来抑制胃癌细胞增殖、迁移和血管生成［26］。在诱导结肠癌模型中，杨佳等发现雌激素可拮抗二甲肼（DMH）诱导结肠肿瘤血管形成，影响结肠肿瘤血管生成及增殖能力，进一步研究发现，结肠肿瘤组织中主要表达ERβ 受体，ERβ 受体可调节COX-2 的表达，进而影响前列腺素PGE2 的水平，最终影响VEGF 的表达阻碍肿瘤血管生成［27］。在淋巴瘤研究模型中发现激活雌激素受体β（ERβ）可抑制淋巴瘤生长、血管生成和体内扩散［28］。

3.1.3 GPER1与血管生成的关系在乳腺癌一项研究中，通过对4 972 例乳腺癌患者的研究证明了GPER 与血管生成相关基因表达强相关性，IGF1/IGF1R 轴可诱导HIF-1α 和GPER 表达，从而促进VEGF 和人血管内皮细胞管形成［29］；在ER 阴性乳腺癌中EMILIA RICCHIO 等也发现E2和GPER 选择性配体G-1 触发了GPER/EGFR/ERK/c-fos 信号通路，通过上调HIF-1α 导致VEGF 增加，从而促进血管生成［30］；也有文献报道，糖酵解酶果糖-2，6-双磷酸酶3（PFKFB3）通过G 蛋白偶联雌激素受体（GPER1）参与雌激素介导的血管生成［31］。

3.2 雌激素相关受体与血管生成在大鼠急性外伤性脊髓损伤模型中发现ERRα参与促进大鼠脊髓损伤后血管生成，可导致该模型大鼠中VEGF 和Ang-2的表达上升［32］。ARANY Z 等［33］在研究缺血性疾病中发现转录共激活因子PGC-1α/ERRα 轴可调节VEGF 和其他血管生成因子诱导新血管形成，而该过程并不需要HIF-1α 的介导参与。因小鼠的骨骼肌缺乏PGC-1α 导致毛细血管的密度不能随着小鼠运动增加而增加，在β-肾上腺素刺激下可通过PGC-1α/ERRα 轴上调VEGF 的表达促进小鼠骨骼肌血管增加［34］。黄芩苷用于治疗中风已有数千年历史，最近分析指出，黄芩苷可在体外诱导多种细胞VEGF 表达，当使用siRNA 敲低ERRα 的表达或在VEGF 启动子中删除ERRα 结合位点的条件下，黄芩苷诱导VEGF 的表达能力就会受抑制，治疗中风的效果明显下降［35］。

在细胞实验中，ERRα 显著抑制人脐静脉内皮细胞（HUVEC）增殖、迁移和成管，Western Blot 蛋白印迹和荧光素酶报告基因检测进一步表明，ERRα抑制缺氧诱导因子1α（HIF-1α）表达和蛋白激酶B（Akt）磷酸化及信号转导和转录激活因子（STAT3）升高，从而调节VEGF 的表达［36］。KOKABU T 等［37］在研究子宫内膜癌的一项研究中发现使用ERRα选择性反向抑制剂XCT790 可抑制肿瘤生长和血管生成，说明ERRα 可在体内促进子宫内膜癌的血管生成；在前列腺癌中类似的一项研究发现，ERRα 可通过与HIF-1α 相互作用促进前列腺癌细胞生长发育［38］。另一项乳腺癌研究中发现ERRβ表达量与患者生存率有关，与正常组织相比，乳腺癌组织ERRβ表达明显降低，猜测ERRβ 是一个抑癌基因［39］。ZHAO H等发现雌激素相关受体γ（ERRγ）参与颞下颌关节骨关节炎（TMJOA）中的软骨变性和血管生成，根据ChIP 分析结果，ERRγ 直接激活MMP9 和VEGFA 基因的转录，ERRγ 上调导致TMJOA 中细胞外基质降解和血管生成［40］。

4 小 结

雌激素受体调控血管生成机制在多种疾病中均表现为促进血管生成，越来越多研究发现雌激素在正常生理情况或病理情况都与血管生成联系紧密，是促进血管生成过程中的重要调控因子。本文主要总结雌激素在血管生成中的作用和机制，在动物模型和细胞模型中揭示了雌激素可通过调控血管内皮细胞的迁移、侵袭和增殖进而调控血管生成过程，无论是通过雌激素的基因组途径还是非基因组途径都能直接或间接影响VEGF 表达，进而影响血管生成。近年来的研究都倾向于在某些肿瘤环境下雌激素是如何调控血管生成的，我们需要更多的关注雌激素的调控靶点，对于新的药物开发及改善与雌激素相关肿瘤患者预后都是有帮助的。