雌激素受体与高血压和心血管疾病研究进展

【摘要】大量流行病学观察和实验室研究显示雌激素对心血管系统的保护作用，但是最近临床试验显示雌激素替代疗法可能增加而不是降低心血管疾病的风险。研究发现和临床试验不同结果的可能原因包括雌激素细胞特异性和组织特异性的作用、雌激素受体调节作用的复杂性以及临床设计的局限性。对于雌激素替代治疗预防和治疗心血管疾病的未来仍在讨论。

【关键词】雌激素 雌激素受体 高血压 心血管疾病

中图分类号：R544 文献标识码：B 文章编号：1005-0515（2011）7-072-03

Research Progress on Estrogen receptor related Hypertension and Cardiovascular disease

【Abstract】A wealth of epidemiological observations and laboratory research indicate estrogens have cardioprotective effects; however, recent clinical trials have shown that estrogen replacement therapy (ERT) might even increase rather than reduce the risk of heart disease. The potential reasons for the disparity between research findings and clinical trials include the cell and tissue-specific actions of estrogens and the complexity of estrogen receptor regulation as well as limitations in clinical trial design. The future of hormone replacement therapy (HRT) for prevention and treatment of cardiovascular disease is also discussed.

【Key word】Estrogens Estrogen receptor Hypertension Cardiovascular disease

大量的流行病观察和实验室研究显示，雌激素通过调节内皮功能和控制血压的通路显示出心血管的保护作用，但其机制仍未完全阐明[1]。此外，最近临床试验对雌激素替代疗法（ERT）在保护心血管系统疾病的价值提出质疑[2]，此结果可能部分由雌激素药理作用的复杂性来解释。细胞对雌激素反应依赖于雌激素受体配体、组织特异性雌激素受体亚型（ERα和ERβ）表达水平的不同以及雌激素受体辅调节因子。此外，心血管对雌激素在不同病理条件下反应不同[3]。本文对雌激素受体信号通路的复杂性以及对细胞和组织特异性雌激素作用进行综述。

1 雌激素对血管系统功能的调节

和男性相比，年轻女性受雌激素保护因而可以防止高血压的发展以及心血管系统不良的后果。临床流行病学研究显示，女性在绝经前或围绝经期的高血压患病率显著低于同龄男性，但是绝经女性高血压患病率逐渐趋于或高于男性[4]。尽管雌激素对控制血压的机制目前尚未完全阐明，雌激素对心血管系统发挥作用主要依赖雌激素受体介导发挥基因组效应，近年来研究发现雌激素膜受体发生快速效应也发挥作用。雌激素主要通过直接作用、影响血管内皮功能、雌激素代谢物作用、影响肾素血管紧张素系统、拮抗氧化应激作用以及抑制血管重塑等实现降压作用[5-8]。这些结果支持ERT预防心血管疾病，但是雌激素对心血管的保护作用仍具有争议，近年来临床试验显示ERT增加而不是减少心血管疾病的风险。荟萃分析显示绝经后ERT的静脉血栓和原发性肺栓塞风险增加两倍。不同结果的主要矛盾在于最主要在于：研究性实验中主要在切除卵巢的个体进行研究雌激素对于心血管的作用，但是近期临床试验则主要在平均绝经后10年的妇女中进行，随着年龄的增长会削弱雌激素的作用；另外近期临床试验仅用一种给药方案（雌二醇 0.625mg/d， p.o），因此可能其他剂量、其他药物和其他给药方式可能具有更好的风险-受益比。考虑到雌激素受体在体内分布的广泛性和激活通路的复杂性，ERT具有正面或负面的作用也不足为奇。

2 雌激素受体

雌激素受体为核激素受体超家族成员，如同其他核受体，雌激素受体为对特异性DNA序列有高度亲和力的转录因子，从而激活基因表达。雌激素受体介导雌激素的多向效应，在各种发育和生理过程中有着广泛的作用。到目前为止，已鉴定两种雌激素受体（ERα和ERβ），两者在结构上相似。ER不同亚型的DNA结合区高度相似（95%的DNA结合区同源），表明受体与DNA结合行为相似。但是，雌二醇在体外通过结合ERα的特异性应答单元而刺激转录，但是结合ERβ的特异性应答单元而抑制转录[9]。配体结合单元同源性很低（大约55%），表明配体和不同亚型的受体结合显著不同。实际上，研究显示他莫西芬结合ERα表现激动剂/拮抗剂作用，而与ERβ结合表现纯激动剂作用。ERα和ERβ作用的不同也受转录激活功能AF-1的影响。通常认为两种亚型雌激素受体的此调节单元非常不同，ERβ中AF-1显著修饰或缺乏。同时表现激动剂或拮抗剂的配体在ERα表达的细胞内可能通过AF-1产生激动剂信息，而在ERβ表达的细胞内缺乏AF-1，因此相同的配体在ERβ表达的细胞内对ERβ表现纯拮抗剂的作用[10]。是否两种亚型受体介导不同（协同或拮抗）或重叠的生物效应尚不明确，但是不同组织雌激素受体亚型的不同表达和不同药理作用解释了雌激素受体配体在特异性组织表现为激动剂而在其他某些组织表现为拮抗剂。

