孕激素受体在非妇产科应用的研究进展

Research Progress on the Application of Progesterone Receptor Innon-Obstetrics and Gynecology

摘要: 孕激素是人体重要的甾体激素，其生物学效应由多个受体介导，包括经典的核受体PRA、PRB，和非经典的膜受体(分为mPRα、mPRβ、mPRγ)和孕激素受体膜组分(分为PGRMC1和PGRMC2)。孕激素受体是女性生殖组织中的重要调节因子，其在妇产科领域的作用机制已被深入研究，而孕酮介导的非生殖作用较少被探索。本研究综述了近十年孕激素受体在神经系统(包括创伤性脑损伤、阿尔兹海默症、眼科等)、消化系统(包括胃肠道、肝胆、胰腺)、呼吸系统、循环系统、泌尿系统、内分泌系统、运动系统领域发挥作用的研究进展，总结了孕激素受体在非生殖器官生物学作用的新见解。

Abstract: Progesterone is an important steroid hormone in human body, and its biological effects are mediated by several receptors, including classical nuclear receptors PRA, PRB, non-classical membrane receptors (divided into mPRα, mPRβ, mPRγ) and progesterone receptor membrane components (divided into PGRMC1 and PGRMC2). Progesterone receptor is an important regulatory factor in female reproductive tissue, and its mechanism of action in the field of obstetrics and gynecology has been deeply studied, while the non-reproductive effects of progesterone have been less explored. This study reviewed the recent research progress on the role of progesterone receptors in the nervous system (including traumatic brain injury, Alzheimer’s disease, ophthalmology, etc.), digestive system (including gastrointestinal tract, liver and gallbladder, pancreas), respiratory system, circulatory system, urinary system, endocrine system, motor system, and summarized new insights on the biological role of progesterone receptors in non-reproductive organs.

1. 引言

孕激素受体(progesterone receptor, PR)属于类固醇受体超家族中配体依赖性核转录因子的一员，其通过与孕激素结合来调节靶基因网络的表达，控制靶组织的发育、分化和增殖[1]。结构上，PR是一个由羧基端配体结合域、中心DNA结合域、核定位铰链区和氨基末端域组成的模块化蛋白质。主要亚型PRA和PRB是由两个不同的启动子从同一基因转录产生的，其中PRB是完整的转录产物，PRA缺少氨基端开始的164个氨基酸，所以二者可在配体刺激下调节不同的下游靶基因[2]-[4]。

孕激素通过PR介导发挥生物学效应的方式有两种。经典途径是基因组的核转录：无孕激素作用时，PR与热休克蛋白结合，维持PR的构象稳定；当孕激素进入细胞，与PR结合成二聚体移至核内，与靶基因启动子上的孕激素应答元件结合，募集转录激活因子，发挥调控作用[5]。另一种是其他孕激素受体与孕酮发生的快速调节反应：① 细胞核外分布的PRB通过激活胞质内的某些信号通路发挥作用；② 膜孕激素受体(membrane progesterone receptor, mPR)通过G蛋白偶联受体信号途径发挥作用；③ 孕激素受体膜元件(progestin receptor membrane components, PGRMC)其跨膜结构中的Src同源结构域可激活第二信使[6]。

孕激素是人体重要的甾体激素，与受体结合后可发挥多种非生殖系统作用，包括中枢神经系统的神经甾体活性、胃肠道平滑肌收缩活性的抑制、肺的发育成熟等[7]。笔者以“孕激素受体”“神经”“呼吸”“泌尿”“内分泌”“甲状腺”“骨”等为关键词，在PubMed、中国知网、万方等数据库中检索近10年的相关文献，对孕激素受体在非妇产科方面的应用分类进行描述。

