姚小磊 彭清华
[ 关键词] 植物雌激素;性激素失调;干眼症
[ 摘 要] 植物雌激素是一类天然的结构及生物活性均类似于雌激素的非甾体类化合物, 可与雌激素受体结合, 对内源性雌激素起双向调节作用。 多种原因引起的性激素失调可以导致干眼症。 作者认为植物雌激素因其特有的优势可以治疗此类干眼症, 值得进一步研究。
中图分类号:R771.3 文献标识码:A 文章编号:1002-4379(2006) 04-0235-04
植物雌激素是一种天然的具有雌激素活性的非甾体类化合物, 通常情况下, 植物雌激素对体内内源性雌激素的含量有双向调节作用。 而性激素受体在眼部组织中有广泛分布, 性激素对眼的泪液稳定、 炎症反应以及细胞凋亡有重要的调节作用。 性激素失调可以导致的一些特定类型的干眼症。笔者推测利用植物雌激素对内源性雌激素的双向调节作用及自身拟性激素作用, 可以纠正体内性激素水平的失衡, 从而达到治疗目的。
1 植物雌激素主要特点
1.1 植物雌激素结构及其分类
植物雌激素 ( phytoestrogen) 是一类天然存在于植物、水果和蔬菜中的非甾体类化合物, 结构及生物活性均类似于雌激素。 植物雌激素为杂环多酚类化合物, 现已经发现400 多种, 依据分子结构的不同分为 10 类 〔1〕 。 目前研究较多者主要有:①异黄酮类:主要有大豆甙元, 染料木素,芒柄花黄素, 生物禅宁等;②香豆素类。
1.2 主要生物学特性
植物雌激素多以糖甙的形式存在于植物中, 无生物活性, 进入体内经肠道菌群水解为有活性的甙元, 经进一步代谢, 异黄酮可转化为对乙基酚及活性更强的雌马酚等,木酚素转化为肠内脂和肠二醇, 这些代谢产物结构均与雌二醇相似。植物雌激素均具有酚环, 在人体内可结合于两种雌激素受体 ( estrogen receptor, ER) ERα和 ERβ, 但与受体的亲和力远远低于雌激素, 发挥微弱的雌激素效应, 如表 1。 各类植物雌激素的激素样作用强弱不尽相同, 并且采用不同的组织或细胞测定系统其结果也不同, 如表 2。 由于 ERα和ERβ 在不同组织和细胞的表达不同, 因而植物雌激素与内源性雌激素雌二醇有着不同的组织特异性而发挥不同的作用 〔2〕 。 同时植物雌激素也可与雌二醇竞争性结合 ER 产生雌激素拮抗作用。 因此植物雌激素既可表现为类雌激素作用也可表现为抗雌激素作用, 具有双向性, 并主要取决于其剂量及机体的内源性雌激素状态及雌激素受体的数量和类型。
通常情况下, 低剂量时与雌激素竞争结合 ER 表现为抗雌激素作用;中剂量时产生一定的雌激素活性;高剂量时可活化因雌激素不足而未能激活的 ER, 产生雌激素增强效应。
表 1 植物雌激素对不同 ER 亚型与 ER 亲和力比较
ERα雌二醇>>香豆素>染料木素>大豆甙元>>生物禅宁>芒柄花黄素
ERβ 雌二醇>>染料木素=香豆素>>大豆甙元>生物禅宁>芒柄花黄素
表 2 植物雌激素的相对雌激素活性比较 〔3〕
( 17β-雌二醇=100)
香豆素 染料木素 大豆甙元 雌马酚 芒柄花黄素
羊子宫 ER 5 0.9 0.1 0.4 <0.01
人子宫内膜癌细胞 ER 0.202 0.084 0.013 0.061
重组人 ERα 20 4 0.1 <0.01
重组人 ERβ 140 87 0.5 <0.01
2 性激素受体在人眼组织中的表达
