雌激素促心臟缺血組織血管新生作用的研究進展

楊岳，馬亞珂，李慧影，王虹(天津中醫藥大學中醫藥研究院，天津市現代中藥重點實驗室，天津300193)

雌激素促心臟缺血組織血管新生作用的研究進展

楊岳，馬亞珂，李慧影，王虹
(天津中醫藥大學中醫藥研究院，天津市現代中藥重點實驗室，天津300193)

摘要:心臟缺血組織血管新生可改善微循環，促進損傷心肌組織修復，為心臟缺血性疾病的治療帶來了新的前景。雌激素主要通過雌激素受體參與維持心血管系統正常功能、調控內皮細胞各類活動、介導內皮祖細胞修復損傷血管內皮，從而促進心臟缺血組織的血管新生。植物雌激素同時具有雌激素激動劑和阻斷劑效應，也具有一定的促血管新生作用，可輔助雌激素治療心臟缺血性疾病。

關鍵詞:雌激素;植物雌激素;心臟;缺血性疾病;血管新生

血管新生是指在原有血管基礎上，通過血管內皮細胞增殖、游走、芽生、血管分裂、分支而形成新的毛細血管網，并使其功能與局部需要相適應的生物學過程［1］，通常見于組織損傷［2］。內皮祖細胞( EPCs)是參與損傷血管修復的重要成分，血管損傷時，EPCs從骨髓動員到外周血，遷移、黏附到損傷區域，增殖、分化為成熟內皮細胞，促進損傷血管再內皮化，維持內皮細胞單層完整性，從而起到修復損傷血管的作用［3，4］。雌激素是甾體類激素之一，存在E1、E2和E3等三種形式。E2不僅可以改善內皮功能，使血管擴張，增加血流量，還能刺激成熟內皮細胞釋放NO并產生抗內皮細胞凋亡和促增殖作用;同時，它還可以加速血管損傷后管壁的再內皮化過程［5］，這種作用可能由內皮細胞所表達的雌激素受體( ERs)介導［6］。研究表明，雌激素不僅對內皮細胞發揮調控作用，還可以增加外周血EPCs的數量，減輕損傷血管內膜增厚［7］，促進血管新生和內皮損傷后的修復過程。現將雌激素促心臟缺血組織血管新生作用的研究進展綜述如下。

1　心臟缺血組織血管新生的機制

血管是為全身臟器提供氧氣和必需營養不可或缺的結構，是胎生期最早形成的器官，氧氣和其他營養物質在生理和病理性血管的生長過程起著重要作用［8］。氧氣不斷地被循環系統通過一些導致血管新生的因子調節，這些過程被認為是血管新生。血管新生是從內皮細胞受到刺激增殖、游走開始的，這些細胞來源于已存在的微血管內皮細胞［9］。在正常成人體內，內皮細胞和血管平滑肌細胞不進行有絲分裂［10］，但在生長發育、炎癥、缺氧缺血及其他應激的情況下，可以發生游走和分裂，從而啟動血管新生的一系列過程。

血管內皮生長因子( VEGF)能夠刺激內皮細胞合成分泌金屬蛋白酶、纖維蛋白溶解酶等，這些酶能夠降解血管基膜、溶解內皮與基底膜之間的連接，同時溶解的細胞外基質可釋放出多種肝素結合型的細胞因子，再次作用于內皮細胞。緊隨其后的是細胞內信號級聯激發，它能夠刺激內皮細胞其他結構的形成［11］。內皮細胞分離并通過溶解開放的基膜將會形成新的血管［12］，一部分新毛細血管降解，其他的則增殖和分化出周細胞和平滑肌細胞等血管壁的非內皮成分，從而形成血管網;此外，新生血管還可以通過彼此融合的方式重塑成新的血管網。這樣新生血管就可以通過調節血流來增加骨骼肌、心肌等組織的血流供應。

2　體內雌激素的促血管新生作用

2.1通過ERs發揮作用在心血管系統中，雌激素主要通過ERs而發揮作用。ERs包括ERα和ERβ，是一類由配基激活的轉錄因子，介導大部分已知的雌激素效應。目前，人類血管平滑肌細胞及內皮細胞上均發現有功能性的ERs，在多種心血管調