3 血管系统中雌激素受体的作用

雌激素受体的两个亚型广泛分布于包括人类的不同物种的心血管系统，包括内皮、内膜和外膜，但是ERα的mRNA表达远高于ERβ。但对于ERα和ERβ蛋白的表达及其对心血管功能的特异性作用知之甚少。研究结果显示，雌激素对不同血管床调节血管活性物质的作用不同[11]。ER敲除小鼠已经提供了心血管生理和病理中ER受体组织特异性的线索。与野生型小鼠相比，雌激素敲除小鼠内皮释放的NO基础水平显著降低。但是，血管保护作用并非由一种亚型受体介导，因为α或β雌激素受体敲除小鼠都保持了雌激素保护颈动脉损伤和内膜增殖的功能。但是，这些血管保护作用被ERα和ERβ拮抗剂消弱，在α和β雌激素受体敲除小鼠作用消失，因此该作用完全由雌激素受体介导[12]。不是所有的雌激素作用通过经典转录控制机制发挥作用。雌激素在不同血管床可产生快速血管松弛作用，表明其通过非基因通路起作用。共聚焦显微镜和流式细胞仪显示雌激素受体在细胞表面有分布，可快速激活信号通路而未改变基因表达[13]。尽管对于雌激素受体在心血管系统的细胞特异已有大量研究，但对雌激素受体的表达和心血管功能失调的作用方式却鲜有研究。最近一项研究显示自发性高血压大鼠的年龄和雌激素介导的血管松弛作用机制相关。这些动物雌激素应答缺乏与血浆雌激素水平或雌激素受体表达的年龄相关性改变无关，而是与血管系统雌激素受体有效性的年龄相关性改变有关[14]。和正常血管相比，冠状动脉粥样硬化患者ERα的基因甲基化增加。女性右心房以及动脉和静脉中ERα的基因甲基化也随着年龄的增长而增加。

4 雌激素受体功能的辅调节因子

配体与DNA结合单元结合为产生雌激素级联反应的第一步。辅调节因子为包括共活化剂、辅抑制剂的一族蛋白，招募至DNA启动子部位，因此调节雌激素受体介导的转录获得。共活化剂通过和雌激素受体相互作用加强转录，导致补充有效基因表达能表现必须酶活力的关键转录因子和其他白。相反，辅抑制剂通过不同机制表现出负向调节的作用。到目前为止，已通过生物化学鉴定超过50个辅调节因子，但是关于其分布以及对心血管的调节作用了解甚少[15]。最近，在心血管系统细胞内鉴定出一个新的辅调节因子。此调节辨识因子1（MRF1）在主动脉、心脏大量表达，同时与ERα的N-和C端有很高的亲和力，以配体依赖性地产生雌激素受体介导转录激活。MRF1不是心血管或ERα特异性副调节因子，但是其在心血管组织大量分布以及在ERα的抑制作用表明其可以作为心血管系统雌激素组织特异性作用的重要靶点来进行研究[16]。

5 选择性雌激素受体调节剂（SERMS）

尽管雌激素的发现已有数十年的时间，直到今天才对雌激素受体活性的复杂调节作用以及雌激素受体如何影响生理系统有部分了解。雌激素的药理学多样并且依赖于配体-受体相互作用。配体结合雌激素受体的晶体结构显示受体构象状态的光谱范围广，这点不同于副调节因子，为靶基因启动子所特有的特征。因药理作用的复杂性，雌激素受体配体在不同组织或细胞中可表现不同程度的完成激动剂、部分激动剂或拮抗剂的活性。他莫西芬为合成抗雌激素可抑制雌激素依赖性乳腺腺癌。研究他莫西芬组织特异性活性的试验发现他莫西芬在乳腺为潜在的抗雌激素，在骨骼和子宫表现为雌激素受体激动剂活性[17]。

