雌激素在颅脑创伤中的保护作用

随着对创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）继发损伤机制的深入研究，人们发现损伤区周围“半暗带”脑组织是可以挽救的，但由于各种损伤机制的作用导致这些脑组织的无法保全。因此，保护损伤区周围的脑组织是TBI救治、改善预后和促进神经功能恢复的关键所在，所以对各种神经保护药的研究也越来越多，目前已发展了多种TBI的神经保护药物，如NMDA受体阻断药、神经节苷脂（GM－1）、自由基清除药等，但循证医学的证据表明尚无具有显著临床效果的药物。因此，寻找新的神经保护药是非常重要而迫切的。近年来，一些临床观察及研究资料发现，脑损伤后男、女性在发病机制、药物代谢及预后等存在差异，因此雌激素作为这一既老又新的神经保护药，再次引起人们相当的关注。

雌激素对中枢神经系统具有广泛的效应，在发育期它调控细胞死亡、神经迁移、神经发生、轴突导向及突触形成。在成熟大脑雌激素调节突触效能、神经递质受体和树突棘密度等。人们首先注意雌激素，是因为流行病学调查发现，女性绝经以后卒中的发病率显著增加。为此，研究者在体外和体内进行了诸多的研究，对雌激素给人体带来的影响，从分子水平，细胞器水平，一直到组织器官水平都进行了研究，结果发现雌激素对缺血性脑损伤具有明显的保护作用。最先观察在脑损伤后存在性别差异的研究是Hall及其同事进行的，他们发现雌性沙土鼠缺血性脑损伤后坏死细胞数量少于雄性动物，他们认为可能和雌激素的抗氧化有关。Emerson等在脑液压损伤模型中发现在雌性动物给予雌激素后，没有引起脑内游离Mg2＋的变化，但降低了雄性动物脑中游离Mg2＋近25%。进一步，将同龄的雌性、雄性和行卵巢切除的大鼠，制作成大脑中动脉闭塞模型，结果发现雌性组大鼠神经损伤较雄性组轻，雌性组大鼠脑梗死体积仅为雄性组的1／3，如果雌性组大鼠行卵巢切除术后则梗死体积几乎与雄性组大鼠相同。这表明内源性雌激素与缺血性脑损伤发生及发展的严重程度密切相关。在切除卵巢的雌性大鼠大脑中动脉闭塞模型中，提示雌激素能明显降低急性缺血性脑卒中的发生率和24h后的病死率，并能缩小脑梗死体积。实验还发现不管是预先还是损伤后给予外源性雌激素均对神经损伤具有明显的保护作用。

进一步发现，临床上除脑卒中外，创伤性疾病如TBI和脊髓损伤后女性患者的病情和预后似乎也较男性好，虽然男女性在神经结构方面的差异曾用来解释为何女性TBI后的神经功能恢复较男性好，但初步的研究显示这种差异主要可能和雌激素有关。并且在女性由于存在月经周期，体内雌激素存在较大范围波动，有实验显示在雌激素含量高的时期受伤后预后较好。动物实验也显示给予卒中或TBI大鼠正常生理水平的雌激素后，可明显降低损伤和改善预后。Roof及其同事在应用脑撞击闭合性损伤模型中（重物500g从1．5m高度坠落撞击动物脑部），比较雄性、雌性去势及雌性动物在损伤后分别给予和不给予雌激素的情况下的生存率，并且同时检测这些动物的脑血流、平均动脉压、血气、血pH和体温等的变化，结果发现雌性动物的生存率为100%，高于雄性动物（72%），且雌性动物的脑血流下降较雄性低，且恢复也比雄性动物快。给予雌激素不影响平均动脉压、血气等的改变，但显著改善脑血流，包括雌性和雄性动物。这些证据显示雌激素的神经保护作用可能和改善脑血流灌注有关。

但是也存在不一致的数据，如在2001年发表的后来被称之为WEST试验，通过对664为平均年龄为71岁的，在临床试验开始前90d经历过短暂脑缺血发作或缺血性卒中的绝经期妇女使用雌激素替代治疗的随机双盲安慰剂对照的实验研究，结果表明在治疗期间发生卒中的患者，雌激素治疗组更容易发生死亡事件，且增加了子宫内膜增生和阴道出血及子宫内膜癌的发生。紧接着样本量更大的美国Women’s Health Inatiative（WHI）研究也宣称，激素替代疗法即联合应用0．625mg雌激素加上2．5mg甲羟孕酮5．2年以后，尽管研究对象总的死亡率不变，但是脑卒中的发生率增加了41%，因此，而宣布停止观察激素替代疗法。与此同时，他们发现上述方案增加了绝经后≥65岁的妇女发生痴呆的可能，而且在这些妇女中不能阻止轻度认知功能障碍的发生。进而在2004年，Women’s Health Inatiative MemoryStudy（WHIMS）发表了他们使用0．625mg雌激素和安慰剂对已经接受过子宫切除术的65—79岁绝经期妇女的记忆力的影响的随机对照双盲试验，结果表明单用雌激素对65岁以上的老年妇女的认知功能有不利影响，尤其是对那些在开始治疗时已经有认知功能轻度障碍的患者更加明显。联合运用雌激素和孕激素对认知功能也没有改善作用。以上研究似乎一时间将雌激素打入了地狱，有许多学者分析了上述实验失败的很多原因，其中一条重要的是上述实验的对象都是绝经以后且年岁较大的妇女，我们知道绝经后一段时间再使用激素，且长期服用，本身就违反了自然规律，不良反应明显。但如果是对绝经前或在绝经综合征出现前进行激素治疗，患者感觉和症状的改善则较好。而且有研究发现给予绝经前妇女和男士雌激素则可降低脑卒中的发病率。