控過程中，ERα和ERβ的參與對心血管系統維持正常功能具有重要作用［13］。

ERα和ERβ兩種受體類型在雌激素介導的心血管活動中起著不同的作用。Karas等［14］通過小鼠冠狀動脈損傷的實驗發現，雌激素可抑制損傷后野生型小鼠血管平滑肌增厚，而對ERα和ERβ兩個基因同時敲除的小鼠則沒有這種作用，表明ERs是雌激素抑制血管損傷過程中所必需的。進一步研究發現，與野生型小鼠相比，冠狀動脈損傷的ERα基因敲除小鼠體內雌激素抑制損傷作用完全消失，表明ERα可介導雌激素對血管的保護作用。而且在電損傷冠狀動脈后，雌激素可加速ERβ基因敲除小鼠的內皮細胞重塑，而在ERα基因敲除小鼠體內卻不起作用，表明ERα介導了雌激素對血管內皮細胞的重塑，而不是ERβ。Zhu等［15］在ERβ基因敲除小鼠表型的研究中發現，5～6月齡的ERβ基因敲除小鼠血壓是正常的，但到6～7月齡時，無論8 d連續血壓監測還是24 h動態監測均發現大多數ERβ基因敲除小鼠的舒張壓和收縮壓持續升高，但心率不變，表明ERβ在調節血壓和血管功能的過程中有重要作用。

2.2調控內皮細胞促進血管新生雌激素能夠與ERs結合形成激素受體復合物，與雌激素反應基因啟動子區域中的雌激素反應元件結合并刺激轉錄［16］，或對啟動子區域中包含有AP-1位點的基因進行轉錄，對基因進行直接調控。

在內皮細胞中，E2能夠刺激ERs和缺氧誘導因子-1( HIF-1)使VEGF基因表達增加。研究發現，當VEGF mRNA表達下降時，ERα能夠保持VEGF的活性。當受到低氧缺血信號刺激時，HIF-1通過綁定到包含缺氧反應元件和ERα的內皮上游媒介，使HIF-1脫離降解，進入核內結合VEGF啟動子，增加VEGF mRNA表達和下游生長因子分泌，進而調控血管新生［17］。同時，E2可以激活PI3K和MAPK信號通路的活性，在子宮內膜中，ERs可以通過介導PI3K信號通路誘導VEGF的表達［18］。

越來越多的研究顯示，E2也可以調節細胞內第二信使、膜相關受體和信號復合物的活動，從而具有增強ERs的作用。在內皮細胞中，這些核外機制包括NO的激活、PI3激酶、G蛋白偶聯受體和植物促分裂原活化蛋白通路，這些通路通常被稱為雌激素的非核或非基因途徑［19］。Mackie等［20］通過小鼠急性心肌缺血手術發現，小鼠心肌缺血后給予雌激素治療，可增加其骨髓基質細胞中PI3K/Akt依賴的eNOS，通過eNOS增加骨髓中基質金屬蛋白酶的表達;而基質金屬蛋白酶可切斷EPCs與其他基質細胞之間的機械聯系，從而為EPCs跨內皮進入外周循環創造機會，促進心肌缺血組織血管新生。

2.3介導EPCs修復損傷血管內皮EPCs是指能夠特異性歸巢于血管新生組織，并能分化為成熟內皮細胞的一群祖細胞。Schatteman等［21］研究證實EPCs與造血干細胞一樣，來源于血管母細胞，兩者在胎兒出生后即儲存于骨髓組織中。Asahara等［22］通過轉基因小鼠骨髓移植模型發現，EPCs大量存在于外周血、正常骨髓和脾臟中，也存在于肝、肺、腸后肢肌肉、皮膚以及卵巢、子宮中。此外，在皮膚創口、腫瘤周邊血管壁、腫瘤間質和缺血后肢的新生血管中也可檢測到EPCs。

