梁燕
[摘要] 糖皮質(zhì)激素抵抗是指部分個體對糖皮質(zhì)激素?zé)o反應(yīng)或反應(yīng)性明顯降低。糖皮質(zhì)激素抵抗能夠使外源性糖皮質(zhì)激素不能達(dá)到預(yù)期的治療效果,內(nèi)源性糖皮質(zhì)激素不能完全發(fā)揮作用,導(dǎo)致患者疾病不斷進(jìn)展。為了更好地認(rèn)識糖皮質(zhì)激素抵抗的原理和機(jī)制,使臨床能夠合理應(yīng)用糖皮質(zhì)激素,有效識別和避免糖皮質(zhì)激素抵抗的發(fā)生,本文對近年來的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。
[關(guān)鍵詞] 糖皮質(zhì)激素抵抗;糖皮質(zhì)激素受體;基因多態(tài)性;基因突變
[中圖分類號] R977.1+1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-4721(2016)03(b)-0021-04
糖皮質(zhì)激素又稱腎上腺皮質(zhì)激素,是由腎上腺皮質(zhì)束狀帶分泌的一種甾體類激素,主要為皮質(zhì)醇(cortisol),具有調(diào)節(jié)糖類、脂肪和蛋白質(zhì)生物合成和代謝的作用,還具有抗炎、抗休克、免疫抑制、刺激骨髓造血等功能,是治療自身免疫性疾病、過敏性疾病、血液系統(tǒng)疾病等的主要藥物。其分泌受下丘腦-垂體-腎上腺軸調(diào)節(jié),也可由化學(xué)方法人工合成。糖皮質(zhì)激素主要通過細(xì)胞膜擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中,與胞質(zhì)內(nèi)的糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor,GR)結(jié)合,通過增加或減少基因轉(zhuǎn)錄而發(fā)揮相應(yīng)的作用。不同的個體對激素的反應(yīng)狀況具有差異,部分個體對糖皮質(zhì)激素?zé)o反應(yīng)或者反應(yīng)性明顯降低,稱為糖皮質(zhì)激素抵抗(glucocorticoid resistant)。糖皮質(zhì)激素抵抗不僅使外源性糖皮質(zhì)激素治療不能達(dá)到預(yù)期的效果,也會使患者的內(nèi)源性糖皮質(zhì)激素不能完全發(fā)揮其相應(yīng)的作用,這成為疾病發(fā)生、發(fā)展的一個重要誘因。糖皮質(zhì)激素抵抗的發(fā)生機(jī)制已被關(guān)注多年,但具體機(jī)制目前尚不十分明確,本文就近年來關(guān)于糖皮質(zhì)激素抵抗的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。
1 糖皮質(zhì)激素的作用機(jī)制
糖皮質(zhì)激素要想發(fā)揮生理學(xué)作用,首先需與激素受體結(jié)合。激素受體存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi),與分子伴侶熱休克蛋白90等結(jié)合在一起,以維持正確構(gòu)象。當(dāng)激素和受體結(jié)合后,即形成激素-受體復(fù)合物,導(dǎo)致激素受體的構(gòu)象發(fā)生改變,受體的DNA結(jié)合區(qū)(DNA-binding domain,DBD)暴露,激素-受體復(fù)合物向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。受體通過結(jié)合靶基因的糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件(glucocorticoid response elements,GREs)對基因的轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)控[1],激活的受體也可作用于其他轉(zhuǎn)錄因子,如核因子(NF)-κB、激活蛋白-1(AP-1)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄激活子(STAT)[2],共同調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。
2 GR亞型
