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盐皮质激素受体对糖皮质激素的影响及其在自身免疫性内耳疾病中的作用*

2014-02-10后婕综述戴艳红佘万东审校

听力学及言语疾病杂志 2014年3期
关键词:醛固酮内耳泼尼松

后婕 综述 戴艳红 佘万东 审校

糖皮质激素(glucocorticoid , GC)按其作用时长可分为三种类型:短效的氢化可的松和可的松,中效的强的松、甲强龙及长效的地塞米松和倍他米松等。在用激素治疗炎性疾病时,不同个体对GC的反应并不完全一致:有些患者对GC治疗敏感,而有些患者表现为对GC的敏感性下降,甚至抵抗。由于体内影响GC发挥作用的因素很多,因此,形成GC抵抗的具体机制至今仍未被完全阐明。GC主要通过与糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor , GR)结合发挥作用。GR是核受体家族的一员,而与其同为核受体家族成员的盐皮质激素受体(mineralocorticoid receptor , MR)与其结构非常相似,能够在体内与GC相互作用。本文从GC的作用机制及GC抵抗、MR的分子生物学特性、MR与GR的关系、GC与内耳组织中MR的相互影响四个方面,综述体内MR对GC作用的影响。

1 糖皮质激素的作用机制及糖皮质激素抵抗

GC是由肾上腺皮质的束状带所分泌的一种代谢调节激素,主要包括皮质醇(cortisol)和皮质酮(corticosterone)。人体内的GC以皮质醇为主,其作为一种磷脂类物质,易于通过细胞膜进入细胞,与胞浆内普遍存在的核受体家族的糖皮质激素受体α(GRα)结合,之后类固醇-受体复合体易位而进入细胞核,通过多种途径发挥抗炎作用。GRα不仅能与靶基因上的糖皮质激素反应元件(glucocorticoid response element , GRE)或负性糖皮质激素反应元件(negative glucocorticoid response element,nGRE)结合,刺激抗炎基因或抑制促炎基因的转录,更重要的是可以通过蛋白质相互作用影响核转录因子kB(NF-kB)和核转录激活蛋白1(AP-1)的表达而减少炎症因子(如肿瘤坏死因子-α和白介素)的释放,从而发挥抗炎作用[1],这是经典的受体介导的基因组效应。基因组效应的应答时间较长,至少需要1个小时,而且可以被转录或翻译抑制剂所阻断[2]。而激素的某些效应可以在极短的时间内产生,并且转录抑制剂或蛋白质合成抑制剂均不能阻断GC的这种快速效应,提示这些效应的发挥依赖于激素的非基因组效应。非基因组效应包括特异性和非特异性的非基因效应,特异性的非基因效应由细胞质内经典的GR介导或者细胞膜上的GR介导产生,非特异性的非基因效应通过与细胞膜直接反应产生[3]。GC通过非基因效应可对炎性信号转导通路包括丝裂原激活蛋白激酶、钙内流、中性粒细胞脱颗粒、巨噬细胞的吞噬作用、细胞骨架动作蛋白等产生影响。

不同个体对GC治疗的敏感性并不一致,部分患者由于先天因素、个体差异或长时间给药而表现为对激素敏感性明显降低,甚至有些患者表现为GC抵抗(glucocorticoid resistance)[4],这是GC治疗许多炎性疾病的主要阻碍。目前认为GC抵抗的分子机制可能与丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)途径被某些细胞因子激活,转录因子AP-1的过量激活,组蛋白去乙酰基酶2(histone deacetylase 2 , HDAC2)表达减少,巨噬细胞迁移抑制因子的增加,P-糖蛋白介导的药物外排增加等有关[5]。但这些并不是造成GC抵抗的全部原因。

2 盐皮质激素受体的分子生物学特性

MR也是核受体超家族的一员,与GR同属于皮质受体亚家族,人类MR由位于4号染色体q31.1-31.2区的NR3C2基因编码[6],由450个碱基构成。MR由3个主要功能域构成:N端结构域(N-terminal domain , NTD)、DNA结合域(DNA binding domain , DBD)和C端配体结合域(ligand binding domain , LBD)。NTD位于NH端,具有特异性抗原活性,是调节MR作用特异性的关键部位;DBD位于MR蛋白的中部,具有结合特异目标DNA序列和激素反应元件的作用;LBD位于COOH端,能够介导很多功能,如负责与特异性配体结合,与热休克蛋白相互作用,激素依赖性活化等[7]。