眼是性激素作用的靶器官, 已证实雄激素、 雌激素、孕激素和催乳素受体广泛存在于人、 兔和鼠的泪腺、 睑板腺、 角膜等眼表组织中 〔4〕 。Spelsberg 〔5〕 等通过对外科手术后 20 位病人 20只眼的球结膜、 12 位病人 14 只眼的睑板腺、 角膜移植术后 13 位病人 20只眼的泪腺使用 RT-PCR 技术检测后发现, ERα在球结膜、 睑板腺、 泪腺均有不同程度的表达;而 ERβ 检测结果却为阴性, 这可能与雌激素受体不耐热及标本量太小有关, 还推论出雌激素缺乏可能是导致角结膜干燥症 ( KCS)的原因之一。
Ono 〔6〕 等在对 Sjögren′s 综合征 ( Sjögren′s syndrome, SS)模型鼠 (MRL/Mp-lpr/ lpr) 的泪腺组织雄激素受体的免疫组化定位及激素调节进行研究时发现, 泪腺上皮细胞为雄激素的靶细胞, 雄激素受体存在于腺泡及腺管上皮细胞核上, Rocha 〔7〕 等在对人眼组织雄激素受体免疫组化定位研究时发现, 睑板腺也是雄激素靶器官, 雄激素受体存在于睑板腺腺泡上皮细胞核上。 此外, 也有研究认为睑板腺组织中存在着雌激素和孕酮受体, 雌激素和孕酮可通过这些受体对睑板腺的分泌功能发挥其作用 〔8〕 。
3 性激素失调导致干眼症的发病机理
3.1 雄激素
性激素, 尤其是雄激素, 可调节机体及局部的免疫功能, 调控泪腺和睑板腺的形态、 发育、 分化及分泌功能。由绝经等原因引起的雄激素缺乏均可引起干眼症。 研究发现 〔9〕 女性SS患者体内雄激素水平普遍降低。 雄激素在干眼症发病机制中具有较为肯定的作用。
3.1.1 雄激素对泪腺分泌功能的影响: Ono 〔10〕 等在对 SS 模型鼠 (MRL/Mp-lpr/lpr) 的泪腺组织雄激素受体的免疫组化定位及激素调节进行研究时发现, 雄激素控制大鼠泪腺分泌的 mRNA 水平是通过性腺 -雄激素-垂体轴发生效应的。另外, SS 模型鼠雄激素治疗时, 雄激素水平的升高可直接增加体外泪腺腺泡细胞分泌小片的合成 〔11〕 , 而且可刺激泪液中 IgA 总量和蛋白含量显著增加 〔12〕 , 雄激素同类激素也可产生类似的激素样作用。 罗丰年 〔13〕 等在对去势雄兔眼表及泪膜的变化的研究中发现, 雄兔去势后随着睾酮水平的下降, 其泪液分泌量也相应的减少, 两者间呈正相关。而且泪腺上皮细胞萎缩, 腺泡泡状粘液物质消失, 结膜杯状细胞减少。 近年来动物实验和对人的研究 〔14〕 都发现SS 患者雄激素水平降低是导致泪腺功能降低十分重要的原因。
3.1.2 雄激素对睑板腺分泌功能的影响: 雄激素对睑板腺的作用可能是调节睑板腺脂质的分泌量和基因的表达 〔15〕 ,雄激素水平降低可能是人发生蒸发过强性干眼症最主要的原因。 雄激素水平降低可以引起睑板腺的功能障碍, 导致睑板腺脂质的分泌量减少, 泪液蒸发增加, 泪膜破裂时间缩短 〔15〕 , 以及泪膜的不稳定。 动物实验研究发现, 引起泪膜不稳定的原因可能是当雄激素水平降低时, 睑板腺分泌的脂质层中胆固醇含量相对升高 〔16〕 , 其中胆固醇含量升高是引起泪膜不稳定的主要原因。
3.1.3 雄激素对干眼症病程中炎症反应的影响: 目前将 SS归类为自身免疫性疾病已得到公认, 近年来的新观点是将基于免疫的炎症也作为非 SS-KCS 的重要发病机制, 大量研究认为炎症在干眼症的病程中起着十分重要的作用, 而性激素水平的异常可能是导致此炎症反应发生的重要因素。性激素对免疫反应的影响:主要表现在局部淋巴细胞浸润情况上。 Sato 〔17〕 等在对 SS 模型鼠 (MRL/Mp-lpr/ lpr)研究中发现, 雄激素治疗后可减少泪腺淋巴细胞灶的大小和数量, 降低淋巴细胞的浸润程度, 从而抑制泪腺炎症和缓解免疫相关效应对泪腺腺泡细胞和腺管上皮细胞的影响。
Sullivan 〔18〕 等研究发现, 雄激素水平的降低可促进 SS 的进程和加重与之相应的泪腺的炎症以及睑板腺的功能障碍和干眼症症状。