1985年,人類首次克隆出了GR的cDNA[3],人的GR基因位于5號染色體,含9個外顯子,目前發(fā)現(xiàn)有5個亞型,分別是GRα、GRβ、GRγ、GRP、GRA。GRα和GRβ的mRNA都包含外顯子1~8,外顯子9的翻譯不同,成為兩個可變的選擇性剪接體。Moalli等[4]在糖皮質(zhì)激素抵抗多發(fā)性骨髓瘤患者的瘤細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了GRA和GRP,兩者由于外顯子5、6、7和外顯子8、9的缺失導(dǎo)致GR的LBD不完整,編碼精氨酸的3個堿基插入外顯子3和4之間[5],成為GRγ,占總GR mRNA的3.8%~8.7%[6]。
激素受體蛋白質(zhì)分子包含氨基端(N-terminal part,NTD)轉(zhuǎn)錄激活域、中心鋅指模體DNA結(jié)合域(DBD)、羧基端配體結(jié)合域(LBD)3個功能域,GRα和GRβ的分子量分別為97、94 kD,GRα含777個氨基酸,GRβ含742個氨基酸,兩者前727個氨基酸完全相同。
GRα通過鋅指模體與靶基因的GRE結(jié)合,參與GR二聚體的形成及向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移[7-8]。LBD含有配體依賴的激活功能區(qū),參與GR二聚體的形成、細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移,并可結(jié)合Hsp以及與共激活劑相互作用的序列[7-8]。
3 GR亞型與糖皮質(zhì)激素抵抗的關(guān)系
研究顯示[9],GRα能夠結(jié)合糖皮質(zhì)激素,發(fā)揮生理學(xué)、藥理學(xué)作用,而GRβ沒有此生物學(xué)功能,且可抑制GRα介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄。此外,有研究顯示[10],GRβ除負(fù)性調(diào)節(jié)作用外,還有其內(nèi)在的、基因特異性的轉(zhuǎn)錄活性,可以正性或負(fù)性調(diào)節(jié)大多數(shù)基因的mRNA表達(dá)。
大部分研究顯示,GRβ表達(dá)水平低于GRα,但Longui等[11-12]的研究顯示,糖皮質(zhì)激素抵抗型急性淋巴細(xì)胞白血病患者的GRβ mRNA量高于GRα。Haarman等[13]的研究顯示,激素抵抗型兒童急性淋巴細(xì)胞白血病外周血或骨髓單個核細(xì)胞內(nèi)的GRγ mRNA表達(dá)升高。Tissing等[14]的研究顯示,糖皮質(zhì)激素抵抗的急性淋巴細(xì)胞白血病患者白細(xì)胞的GRα表達(dá)水平較低,GRβ和GRP的mRNA表達(dá)水平與糖皮質(zhì)激素抵抗無關(guān)。Beger等[15]的研究顯示,急性淋巴細(xì)胞白血病患者糖皮質(zhì)激素抵抗與GRγ mRNA水平升高有關(guān)。有研究顯示,GRα和GRP具有協(xié)調(diào)作用,GRα與GRP比例平衡可能會導(dǎo)致激素反應(yīng)性的改變。
Hausmann等[16]通過熒光實(shí)時定量聚合酶鏈反應(yīng)檢測21例正常受試者、16例新診斷潰瘍性結(jié)腸炎、35例已停藥以及35例疾病活動期患者的GRα和GRβ mRNA表達(dá)水平,結(jié)果顯示,4組的GR表達(dá)水平無顯著性差異,推測患者的糖皮質(zhì)激素敏感性與GR mRNA水平無關(guān),可能與激素和激素受體的親和力下降有關(guān)。Jakie?覥a等[17]檢測了不同病情程度哮喘患者的GRα和GRβ mRNA,結(jié)果顯示,GRα表達(dá)均高于GRβ,且GRα/β比值與哮喘患者的糖皮質(zhì)激素敏感性無明顯相關(guān)性。
4 GR雜合物
糖皮質(zhì)激素結(jié)合GR后,其轉(zhuǎn)錄反應(yīng)要求成熟完整的GR雜合物,構(gòu)成激素受體雜合物的分子伴侶異??赡軙淖兲瞧べ|(zhì)激素的敏感性。
Lauten等[18]的研究顯示,糖皮質(zhì)激素抵抗的急性淋巴細(xì)胞患者的白細(xì)胞內(nèi)熱休克蛋白90和熱休克蛋白70異常。相關(guān)研究顯示,患者熱休克蛋白90的表達(dá)水平改變可能參與了哮喘、多發(fā)性硬化以及先天性腎病綜合征的激素抵抗。Denny等[19]的研究顯示,F(xiàn)KBP52為糖皮質(zhì)激素正性調(diào)節(jié)蛋白,F(xiàn)KBP51為糖皮質(zhì)激素活性負(fù)性調(diào)節(jié)蛋白,F(xiàn)KBP51可降低GR的親和力,兩者的相對表達(dá)水平可能與激素敏感性的改變有關(guān)。Tissing等[20]的研究顯示,在急性淋巴細(xì)胞白血病患者中,激素敏感組和抵抗組的FKBP51或FKBP52 mRNA水平比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Hawkins等[21]的研究顯示,哮喘患者激素敏感性的改變與FKBP5基因多態(tài)性無關(guān),而編碼HSP70/90組裝蛋白(STIP1)的基因變異卻提高了哮喘患者的激素敏感性。