2. 神经系统

2.1. 在创伤性脑损伤的应用

孕激素的神经保护作用在神经退行性变、脊髓损伤、脑缺血、中风和创伤性脑损伤的实验模型中均已得到了证实，研究表明，孕激素通过多种途径发挥其神经保护作用，包括提高神经元存活率、减轻肿胀、抑制凋亡和炎症反应[8]。其中孕酮治疗创伤性脑损伤(Traumatic brain injuries, TBI)是近年来的研究热点，两篇国内外的meta分析显示，孕激素可改善急性重度颅脑损伤患者的神经功能预后[9] [10]。而作用机制主要集中于对膜孕激素受体的研究，Meffre D等[11]发现mPRα在嗅球、纹状体、皮质、丘脑、下丘脑、中隔、海马和小脑中广泛表达，认为mPRα在生殖、神经保护、认知和行为等方面的调节中起重要作用。且基础条件下，mPRα仅在神经元中表达；TBI后，mPRα在小胶质细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞中诱导表达，考虑其可能在炎症、离子稳态以及髓鞘修复方面有调节作用。Kasubuchi Mayu等[12]发现mPRβ在中枢神经系统中的高表达，实验进一步发现mPRβ激活MAPK级联，促进神经生长因子诱导的神经元PC12细胞突起生长，推测孕酮可能通过mPRβ-PI3K-Rac1-MAPK级联反应促进神经突起的生长，而非G蛋白偶联途径。这些实验结果提供了孕激素治疗TBI方面的机制研究，为开发神经系统疾病治疗药物贡献了新思路。

2.2. 在阿尔兹海默症的应用

Aβ是阿尔兹海默症发病过程中的关键因子，Qin Yabin等[8]发现孕酮对原代培养的大鼠皮层神经元Aβ_25-35诱导的凋亡有保护作用、可减轻体外培养的皮层神经元的神经元毒性。在大鼠初级皮层神经元中，Aβ可诱导孕激素受体膜成分1(PGRMC1)表达上调，且PGRMC1抑制剂AG205可部分地消除孕激素的保护作用。研究人员继续用阿尔茨海默细胞模型研究仍发现[13] PGRMC1沉默会显著减弱孕激素的神经保护作用，且Ras信号通路是该作用的下游信号通路。神经营养素、脑源性神经营养因子(BDNF)由神经元和胶质细胞合成和分泌，调节多种脑功能，包括认知、焦虑样行为和疼痛，Su Chang等[14]研究团队认为BDNF是孕激素神经保护的重要介质，发现孕激素可诱导C6胶质细胞和原代星形胶质细胞释放BDNF，且这两种细胞高表达PGRMC1，所以其通过敲除PGRMC1确定了孕激素通过PGRMC1介导的ERK5信号机制促进胶质细胞BDNF释放。结合以上研究，PGRMC1可作为未来阿尔兹海默症等退行性疾病的潜在治疗靶点。

2.3. 在癫痫的应用

孕激素核受体的两种亚型PRA和PRB在大脑中广泛表达，包括产生和传播癫痫的区域，如海马、杏仁核和新皮质。月经性癫痫指随月经周期性癫痫发作或加剧。Shiono S [15]用PR激动剂醋酸烯诺孕酮(每天3 mg/kg)治疗月经性癫痫大鼠一周，46%癫痫发作率至少增加了50%。文章认为，PR激动剂可增加癫痫动物的发作频率，因此PR受体可能是治疗月经性癫痫的新靶点。

2.4. 在肌萎缩侧索硬化的应用

肌萎缩侧索硬化(ALS)是指上、下运动神经元损伤之后，导致球部、四肢、躯干、胸部腹部的肌肉逐渐无力和萎缩。Gargiulo-Monachelli G M等[16]发现孕酮水平升高可减缓ALS病程，PRA和PRB均在人正常脊髓中表达，而PRB在ALS死者的颈、腰椎脊髓中表达明显增加，认为PR尤其是PRB在ALS的发病过程中可能起到一定的作用，孕激素可能对ALS具有神经保护作用。这些疑问还有待进一步研究。

2.5. 在眼科疾病的应用

孕激素受体在眼科的应用也有所发现，国内关于性激素在此方面的研究较少。色素性视网膜炎(RP)是一组遗传性视网膜疾病，以光感受器细胞丢失为特征。炔诺孕酮(Norgestrel)是一种合成孕酮，是RP的潜在治疗药物。Shanmugam A K等[17]发现PGRMC1在小鼠的角膜上皮、晶状体、睫状体上皮和视网膜中表达。Wyse Jackson A C等[18]认为PGRMC1是rd10小鼠视网膜细胞凋亡的关键调控因子，其主要位于感光层，并在rd10小鼠视网膜发育过程中高表达，Norgestrel治疗后可引起PGRMC1活化，并将其转运至细胞核，siRNA敲除PGRMC1使Norgestrel对受损光感受器的保护丧失。此外，PGRMC1特异性抑制剂AG205也可阻断该保护作用。因此文章认为PGRMC1在Norgestrel对应激性光感受器的神经保护作用中至关重要。该团队进一步研究发现[19]去甲孕酮类似物在变性的视网膜中的神经保护作用，部分是通过神经营养因子碱性成纤维细胞生长因子(BFGF)介导的。BFGF下游的活性氧(ROS)促进生存，去甲孕酮通过PGRMC1产生早期的BFGF诱导ROS促生存。这项研究提出了ROS信号在去甲孕酮介导的体外神经保护中的重要作用，并证明了去甲孕酮在退化的视网膜中采用了类似的促生存机制。这些研究提示PGRMC1在视网膜中有重要作用，可以为眼科疾病的治疗提供新思路。