性激素对细胞因子的影响: 主要表现在调节炎症反应因子的水平上。 研究发现, 转化生长因子 -β ( transforminggrowth factor-β, TGF -β) 具有免疫抑制和抗炎症的效应,而且对于炎症的修复也起着重要的作用。 Toda 〔19〕 等的研究表明雄激素治疗能增加雌性MRL/ lpr 鼠泪腺组织中 TGF-β1的 mRNA 的水平, 以及促进 TGF -β1 蛋白的聚集, 而且TGF-β1量的增加能降低泪腺组织中 IL-1β 和 TNF -α的mRNA 的水平。 这表明雄激素不但可通过细胞因子 TGF-β1对眼的免疫反应进行调节, 而且还可以抑制泪腺的免疫性损害 〔12〕 , 减轻泪腺炎症。
3.1.4 雄激素对干眼症病程中细胞凋亡的影响: 细胞凋亡在免疫性疾病中起到十分重要的作用。 已有研究表明正常结膜上皮和泪腺极少发生细胞凋亡现象, 而在干眼症患者和KCS 的动物模型中发现结膜上皮细胞和泪腺腺泡细胞的凋亡增加 〔20〕 。
Toda 〔21〕 等研究发现:MRL/ lpr 雌鼠泪腺中 bcl-2、 c -myb、 c-myc、 p53及 AR mRNA 均显著高于雄鼠。 应用雄激素后, 除使腺体中淋巴细胞浸润程度明显减轻的同时, 泪腺中的 Bax mRNA 也明显减少, 而 bcl -2、 c-myb、 及 ARmRNA 都明显增加。 研究还发现 〔19〕 :免疫性动物和非免疫性动物中雄激素水平与泪腺组织中 bcl-2、 C-myb 的 mR-NA 的含量有关, 因此这可能是女性易患干眼症的原因之一, 但其具体调控机制尚不清楚。 还有研究发现 〔22〕 雄激素有防止泪腺细胞凋亡, 坏死的作用。 这说明雄激素水平高低与干眼症的泪腺细胞凋亡和炎症之间有密切的关系。
3.2 雌激素
3.2.1 高雌激素状态:Ahmed 〔23〕 等给妊娠期小鼠注射雌激素, 结果显示产生 “ 免疫印迹” 作用, 其后代出生后产生自身抗体能力却显著增强, 9～ 14个月后所有小鼠全部发生明显 SS 病变。Ahmed还将 CBA 雄鼠青春期前去势后持续给予雌激素 4个月, 造成体内高雌激素状态, 发现其 CD5+B细胞产生自身抗体的能力也显著增强, 由此说明, 无论是胎儿期还是出生后, 高雌激素状态可以诱发自身免疫反应,与 SS干眼症发病相关。 Sato 〔24〕 等通过对 MRL/ lpr 雌鼠使用雌激素药物, 使泪液量明显减少, 但使泪液减少的机制还不甚清楚, 可能与雌激素促进水钠潴留有关。
3.2.2 低雌激素状态:基因敲除小鼠造成的雌激素缺乏动物模型可导致类似 SS 的自身免疫性疾病, Ishimaru 〔25〕 等通过动物实验发现小鼠 4 周时切除卵巢, 观察活体中雌激素缺乏对 SS的影响, 结果发现, 泪腺中单核细胞浸润灶成倍增加并融合成片, 腺实质结构明显破坏, 与假手术组有异。OVX 后肌注雌激素可使病情减轻, 而应用雄激素却使病情进一步恶化, 对完整的NFS/ sld小鼠泪腺细胞进行培养, 发现雌二醇能抑制 IFN -r 诱导的 Fas 抗原的表达, 推测雌激素可能通过抑制Fas 介导的细胞凋亡来抑制 SS 分泌腺的病理改变。 Ishimaru 〔25〕 等还发现, 该中小鼠 OVX 后外周血中的抗α-fodrin自身抗体明显增多, 而这种抗体是由 B 细胞产生的, 故推测雌激素能抑制 B 细胞的分化。 此外, OVX小鼠脾中的 CD+8T 细胞也明显减少, 细胞培养表明雌激素能促进其分化, 这表明:雌激素缺乏后, 丧失了对抑制性CD+8T 细胞的调节作用, 导致外周免疫耐受性紊乱, 自身免疫反应加重。