5 基因多態(tài)性
從國立生物技術(shù)信息中心收錄的數(shù)據(jù)可知,激素受體基因包含1152個變異體,包括Tth111Ⅰ(rs1005 2957)、ER22/23EK(rs6189/rs6190)、N363S(rs6195)和Bcl1(rs41423247),激素受體的改變及激素敏感性的改變可能與這些基因變異體有關(guān)。ER22/23EK位于激素受體的氨基端激活區(qū),導(dǎo)致改變的元件有外顯子2、密碼子22和密碼子23(GAG AGG→GAA AAG),進(jìn)而使氨基酸序列發(fā)生改變(谷氨酸精氨酸→谷氨酸賴氨酸),影響下游基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。相關(guān)體外實(shí)驗(yàn)研究顯示[22],人類外周血單個核細(xì)胞內(nèi)N363S有較高的反式激活能力。
6 GR基因突變
基因突變擾亂了糖皮質(zhì)激素的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程,降低了組織細(xì)胞與激素之間的敏感性。Hillmann等[23]在1例激素抵抗的急性淋巴細(xì)胞白血病患者細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個激素受體基因的突變體(L753F),該突變體5′端缺失,外顯子6無義突變,GR表達(dá)量下降。Irving等[24]在1例復(fù)發(fā)的激素抵抗的急性淋巴細(xì)胞白血病患者中發(fā)現(xiàn),其激素受體基因的外顯子8缺失29個堿基對,激素受體蛋白配體結(jié)合區(qū)不完整,推測GR基因突變可能與糖皮質(zhì)激素抵抗有關(guān)。Charmandari等[25]在1例發(fā)生激素抵抗的患者體內(nèi)檢測到激素受體基因的9號外顯子突變,GRα配體結(jié)合區(qū)第773個氨基酸的亮氨酸被脯氨酸代替,該突變體降低了激素受體與糖皮質(zhì)激素的親和力,進(jìn)而影響激素發(fā)揮作用。
7 miRNA異常
近年來,國內(nèi)外有學(xué)者陸續(xù)報道,激素抵抗的產(chǎn)生可能與某些miRNA異常有關(guān)。Kotani等[26]在1例MLL-AF4急性淋巴細(xì)胞白血病患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了基因突變miRNA128b,其減少了miRNA128b的表達(dá)量,進(jìn)而發(fā)生激素抵抗。研究顯示,T-ALL患者T細(xì)胞miRNA142-3p可降低GR的蛋白表達(dá)量,由于抑制劑miRNA142-3p轉(zhuǎn)入了T細(xì)胞,導(dǎo)致GRα的表達(dá)升高,進(jìn)而活化了蛋白激酶A,提高了激素敏感性。
8 小結(jié)
本文對GR基因的結(jié)構(gòu)與功能,激素抵抗可能與激素受體表達(dá)量、各亞型之間的比例、基因突變、基因多態(tài)性等多種因素有關(guān)等進(jìn)行了綜述。GRα能夠結(jié)合糖皮質(zhì)激素發(fā)揮生理學(xué)、藥理學(xué)作用,而GRβ可以抑制GRα的作用,從而阻止GRα發(fā)揮作用,兩者之間的比例也會影響糖皮質(zhì)激素的作用。糖皮質(zhì)激素結(jié)合GR后,其轉(zhuǎn)錄反應(yīng)要求成熟完整的GR雜合物,而構(gòu)成激素受體雜合物的分子伴侶異??赡軙淖兲瞧べ|(zhì)激素的敏感性,激素基因受體發(fā)生突變會使激素受體改變及激素敏感性發(fā)生改變。另外,基因突變擾亂了糖皮質(zhì)激素的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程,降低了組織細(xì)胞與激素之間的敏感性,從而使糖皮質(zhì)激素的作用降低甚至不發(fā)揮作用。糖皮質(zhì)激素在臨床治療中應(yīng)用廣泛,激素抵抗可降低臨床療效。關(guān)于糖皮質(zhì)激素抵抗的機(jī)制還需進(jìn)一步研究,在激素治療前,通過預(yù)測患者對激素的敏感性,采取合理的干預(yù)措施降低激素抵抗,能夠改善糖皮質(zhì)激素抵抗患者的療效。
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