EPCs無需依賴原有的血管系統，可通過自身分化、增殖形成新生血管。因此，EPCs在缺血后的血流灌注過程中發揮獨特的作用。Kawamoto等［23］研究證實，將體外培養的EPCs經靜脈注入裸鼠缺血左前降支后，裸鼠心肌新生血管形成增加，并對左室功能有一定保護作用。另外，Murasawa等［24］應用裸鼠心肌梗死模型發現，將源于人外周血的EPCs培養后注入裸鼠體內，在其心肌中可檢測到人血管平滑肌、特異性心肌和內皮標記物的表達。Kalka等［25］利用裸鼠肢體缺血模型，把體外培養的人源EPCs移植至裸鼠體內發現，EPCs不僅能夠應用于心肌梗死的治療，也能顯著改善缺血后肢體的血流供應，提高缺血肢體的毛細血管密度。

EPCs體內外調控機制復雜，涉及多種信號通路。之前研究表明，多種因素如細胞因子( VEGF/EPO/SDF-1)、他汀類藥物及基因轉染( VEGF/SDF 1)等均可以明顯改善EPCs的生物學功能，動員其轉移至外周血，增加局部區域的EPCs數量，均可改善缺血組織血管新生、修復損傷血管內皮［26，27］。趙曉輝等［28］將不同濃度E2作用于體外培養的EPCs后發現，E2能夠改善EPCs的增殖、黏附及遷移能力，其作用效果與濃度有關;在小鼠頸動脈損傷后給予E2治療，可顯著動員外周血中的EPCs，有助于動脈損傷后的再內皮化，但具體機制尚不清楚。

3　植物雌激素的促血管新生作用

植物雌激素是一類來源于植物，活性與體內雌激素相似的雜環多酚類天然化合物，依據分子結構可分為異黃酮類、木酚素類、香豆素類和真菌雌激素類。因其結構與體內雌激素相似，可與ERs結合發揮類雌激素或抗雌激素的雙向調節作用。

植物雌激素可視為人類和其他哺乳動物的外源性激素，直接參與機體的內分泌調節。一方面，一定

劑量的植物雌激素在體內能夠與ERs結合，發揮雌激素樣作用。中等劑量植物雌激素可以產生一定的雌激素活性;高劑量時可以活化因雌激素水平限制而未能活化的ERs，產生雌激素強效應;當使用足夠劑量的植物雌激素時，可在體內產生與E2相似的效能。另一方面，低劑量的植物雌激素與內源性雌激素競爭性地結合ERs而形成激素-受體復合物，占據了受體結合部位，抑制內源性雌激素與ERs結合，減弱了靶細胞對雌激素的應答，從而起到抗雌激素作用。

植物雌激素在缺血組織血管新生過程中也發揮重要作用。有研究通過大鼠心肌缺血模型發現，植物雌激素人參皂苷Rg1可增強VEGF誘導的血管新生和TNF-α誘導的心肌纖維化，從而促進PI3K/Akt信號通路活性，抑制p38 MAPK信號通路活性，促進心肌血管再生并減輕左心室重構。

綜上所述，雌激素具有促進心臟缺血組織血管新生的作用，將其作為替代療法治療心臟缺血性疾病也取得了較好的療效;但是，長期使用雌激素會誘發子宮內膜癌、乳腺癌和肺栓塞等。而植物雌激素具有雌激素激動劑和阻斷劑的雙重效應，對絕經后婦女因雌激素減少而引起的心臟缺血性疾病具有較好的預防和治療作用，未來有可能作為雌激素替代療法中的補充藥物，在臨床和保健方面具有廣闊的應用前景。但大劑量的植物雌激素會改變婦女的月經周期，也會對其發育和生育產生不良影響。因此，植物雌激素預防心臟缺血性疾病的合理應用仍需進行大量的基礎和臨床研究。

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收稿日期:( 2014-12-26)

通信作者:王虹，E-mail: wanghongsys@126.com

基金項目:國家自然科學基金面上項目( 81173592) ;新世紀優秀人才支持計劃( NCET-13-0935 ) ;長江學者和創新團隊發展計劃( IRT0973)。

文章編號:1002-266X( 2015) 32-0097-04

文獻標志碼:A

中圖分類號:R96

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.32.042