4 对植物雌激素治疗性激素失调导致的干眼症的探讨
近年来, 性激素在干眼症治疗中的作用逐渐得到重视,被认为是治疗干眼症的新方法。 有人报道角结膜干燥症( KCS) 是口服避孕药的女性和绝经后没有激素治疗的女性的一个重要症状 〔26〕 。 Bizzro 〔27〕 曾对三例原发 Sjögren′s综合征者运用十一烷睾丸酮 (TU) 治疗, 60 天后发现所有 TU 治疗患者与对照组相比, 都显示 Schirmer 实验值显著改善和眼表面玫瑰孟加拉红染色下降。
但是单纯应用性激素治疗, 可能会引起一些难以避免的副作用, 例如雄激素引起的女性男性化、 痤疮;雌激素引起子宫内膜病变等等。 而且, 性激素之间相互影响, 相互调控, 单一应用一种性激素, 常难以纠正性激素失衡。因此, 寻求一种有效的治疗干眼症的性激素替代品就显得较为重要, 植物雌激素以其独有的优势, 可在干眼症病程中起到独到的作用。
4.1 植物雌激素对于雄激素水平降低的情况
雄激素水平降低常常是由于雌激素水平降低导致的,例如妇女绝经期, 张荣富 〔28〕 等对 261 例 35～ 60 岁健康妇女进行血清 FSH、 LH、 E2、 T 水平放射免疫分析法检测, 结果发现 E2、 T 随年龄增加而降低, E2、 T 两者有平行关系,而FSH 随年龄增加而升高。 这是因为:雌激素的合成是以睾酮和雄烯二酮为前身物质, 在促性腺激素 ( FSH) 作用下完成的。颗粒细胞上有 FSH 受体, FSH 与 FSH 受体结合后可激活芳香化酶活性, 将睾酮和雄烯二酮分别转化为雌二醇和雌酮, 进入血循环和卵泡液中。 雌激素含量减少时,由于下丘脑 -腺垂体 -卵巢 (HLP) 的负反馈调节作用,FSH分泌增多, 因此, 组织中较多的 FSH 与 FSH 受体结合后激活芳香化酶, 芳香化酶活性由此增高, 睾酮和雄烯二酮被大量转化为雌二醇和雌酮, 最终导致了内源性雄激素的减少。而植物雌激素的拟雌激素活性可以打破这一过程,维持雌激素水平, 阻止芳香化酶活性的不正常升高, 达到维持雄激素水平的目的。 另一方面, 由于雄激素、 雌激素、植物雌激素均为杂环多酚类化合物, 某些植物雌激素可能具有拟雄激素作用, 可以直接与雄激素受体结合, 起到维持雄激素水平的作用。
4.2 植物雌激素对于高雌激素状态及低雌激素状态
植物雌激素在体内可结合雌激素受体, 并具有双向调节作用。 如大豆异黄酮能刺激实验动物子宫肥大, 表现出雌激素作用 〔29〕 。 但当给予动物模型雌二醇时, 大豆异黄酮中的染料木素又会降低子宫对雌二醇的摄取, 从而起到抗雌激素作用 〔30〕 。 其作用方向与机体内源性雌激素状态和雌激素受体的数量和类型有关。 而且, 植物雌激素本身在体内的量也可决定其双向调节的作用方向, 低剂量时表现为抗雌激素作用;中剂量时产生一定的雌激素活性;高剂量时产生雌激素增强效应。
综上所述, 植物雌激素可以稳定体内雌、 雄激素水平,从而改善泪腺、 睑板腺的分泌情况;减轻全身和眼局部的自身免疫反应;抑制局部细胞凋亡, 最终达到治疗性激素失调导致的干眼症的目的。 然而目前性激素水平在干眼症病程中作用尚不十分明确, 其与干眼症的炎症、 凋亡之间的联系和因果关系尚不十分清楚, 而且由于干眼症病理生理过程也十分复杂, 植物雌激素虽然具有独特的治疗优势,但是它是如何调节眼组织功能的机制, 还需进一步研究。因此, 深入了解植物雌激素水平与干眼症病程之间的关系,将为我们防治干眼症提供科学的依据和新的途径。
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