雌激素及雌激素受體信號轉導途徑在嚴重創傷中的作用及機制

向成芳，趙會民

創傷是指機械力作用于人體后所造成的機體結構完整性的破壞和功能障礙。創傷為當代社會一大公害，其病死率已躍居疾病死亡譜第3位，僅次于腫瘤和心腦血管疾病[1]。據2017年WHO統計，創傷占全球年死亡人數構成比的8.43%，為青壯年第一位死因。中國衛生服務調查數據顯示1993—2013年我國創傷流行率和住院率呈上升趨勢，2016年有773 268人死于創傷[2]。然而嚴重創傷機制機理復雜，很多方面還未完全清楚。近年來研究表明雌激素可能在嚴重創傷進程中扮演重要角色，現就雌激素及雌激素受體(ER)信號轉導途徑在嚴重創傷中的作用及機制綜述如下。

1 雌激素對嚴重創傷后病死率的影響

一系列研究表明雌激素對嚴重創傷后病死率有顯著影響，但結論并不完全一致。Sperry等[3]對美國創傷數據庫244 371例年齡>15歲、ISS評分>16分的嚴重創傷病例資料分析后，結果表明女性病死率較男性低8%，尤其亞裔女性，病死率較男性低40%。Trentzsch等[4]對德國創傷數據庫資料進行配對分析(n=7 774)，結果表明女性ICU住院時間、機械通氣持續時間，病死率均低于男性。Nagata等[5]對日本創傷數據庫，2004—2013年90 833例創傷患者進行Logistic回歸分析，結果表明性別是創傷患者住院病死率的獨立危險因素，且男性患者病死率顯著高于女性。Zhu等[6]報道1 789例鈍性創傷患者資料分析表明，性別是13～65歲嚴重鈍性創傷患者病死率獨立危險因素。楊開超等[7]報道2 432例鈍性創傷病例資料分析表明，18～45歲女性患者病死率比男性低78%。在動物實驗研究中，Hubbard等[8]發現當大鼠失血量達60%時給予小劑量(1mg/kg)17α-乙炔雌二醇-3-硫酸酯可在無液體復蘇情況下維持6h的持續低血壓，提高存活率。Doucet等[9]報道雌激素及ER激動劑(丙基吡唑三醇、二芳基丙腈)能夠減少嚴重創傷性休克后大鼠器官損傷，降低病死率。

一項納入36 010例(年齡>40歲)鈍性創傷資料分析顯示，性別與病死率無關[10]。May 等[11]報道301例危重創傷患者資料，結果發現高雌二醇水平顯著增加危重創傷患者和外科手術患者的病死率。Schoeneberg等[12]報道422例嚴重創傷患者(ISS評分≥16分)配對資料分析，結果表明女性病死率有偏高趨勢，但無統計學意義。

2 雌激素對嚴重創傷后并發癥的影響

一項納入100 566例男性和39 762例女性鈍性創傷患者的薈萃分析，顯示男性比女性發生致死性膿毒癥和MODS的風險更高[13]。對美國創傷數據庫60多萬例創傷患者研究發現，男性罹患肺炎、急性呼吸窘迫綜合征、急性腎功能衰竭、肺栓塞等威脅生命并發癥的概率更高[14]。Zolin 等[15]將288例鈍性創傷患者納入前瞻性隊列研究，結果表明在嚴重創傷后6h內，睪酮(total testosterone,TT)水平或雌激素(estradiol,EST)水平與多器官衰竭(MOF)、院內感染(nosocomial infection，NI)、住院病死率的發生無明顯相關，6～24h內高水平TT與MOF、NI的高發生率相關，間接說明激素水平與并發癥的發生率存在時限性。

Trentzsch等[16]對德國嚴重創傷學會數據庫10 343例鈍性創傷患者(ISS評分>16分、ICU住院日≥3d)分析表明，發現16～44歲女性嚴重創傷后肺、心循環系統、肝臟、腎臟和中樞神經系統功能明顯改善。Frink等[17]對143例嚴重創傷患者(16～50歲，ISS評分>25分)分析表明，男性患MODS和膿毒癥發生概率更高，但在50歲以上或ISS評分≤25分的患者則沒有性別差異。