3. 消化系统

3.1. 在胃肠道疾病的应用

一些国内研究[20]-[22]检测了孕激素受体在胃癌和大肠癌中的阳性表达，其表达率在20%~30%之间。性激素可以使靶器官产生更多结构蛋白和酶，从而促进细胞增殖分化，其表达水平越高，说明肿瘤与激素依赖性越强，生物学行为越好。PR的检测有利于发现胃癌的病理学行为与侵袭程度，可作为激素依赖性胃肠道肿瘤预后的指标之一。一篇祖国医学探讨了[23] PR与中医证型的关系，认为PR可能为胃癌证型差异的物质基础之一。机制研究[24]发现胃癌的DNA聚合酶β (POLB)的T889C点功能性突变与PR有关，认为PR是T889C突变影响POLB组织的原因之一，且同时存在T889C突变和PR阳性表达的患者腹腔转移率较高。猜测与T889C突变相关的PR高表达可作为胃癌不良预后的生物标志物。

3.2. 在肝胆疾病的应用

Lee Sang R等[25]高脂喂养了PGRMC1基因敲除(KO)小鼠与WT小鼠，前者与后者相比甘油三酯含量显著增加，更易患非酒精性脂肪肝，且PGRMC1-KO小鼠体内胆固醇调节元件结合蛋白1 (Srebp-1)的水平升高，Srebp-1是肝脏脂肪从头合成(de novo lipogenesis, DNL)的主要调节因子，作者考虑PGRMC1参与了能量过剩条件下DNL形成的第一步。Tsai Hung-Wen等[26]发现肝癌患者PGRMC1和PGRMC2阳性表达率分别为89.9%、100%，PGRMC1和PGRMC2在肿瘤组织中的表达明显低于非肿瘤组织(P < 0.001)，认为肝癌抑制了PGRMC1和PGRMC2的表达。且敲除PGRMC1基因可造成肝癌细胞低分化表型和体外增殖，而PGRMC1过表达可在孕激素治疗后抑制细胞增殖。作者认为PGRMC1的降低加速了肝癌的进展，可通过抑制细胞增殖和肿瘤去分化在肝癌发生中发挥保护作用。PGRMC1可作为肝癌的预后标志物和潜在的辅助治疗靶点。

3.3. 在胰腺相关疾病的应用

近些年关于胰腺类疾病与孕激素受体的研究相对校多，Wang Feiyang等[27]探究了PR与胰腺实性假乳头状瘤(SPNP)预后的关系，发现PR阴性与无病生存率(DFS)和疾病特异性生存率(DSS)显著相关，认为阴性PR结果能有效预测SPNP患者术后预后较差。在胰腺神经内分泌肿瘤(PanNETs)中，PI3K-AKT-mTOR通路在PanNETs的一个子集中起着至关重要的作用，而PTEN是该通路的负性调节因子，Estrella Jeannelyn S等[28]在110例PanNETs中发现仅有5例(3%) PR阴性且PTEN低表达，PR-PTEN联合阳性与I期和II期疾病患者的无远处转移生存率(MFS)显著相关，与患者的总体生存率(OS)显著相关，认为PR和PTEN的免疫组化联合应用可提示PanNETs的预后能力。Yazdani Samaneh等[29]在PanNETs中发现，孕酮可通过PRA抑制细胞S期和G2/M期以及下调细胞周期特异性cyclin/CDKs来调节细胞周期进程。Goncharov Alexey I等[30]研究表明胰腺癌BxPC3细胞中mPR mRNA的高表达，在mRNA和蛋白质水平上均显示nPR的缺失和mPR的α、β、γ亚型的存在，且高浓度孕激素可显著抑制BxPC3细胞的增殖活性，考虑高浓度孕激素对BxPC3细胞的抗增殖作用可能通过mPRs的激活介导。目前关于PR在胰腺方面的研究均处于基础水平，缺乏深入研究，其作用机制仍需进一步实验探讨。