MR除了在肾脏表达外,在人类和鼠的大肠、呼吸道、汗腺、唾液腺、肝脏、内耳的上皮组织均有表达。其通过激素信号的传递和激活醛固酮靶基因的表达,调控多种生理病理过程,MR曾被认为是第二个GR受体[8]。

3 MR与GR的关系

早在1987年,Arriza等[9]用与GR非严格杂交的互补DNA片段截取一段基因,编码了一条107 kDa的多肽链,这条多肽链与醛固酮有高亲和力,由此确立了这条多肽链其实为MR,而这个大分子与GC同样表现出很高的亲和力。人MR与GR的氨基酸序列在DNA结合区和激素结合区具有高度的同源性,其激素结合区的同源性达57%,而DNA结合区的同源性高达94%;并且,通过与MR进行类固醇结合实验也证明,皮质醇和醛固酮与MR具有相似的高亲和力[7],这说明MR与GC在体内作用的发挥密切相关。

Arriza等[10]通过实验证明神经元中的MR可以介导GC的作用,而且, Baker等[11]也提到MR不仅具有与盐皮质激素结合的能力,也能与GC结合;事实上,MR与GC的结合能力甚至强于盐皮质激素,而GR和MR均来自一个共同的祖先皮质激素受体(ancestral corticoid receptor,Anc CR)[12],被认为是形成这种特性的原因,所以在同一细胞内,如果有GR和MR共存,那GC与MR结合的机率会更大一些。Kingsley-Kallesen等[13]研究GR-/-的小鼠乳腺发育及β-酪蛋白等的分泌情况时发现,当GR缺失时,MR在某些阶段可在一定程度上弥补GR的功能。

4 GC与组织中MR的相互影响

4.1GC对MR的调节 为了探讨GC是否对MR具有调节作用,Rafiq等[14]通过将大鼠的单侧肾及双侧肾上腺切除,并给予1%的氯化钠,然后用地塞米松、氢化可的松和依普利酮(MR选择性阻断剂)进行分组干预,结果单用氢化可的松进行干预的大鼠出现了血压升高、尿蛋白-肌酐比率上升、MR靶基因表达上调以及肾小球硬化、足细胞损伤的肾脏形态学的改变;而联合使用氢化可的松与依普利酮的大鼠则表现为MR表达明显下降,尿蛋白减少及肾脏形态学改变减轻;证明慢性GC过多能够激活MR,并诱导肾损伤的发展。国内王兴友等[15]用脂多糖(lipopolysaccharide , LPS)损伤人脐静脉内皮细胞,并用地塞米松进行干预,然后检测脐静脉内皮细胞中MR的表达情况得出类似结论:大量地塞米松可以上调MR的表达,且GR的拮抗剂RU486不能明显逆转地塞米松的作用。以上两个实验均证明大剂量的GC可以上调MR的表达。

4.2MR可以介导GC而发挥作用 GC可以通过MR发挥作用,已经得到了不同领域的许多研究者的证实。Mihailido等[16]提出,阻断MR可以减少GC引起的心力衰竭发病率和死亡率,MR的拮抗剂螺内酯可以逆转心肌梗死部位醛固酮和皮质醇的含量和凋亡的增加,也可以逆转地塞米松加重梗死和凋亡的效应。Dorey[17]也发现,MR的选择性阻断剂RU28318可以阻断皮质醇对记忆恢复的阻碍作用,给予压力刺激前15分钟注射RU28318可以防止皮质醇对记忆恢复的阻碍,证明了海马背部GC细胞膜受体是MR而不是GR,即在海马背部,GC通过MR介导的快速、非基因效应来阻碍记忆恢复。Melcescu等[18]提到,遗传性表观盐皮质激素增多症(syndrome of apparent mineralocorticoid excess , AME)患者由于缺乏11β-羟基类固醇脱氢酶(11β-HSD)而导致体内有活性的GC过多,过量的GC可以通过与MR结合而发挥盐皮质激素样作用,导致患者表现出盐皮质激素过多的症状,如:高血压、低血钾、低肾素等,然而患者本身的醛固酮水平并不高,直接说明了GC可以通过结合MR而发挥作用。而Martinho等[19]也证明GC可以通过GR和MR两种受体的介导上调大鼠脉络丛中甲状腺运载蛋白(TTR)的含量。