近期實驗研究表明雌激素對嚴重創傷進程有保護性作用。Kim等[18]報道，嚴重創傷大鼠以17β-雌二醇預處理后在無液體復蘇的情況下心臟、肝臟和腎臟血流分布增多。Childs等[19]建立嚴重創傷-出血雄性大鼠模型，予以雌激素(17β-雌二醇)、ER拮抗劑(氟維司群)、ER調節劑(他莫昔芬)、ER激動劑(丙基吡唑三醇、二芳基丙腈)干預，結果表明通過E體介導對血管內皮細胞屏障有保護作用，能夠調節缺血再灌注微循環，減少嚴重創傷后器官、組織損傷，細胞凋亡。

3 雌激素及相關ER信號轉導途徑在嚴重創傷中的作用機制

主要表現在血流動力學、免疫炎癥、基因組反應這幾個方面。

3.1ER介導雌激素發揮快慢效應 雌激素是一種由ER基因表達，主要由卵巢、睪丸及腎上腺皮質分泌產生的重要脂溶性類固醇激素，在體內靶組織眾多，具有廣泛的生物學活性。ER是類固醇激素受體超家族成員之一，其分布廣及生物效應復雜。根據ER分布部位不同，發揮其生物學效應分為兩大途徑：一是經典的雌激素核受體(nuclear estrogen receptor,nER)途徑，位于細胞核內的核性雌激素受體，包括ERα和ERβ，通過雌激素調節特異性靶基因的轉錄而發揮慢速“基因型”調節效應[20]。二是近年來研究較熱的雌激素膜性受體(membranous estrogen receptor,mER)途徑，位于細胞膜或細胞漿內，包括GPER1又叫G蛋白耦聯30(G protein-coupled receptor 30，GPR30)、Gαq-ER和ER-X以及核受體的膜性成分,這一途徑不依賴于基因調控，作用非常迅速，稱為快速的"非基因組效應"[21]。當雌激素與ER結合后，通過調節相關酶和離子通道的活性，如腺苷酸環化酶、絲裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase,MAPK)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)活性、內皮型一氧化氮合酶(eNOS)活性及胞漿鈣濃度的快速變化構成非基因組效應，綜合慢速基因組效應調節機體各系統(如心血管系統、免疫系統、神經系統等)的生理功能[22]。

3.2雌激素及ER信號轉導維持嚴重創傷后血流動力學穩態 在嚴重創傷伴隨大量出血的抗休克治療中，維持心臟功能及血管反應性是血流動力學穩定性的關鍵。Soliman等[23]研究通過在體復蘇和離體動物實驗模型檢測左心室內壓力(LVGP)發現在復蘇前用17β-雌二醇治療改善了心肌收縮功能。進一步研究發現在創傷出血后，ER-β激動劑在改善心臟功能、心臟ERS和雌激素相關受體(ERRs)表達方面比ER-α激動劑更有效[24]，并且目前主要認為這種心血管保護作用可能與雌激素調節主動脈誘導型一氧化氮合酶(iNOS)表達/血漿硝酸鹽/亞硝酸鹽水平相關，涉及ER受體介導PI3K/AKT/eNOS和MAPK/ERK非基因快速調節信號通路相關[25]。Deitch等[26]在嚴重創傷-出血動物模型研究中，測量全身血管阻力和器官血流量以反映血流動力學，結果顯示雌性血流動力學和腸道及其他器官微循環血流量等指標優于雄性。Li等[27]分別測量正常/嚴重創傷大鼠的腸系膜動脈環直徑、平均動脈壓和正常人/嚴重創傷患者的鼻內黏膜血流灌注量、平均動脈壓，并檢測正常和嚴重創傷大鼠的Rho激酶和PKCε的表達和活性，結果表明無論正常或創傷狀態下，育齡雌性血管反應性高于雄性、未成年及老年雌性；血管具有更強的抗損傷能力，其保護機制與G蛋白耦聯受體-30(GPR-30)、ER介導的Rho激酶和蛋白激酶C(PKC)信號通路相關。一般認為，創傷出血后液體復蘇使組織灌注重建，但是對多器官損傷及衰竭并無保護作用，甚至加重損害， 然而雌激素對嚴重創傷后多器官損傷發揮保護作用機制是否能結合液體復蘇治療仍需進一步研究。