4. 呼吸系统

4.1. 在非小细胞肺癌的应用

肺癌分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌(NSCLC)，非小细胞肺癌又包括鳞癌、腺癌、大细胞癌和肺泡癌。多个研究显示[31]-[33] PR在非小细胞肺癌及肺良性肿瘤中有一定表达，正常肺组织中未见表达，认为孕激素受体与肺癌的发生、发展有一定相关性。Mir Shakeel U R等[34]发现PGRMC1在鳞状细胞肺癌(SCLC)患者的血浆中显著高于非癌患者，且在癌细胞中高表达。PGRMC1由肺癌细胞分泌，与患者生存率相关，作者认为PGRMC1是肺癌的潜在肿瘤和血清标志物。Skjefstad Kaja等[35]分析了335名NSCLC患者，得出肿瘤周围基质细胞中PR的阳性表达与患者特异性生存率(DSS)的提高相关，认为肿瘤上皮细胞中PR的阳性表达是女性DSS的一个独立的不利预测因子。PR-PPD是孕激素受体的一个多肽结构域，研究[36]发现PRB可独立于配体的表达来抑制NSCLC细胞增殖，且PR-PPD是PR介导抑制NSCLC生长的关键结构域，考虑PRB或PR-PPD对NSCLC患者具有潜在的治疗潜力。Xie Mingxuan等[37]发现mPRα在肺腺癌A549细胞中表达，位于细胞膜上，并且mPRα的介导途径是孕激素通过mPRα → Src/FAK (粘着斑激酶)来抑制A549细胞迁移和侵袭。该实验为孕激素治疗肺癌提供了一个机制性的观点。

4.2. 在其他呼吸系统疾病的应用

孕激素受体在肺泡的形成、肺泡液清除和上气道扩张肌活性等肺发育和肺功能中起重要作用[38]。Potvin Catherine等[39]通过测定野生型和PR基因敲除小鼠在出生后第1、4和10天的缺氧通气反应和呼吸暂停频率，发现PR是新生小鼠缺氧通气反应的关键因素，但PR缺失并不能增加呼吸暂停频率。Marcouiller François等[40]也用以上两种小鼠发现PR降低了非快速眼动睡眠时的呼吸暂停频率，且增强了孕酮治疗后高碳酸血症的化学反射反应，认为nPR在呼吸控制中起着重要作用。Stabile L P等[41]分析了原发性肺肿瘤和正常肺组织中孕激素受体的表达和定位，发现与正常肺组织相比肿瘤组织表达的PR更低，认为低表达的PR是进展期一个独立的阴性预测因子。

5. 循环系统

前面说到的孕激素治疗创伤性脑损伤(TBI)是针对神经功能的恢复进行研究，Yu Peng等[42]发现孕激素治疗TBI可促进大鼠血管生成，体外实验得出10⁻⁹ mol/L的孕酮对血管内皮祖细胞的成管、黏附、迁移和血管内皮生长因子分泌等有最佳的促进作用，PR拮抗剂醋酸乌利普利(UPA)可以消除这种作用，认为孕激素可能通过核转录途径促进血管生成。血管内皮细胞产生的一氧化氮(NO)，NO起着血管舒张的作用，会增加引起周围血管平滑肌细胞松弛、血管舒张和血压下降，Pang Y等[43]发现孕激素可促进人脐静脉内皮细胞NO快速增加，对人体心血管系统产生有益调节作用，并发现其作用是通过mPR介导，并利用PI3K/Akt和MAP激酶途径进行信号传导，考虑mPR可作为治疗高血压的有效靶点。

6. 泌尿系统

6.1. 在前列腺疾病的应用

雄激素与前列腺癌之间的因果关系在生物学上是合理的，但雄激素并不是前列腺癌发生过程中唯一的影响因素。Grindstad Thea等[44]研究发现前列腺癌肿瘤细胞中孕激素受体高密度水平是临床失败的一个独立的负性预后因素，该团队进一步研究发现[45]，PR的负效应是以PRB为代表的，即PRB是前列腺癌复发的一个强有力的独立预测因子。Yu Yue等[46]发现，PRA和PRB两种PR亚型在前列腺基质的成纤维细胞和平滑肌细胞中表达，而在上皮细胞中不表达。他们通过抑制cyclinA、cyclinB和cdc25c的表达来抑制前列腺基质细胞的增殖，从而延迟细胞通过S和M期的循环。PR与前列腺疾病之间更多关联值得进一步研究。