4.3MR在GC治疗实验性自身免疫性聋中的作用 GC是突发性聋[20]和自身免疫性内耳病[21,22]等内耳疾病的标准化治疗的药物之一,GC治疗作用的药理学基础在于GC具有抑制内耳炎症反应、改善微循环、维持内外淋巴液的离子平衡等作用[23]。早在1994年,Furuta等就发现耳蜗中存在MR。1996年,Yao[24]报道了大鼠耳蜗组织中MR的表达情况,发现MR在内外毛细胞、血管纹、螺旋韧带、螺旋神经节细胞中强表达。目前已知,用盐皮质激素控制自身免疫性内耳病小鼠的耳蜗功能紊乱与用GC同样有效[25,26]。盐皮质激素主要调节钠、钾和其他离子的平衡,它通过调节耳蜗中尤其是血管纹中的离子转运来恢复听力,GC除了可以发挥GR介导的抗炎和免疫抑制作用外,还可以通过与MR结合来发挥调节离子平衡的作用[27]。除此之外,有人利用螺内酯(MR拮抗剂)、泼尼松龙和醛固酮对MRL.MpJ-Faslpr自身免疫性感音性聋小鼠模型进行治疗,结果,用螺内酯和螺内酯加泼尼松龙治疗的小鼠听力均出现进行性下降,而用螺内酯加醛固酮治疗的小鼠的听力得到保护[28]。该结果证明GC在内耳中是通过与MR结合来调节内耳的离子水平,MR是GC治疗自身免疫性内耳疾病和突发性感音性聋的治疗靶位。Trune等[27]将MRL.MpJ-Faslpr自身免疫性聋小鼠分为:泼尼松龙组、醛固酮组、泼尼松龙+螺内酯组、醛固酮+螺内酯组以及盐水对照组,结果,泼尼松龙和醛固酮组小鼠的耳蜗功能比对照组好很多,而泼尼松龙+螺内酯组和醛固酮+螺内酯组的小鼠听力与对照组相似,说明螺内酯阻断了能和两种激素结合而发挥作用的受体;作者认为,此实验虽然不能确定哪种受体介导了激素保护听力的作用,但能够帮助区分内耳中激素应答的不同机制。实验结果证明了盐皮质激素可以对听力起到保护作用,且MR可以介导GC发挥调节离子平衡的作用。用泼尼松龙进行干预的两组小鼠血清中免疫复合物水平均降低,联合应用螺内酯的小鼠并没有出现听力提高,而醛固酮在恢复小鼠听力的同时不降低免疫复合物水平,说明在内耳中,由GR介导的泼尼松龙的免疫抑制及抗炎作用并不是恢复听力的潜在机制,在“激素敏感”患者中,GR和MR扮演着不同的角色。随后,Trune等[29]用GR阻断剂RU486阻断GR,而保留MR的全部功能,结果发现,这种方式并未阻止GC对自身免疫性聋小鼠听力障碍的治疗作用,由此推断MR可以介导GC发挥作用。

综上所述,在心血管系统、肾脏、神经系统和内分泌等方面,GC均可以通过MR的介导而发挥作用,产生不同的效应,而大剂量GC也可以上调细胞内MR的表达。在运用GC治疗实验性自身免疫性内耳病时,MR能介导GC调节离子平衡,阻断MR会影响GC的治疗效果,耳蜗功能得不到应有的改善。但GC能否通过MR发挥其最常用的抗炎作用,以及在治疗其他原因引起的突发性感音神经性聋时MR是否可以介导GC发挥类似的治疗作用,还有待进一步研究。由于在治疗过程中全身应用GC的副作用大[30],尤其是GC抵抗的患者,如果能了解MR在GC治疗听力障碍时所发挥的作用,以及对GC不敏感的内耳疾病患者体内MR的表达及功能状况,可能对今后内耳疾病的治疗有很大帮助。

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