3.3雌激素及ER信號轉導作用于嚴重創傷后免疫炎癥反應 ER廣泛存在于免疫細胞上，對免疫功能產生直接影響，或通過雌激素合成酶的變化間接影響特異性免疫反應。主要包括增強細胞免疫和體液免疫應答反應、自然殺傷細胞(natural killer cell,NK)的細胞毒性、促進促炎因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α)的釋放。動物實驗表明，雌激素通過p38激酶活化蛋白激酶(p38MAPK)和核因子-κB (NF-κB)磷酸化下調Toll樣受體-4(TLR-4)，同時活化蛋白激酶B(AKT)增強血紅素加氧酶-1(HO-1)表達，肝臟枯否細胞(kupffer cell， KC)吞噬能力和細胞因子(如IL-6、TNF-α、MIP-1α和MIP-2)釋放，發揮增強免疫作用[28]。以雌激素干預創傷性失血性休克大鼠，可以觀察到心臟髓過氧化物酶活性降低、全身IL-6、TNF-α、細胞間黏附分子-1、中性粒細胞趨化因子-1、2水平增加，提示免疫反應增強[29]。另一方面，雌二醇可以降低嚴重創傷性失血性休克小鼠kuffer細胞(KC)TLR-4的表達，抑制ρ38MAPK和NF-κB的活化，有利于維持KC功能，抑制TNF-α、IL-6過量導致過度免疫損傷[30]。

但臨床上，嚴重創傷后免疫炎癥反應復雜多變，觀察到的結論并不一致。Zolin等[15]報道嚴重創傷后6h內TT水平與細胞因子 IL-10、巨噬細胞炎癥蛋白-1α(MIP-1α)、巨噬細胞炎癥蛋白-1β(MIP-1β)水平顯著相關。Gee等[31]報道嚴重創傷后第1天和第2天雌二醇水平與TNF-α呈負相關，而與炎癥因子(如IL-6、IL-8)及白細胞計數無明顯相關。也有回顧性研究表明，嚴重創傷后患者的免疫炎癥反應存在性別差異，但差異無統計學意義[32]。

3.4雌激素作用于嚴重創傷后基因組反應 生理情況下，性別相關的免疫反應調節的差異與X染色體連鎖多態性和細胞性嵌合體相關，現在已經知道某些參與信號轉導、凋亡、碳水化合物代謝、超氧物產生、異生物和抗氧化防御的關鍵調節和代謝蛋白在X染色體上編碼，如TLR介導的信號通路、TLR-7、TLR-8、IL-1受體相關激酶、NF-κB等[33]。

嚴重創傷引起的急性和功能性的X染色體扭轉是女性特有的免疫調節機制，可能與嚴重創傷后并發癥的發生和病死率性別差異相關[34]。Sperry等[35]報道IL-1受體相關激酶(IRAK-1)變異與MOF和病死率顯著相關，IRAK-1多態性可以作為MOF和損傷后病死率的獨立預測因子。嚴重創傷后TLR激活免疫細胞產生促炎細胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)和抗炎細胞因子(IL-10)，發揮雙向調控免疫應答作用，可能是導致嚴重創傷后結局差異的重要因素之一，但確切作用機制尚未完全闡明[36]。一項來自美國外科和嚴重創傷重癥監護室納入1 928例嚴重創傷的多中心前瞻性隊列研究結果發現，男性和女性有333個基因顯著差異表達(包括炎癥相關基因的固有免疫，細胞黏附、細胞信號轉導等)，白細胞基因組反應也存在性別差異，然而這種差異與器官功能障礙的嚴重程度及持續時間長相關，與雌激素或性染色體無直接相關[32]。

4 小結與展望

綜上所述，雌激素在創傷進程中可能扮演重要角色，對創傷預后有良性作用，可能的機制包括通過NF-κB 、TLR4、MAPKs、HO-1、PI3K、Akt、eNOS、ERK、Rho激酶、PKCε等多種信號通路影響炎癥反應、血管低反應、氧化應激、細胞凋亡等多個方面和環節。但在臨床方面，尚缺乏嚴格對照的大樣本多中心分析；在分子機制方面，特別是基因組反應、快速效應途徑等方面尚待進一步深入研究。