6.2. 其他泌尿系统疾病的应用

Gevaert等[47]观察到在女性膀胱中固有层间质细胞和逼尿肌平滑肌细胞间显示PR，而在女性大鼠和小鼠膀胱中仅在尿路上皮上发现PR。另外佘绍逸等[48]发现，在人体泌尿系统上皮组织内均分布着PR，认为孕激素可能对膀胱有一定作用。临床上孕激素治疗肾绞痛和尿路结石已被广泛应用[49]，但其机制研究仍需继续探讨。

7. 内分泌系统

7.1. 在胰腺相关疾病的应用

Zhou Rong等[50]研究发现，PR的激活增加了炎症因子(PIC)诱导的Min6细胞损伤，siRNA干扰后可阻断损伤，PR拮抗剂SC51089也可通过该途径减少Min6细胞凋亡，提高了细胞存活率，SC51089通过靶向PR保护胰岛β细胞免受PR激活或PIC诱导的损伤，这种保护作用是通过AKT信号途径介导的。SC51089作为一种非甾体PR拮抗剂，有望在抗糖尿病研究中发挥其潜在作用。

7.2. 在甲状腺肿瘤的应用

甲状腺肿瘤疾病好发于女性，其发生发展可能存在一定的激素依赖性。多篇研究显示[51]-[58]，孕激素受体在甲状腺癌的阳性表达率在30%~70%，并且其表达比正常甲状腺组织与良性肿瘤组织多。PR可能成为甲状腺癌的潜在治疗靶点，可以为进一步研究甲状腺癌的诊疗及预后分析提供思路。

8. 运动系统

收集到近十年关于孕激素受体在骨的相关研究，主要来自于一个研究中心，该团队首先发现了[59]孕激素受体基因敲除小鼠表现出高骨量表型，这表明PR影响骨生长和建模。研究人员认为Mx1+细胞是间充质干细胞样多能干细胞。选择性灭活Mx1+细胞中的PR基因影响膜骨形成，但不影响外周骨稳态，PR在颅骨Mx1+细胞中的失活促进了体外和体内成骨细胞的分化。进一步研究发现[60]，PR在早期骨祖细胞中失活，而在成熟成骨细胞中不失活，以性别依赖的方式影响小梁骨累积。间充质细胞系中PR的表达可能在骨快速获得阶段抑制骨祖细胞的成熟。早期成骨细胞和成熟成骨细胞中的PR信号失活对皮质骨无影响，这可能是由于骨干中PR表达不足所致。在此该团队认为，在骨骼发育过程中选择性抑制骨祖细胞中的nPR可能有助于降低骨质疏松症发病风险，因此有必要进一步研究抑制骨祖细胞PR和增加峰值骨量的药物的开发。目前该团队的最新研究发现[61]，PR在软骨细胞中表达，骨祖细胞PR功能丧失可导致软骨下骨表型增加，软骨下骨预计承载负荷升高，并可能先于软骨降解。软骨降解是晚期骨关节炎(OA)的重要因素，随着小鼠年龄的增长，骨祖细胞缺乏PR可能导致OA的风险增加。实验结果提示了PR在原发性骨关节炎中作用。

9. 结语

孕激素的生物学效应主要由两大类孕激素受体介导的：经典的核受体PRA、PRB，和非经典受体包括膜受体(分为mPRα、mPRβ、mPRγ)和孕激素受体膜组分(分为PGRMC1和PGRMC2)，以上研究中几种受体类型均有涉及。研究热点主要集中在孕激素受体发挥神经保护作用的机制研究，而且针对该方面的治疗在临床也已有了广泛应用，其次较多文献探索了孕激素受体在癌症中的表达及预后提示，这提示在肿瘤组织的发生发展过程中可能存在一定的激素依赖性。中文文献多集中于受体的表达，而外文文献更多进行了作用通路等进一步的实验探索。综上，这些发现均为孕激素在非生殖器官的生物学作用提供了新的见解。

NOTES

^*通讯作者。