虽然在脑卒中雌激素的作用还存在一定争议，但新近研究显示雌激素其他脑损伤疾病中亦具有良好的保护作用。如实验发现在脑实质出血性疾病（ICH）中，雌激素也发挥了较好的神经保护作用，Auriat等利用雄性动物建立ICH模型，在损伤前2周给予0．05mg，0．25mg，0．5mg的雌激素片剂埋于皮下，直至ICH后1周，结果发现3种剂量的雌激素均有保护作用，降低损伤体积和提高存活率。另外，如果只给予0．25mg雌激素1～2次，在ICH后30d检测损伤体积、病理变化和改善功能，也可以产生长期的保护效应。有意思的是，实验也发现雌激素在蛛网膜下腔出血（SAH）中也发挥了神经保护作用，实验分为雌性动物、雌性去势及雌性去势＋雌激素等组，应用TTC实验和脑血流检测技术，发现雌性去势组脑血流最低，缺血体积最大，死亡率最高，而去势＋雌激素组则被明显逆转。进一步实验发现雌激素代谢产物2－甲氧雌二醇可以明显改善SAH后的血管痉挛状态，从而提高脑血流灌注水平，降低死亡率提高功能恢复。

雌激素可以改善损伤后局部脑血流量，雌激素抗兴奋毒性损伤、保护神经元的复杂机，制尚未完全阐明。其机制可能涉及以下方面。①血管机制：增强残余血流灌注。②抑制脂质过氧化的抗氧化药特性。③保护神经元免于氧化应激诱导的死亡。④在脑缺血时通过bcl－2表达从而干扰凋亡通路。⑤拮抗谷氨酸的兴奋性毒性作用，谷氨酸是中枢神经系统中主要的兴奋性氨基酸神经递质，在大剂量时可导致神经元死亡。在诸如缺氧，缺血再灌注卒中以及中风等神经系统紊乱中可见谷氨酸的急剧升高，因而过度的谷氨酸介导的神经兴奋成为神经系统紊乱的重要原因，而雌激素具有拮抗谷氨酸兴奋性毒性的作用。⑥减轻炎症反应。⑦抑制钙超载，有学者应用体外牵张损伤模型模拟TBI，发现神经元损伤后出现胞内Ca2＋升高现象，但雌激素可防止胞内Ca2＋升高，从而提高神经元存活数量，降低神经元的死亡。另外新近研究发现，雄激素通过转化为雌激素可以降低星形胶质细胞和少突胶质细胞的活化，从而降低胶质增生，利于神经功能的恢复。研究也显示雌激素不仅可以保护神经组织，而且可以逆转损伤后导致的神经结构上的退行性病变过程，恢复神经元树突形状分支等。

但上述作用的具体分子机制尚不清楚，目前认为上述机制主要与雌激素受体（estrogen receptor，有ER－α和β两种形式，分布在核和胞质内）有关。传统认为雌激素主要通过其核受体ER发挥生物学效应，即雌激素透过胞膜与胞内的ER结合，并转移到核内与特定的DNA序列－雌激素反应元件结合，调控一系列基因的转录及表达，此过程称为基因机制，常需要数小时到数天。然而越来越多的研究显示雌激素可在数十秒、数分到十数分钟内起效，如雌激素处理脑片几分钟后，可引起cAMP增加及LTP增强，且不能为经典ER受体拮抗药所阻断。其他如调节血管张力、快速促进NO释放，包括在雌激素改善血供、抗氧化等作用，研究提示均非ER依赖的。说明雌激素除通过经典的基因机制外，尚通过未被人们认识的非基因机制快速起效。故很多学者提出雌激素膜受体（被称为ER－X）的概念，有些人认为膜受体其实还是ER或ER的剪接体，但更多的人认为是不同于ER的全新受体，然而新受体一直未被分离、鉴定出来。科学家最近以充分的证据显示确实存在新的膜受体GPR30（一种G蛋白耦联受体）介导了E2的快速作用，调节肿瘤的生长，引起人们的广泛关注。早在20世纪90年代，有4个研究组独立克隆出了含有7个跨膜区的新G蛋白耦联受体，且与其他已知的G蛋白耦联受体同源性少，也没有发现可与之结合的配体（ligand），故被称为孤儿受体GPR30（orphan receptor）。直到2000年，在含有ER的乳腺癌细胞MCF－7和不含ER的乳腺癌细胞MDA－MB－231中，克隆出与GPR30同样序列的基因，发现E2是GPR30的配体。将GPR30转染至不含ER的细胞中，细胞即对E2有反应，并观察到快速效应。配－受体结合实验显示E2和GPR30是直接结合（常数Ki＝6nM），ER调节药（如ICI 182，780和tamoxifen）也能与之结合，但孕激素、雄激素和糖皮质激素等均不能与之结合。这可解释为何ER拮抗药有时表现为激动药的反常效应。目前，关于雌激素新受体GPR30的很多问题尚不清楚（且研究主要集中在肿瘤领域）。它在介导雌激素对TBI的保护作用中起什么作用，值得进一步研究，我们正在进行这方面的工作，估计在不久的将来人们对雌激素及其新受体GPR30有更多更深入的了解。

总而言之，关于TBI神经保护的研究具有重要的科学、经济和民生意义。并且近期有少量研究显示TBI后患者体内存在神经内分泌紊乱，其中有意思的现象是男性血浆睾酮、女性血浆雌激素水平均下降，但有高泌乳素血症。这些都提示雌激素可能在TBI的救治中发挥重要作用。