SERM反映出这种激动剂/拮抗剂双重作用，他莫西芬为首个批准治疗子宫切除妇女的骨质疏松症的SERMS。雷洛昔芬为第二代SERM，特别是保留了对骨骼的雌激素受体激动剂作用以及对乳腺的雌激素受体拮抗剂作用[18]。雷洛昔芬自从在临床用于治疗骨质疏松症后显示出比他莫西芬巨大的优势。雷洛昔芬在子宫为潜在的拮抗剂，同样服用雷洛昔芬的女性其子宫内膜癌发生率显著低于服用他莫西芬的女性。SERM的发现对研发具有所有雌激素激动剂有益作用而无不良作用的SERM提高可能。因为SERM和两种不同亚型的雌激素受体结合力相似，因此他莫西芬和雷洛昔芬对组织的选择性不只是简单的与ERα和ERβ不同亲和力有关。不同组织作用的特异性实际上是由于SERM引起组织特异性或受体亚型特异性的构象改变所产生。不同的ER构象以及辅调节因子活性的不同调节作用是SERM诱导细胞特异性或组织特异性作用的一种解释。X射线晶体学示不同SERM和雌激素以不同方式影响ER构象[18]。尽管已有研究明确显示SERM与ER相互作用时构象改变不同，但是这些构象改变在辅调节因子的补充以及基因激活的确切作用尚不清楚。

6 SERM对血管功能的作用

目前对于SERM的组织选择性研究引起研究者注意。尽管没有临床研究专门对SERM调节血压方面进行研究，但是几项临床试验和试验性研究探索了他莫西芬和雷洛昔芬对心血管系统的保护作用。研究最为全面的为他莫西芬，尽管数据有争议，但结果显示他莫西芬可改善动物模型和绝经后妇女的心血管功能。几项研究表明他莫西芬作用和雌激素类似，可以改善内皮功能和血脂的特征并且抑制动脉粥样硬化的进展[19,20]。但也有研究发现他莫西芬不仅对心血管系统没有保护作用，而且与雌二醇比较还显示出拮抗剂的作用，如他莫西芬对雌激素增加eNOS表达能力和加强内皮依赖性舒张血管作用具有拮抗作用[21]。

因为他莫西芬对子宫的副作用，研究者目前将注意力放在对雷洛昔芬对心血管作用方面。与雌激素相似，雷洛昔芬通过基因或非基因通路刺激内皮NO的生成。雷洛昔芬也可增加不同血管eNOS的表达，通过激活PI3-激酶信号系统触发NO合成的快速激活[22,23]。此外，雷洛昔芬通过抑制NADH-氧化酶活性增加雌性SHR对NO的利用以及降低O2-产生。最近在绝经后妇女中进行的观察性研究证实雷洛昔芬治疗对血脂和内皮功能有益[24,25]。此外，最近一项事后比较评估试验显示对于高心血管风险的妇女雷洛昔芬可降低心血管事件的发生率[26]。尽管最初的研究结果令人鼓舞，但雷洛昔芬治疗可以损伤抗凝血作用，此作用于雌激素促进止血相似[27]。尽管雌二醇与雷洛昔芬激活的因子表面上不同，但是雌激素受体配体可相似性的增加静脉血栓的风险。雷洛昔芬心脏疾病方面应用的大型、预期、随机临床试验在26个国家约10，000名妇女中通过随访5年来评价雷洛昔芬对心血管系统的保护作用。

7 结论

尽管大量的基础研究显示雌激素对心血管系统具有保护作用，但是临床试验结果并未表明雌激素对于绝经后妇女心血管疾病具有预防作用。产生这种矛盾的原因在于雌二醇和SERM在不同条件下扮演雌激素受体激动剂或拮抗剂的不同作用。雌激素受体配体的细胞应答对雌激素受体具有特异性，不但与不同组织ERα和ERβ的比例有关，而且与配体引导的雌激素受体构象改变有关。而且不同生理和病理条件下心血管系统对雌激素和SERM的应答不同。对不同ER配体引导的细胞特异性或组织特异性信号通路以及不同生理及病理环境下雌激素受体基因表达调节的后续效应的更进一步认识可能最终会研究出心血管疾病新的治疗方法[28,29]。

参考文献

[1] Tostes, R.C. et al. Effects of estrogen on the vascular system [J]. Braz. J. Med. Biol. Res.，2003，36：1143-1158.

[2] Writing Group for the Women’s Health Initiative Investigators. Risks and benefits of estrogen plus progestin in healthy postmenopausal women [J]. J. Am. Med. Assoc.，2002，288，321-333.

[3] Krishnan, V. et al. Mechanism of action of estrogens and selective estrogen receptor modulators [J]. Vitam. Horm，2000，60：123-147.

[4] Dantas, A.P. et al. Relative contribution of estrogen withdrawal and gonadotropins increase secondary to ovariectomy on prostaglandin generation in mesenteric microvessels[J]. J. Cardiovasc. Pharmacol，2004，43：48-55.

[5] Dantas, A.P.V. et al. In vivo evidence for antioxidant potential of estrogen in microvessels of female spontaneously hypertensive rats [J]. Hypertension，2002，39：405-411.

[6] Ospina, J.A. et al. 17beta-estradiol increases rat cerebrovascular prostacyclin synthesis by elevating cyclooxygenase-1 and prostacyclin synthase [J]. Stroke，2002，33：600-605.

[7] Golding, E.M. and Kepler, T.E. Role of estrogen in modulating EDHF-mediated dilations in the female rat middle cerebral artery [J]. Am. J.Physiol，2001，280：2417-2423.

[8] David, F.L. et al. Ovarian hormones modulate endothelin-1 vascular reactivity and mRNA expression in DOCA-salt hypertensive rats [J]. Hypertension，2001，38：692-696.

[9] Paech, K. et al. Differential ligand activation of estrogen receptors ERalpha and ERbeta at AP1 sites [J]. Science，1997：277：1508-1510.

[10] Delaunay, F. et al. Functional differences between the aminoterminal domains of estrogen receptors a and b. Mol. Pharmacol，2000，58：584-590.

[11] Tschugguel, W. et al. Distinct expression pattern of estrogen receptor-a and -mRNA in cultured human endothelial and vascular smooth muscle cells [J]. J. Soc. Gynecol. Invest，1998，5：143A.

[12] Karas, R.H. et al. Effects of estrogen on the vascular injury response in estrogen receptor alpha, beta (double) knockout mice [J]. Circ. Res. ，2001，89：534-539.

[13] Russell, K.S. et al. Human vascular endothelial cells contain membrane binding sites for estradiol, which mediate rapid intracellular signaling [J]. PNAS，2000，97：5930-5935.

[14] Wynne, F.L. et al. Age-related reduction in estrogen receptormediated mechanisms of vascular relaxation in female spontaneously hypertensive rats [J]. Hypertension，2004，43：405-412.

[15] McKenna, N.J. et al. Nuclear receptor coregulators: cellular and molecular biology [J]. Endocr. Rev. 1999，20：321-344.

[16] Georgescu, S.P. et al. Modulator recognition factor 1 (MRF1), an ARID-family member, is a novel co-repressor for estrogen receptor [J]. Mol. Endocrinol.，2005：0311.

[17] Hulka, C.A. and Hall, D.A. Endometrial abnormalities associated with tamoxifen therapy for breast cancer: sonographic and pathologic correlation [J]. AJR Am. J. Roentgenol. 1993，160：809-812.

[18] Maricic, M. and Gluck, O. Review of raloxifene and its clinical applications in osteoporosis [J]. Expert Opin. Pharmacother，2002，3：767-775.

[19] Wallace, O.B. et al. Estrogen receptor modulators: relationships of ligand structure, receptor affinity and functional activity [J]. Curr. Top Med. Chem. ，2003，3：1663-1682.

[20] De Medina, P. et al. Tamoxifen is a potent inhibitor of cholesterol esterification and prevents the formation of foam cells [J]. J. Pharmacol. Exp. Ther，2004，308：1165-1173.

[21] Stamatelopoulos, K.S. et al. Tamoxifen improves endothelial function and reduces carotid intima-media thickness in postmenopausal women [J]. Am. Heart J. 2004，147：1093-1099.

[22] Stefano, G.B. et al. Cell-surface estrogen receptors mediate calciumdependent nitric oxide release in human endothelia [J]. Circulation，2000，101：1594-1597.

[23] Wassmann, S. et al. Raloxifene improves endothelial dysfunction in hypertension by reduced oxidative stress and enhanced nitric oxide production [J]. Circulation，2002，105：2083-2091.

[24]Simoncini, T. et al. Nongenomic mechanisms of endothelial nitric oxide synthase activation by the selective estrogen receptor modulator raloxifene [J]. Circulation，2002，105：1368-1373.

[25]Abdullah, K.N. et al. Effectiveness and safety of raloxifene in postmenopausal females [J]. J. Coll. Phys. Surg. Pak. ，2005，15：266-269.

[26] Sbarouni, E. et al. The effects of raloxifene and simvastatin on plasma lipids and endothelium [J]. Cardiovasc. Drugs Ther，2003，17：319-323.

[27] Agnusdei, D. and Iori, N. Raloxifene: results from the MORE study [J]. J. Musculoskelet. Neuronal Interact，2000，1：127-132.

[28] Blumenthal, R.S. et al. Cardiovascular effects of raloxifene: the arterial and venous systems[J]. Am. Heart J. 2004，147：783-789.

[29] Mosca, L. et al. Design and methods of the Raloxifene Use for The Heart (RUTH) study [J]. Am. J. Cardiol.，2001，88：392-395.