雌激素膜受体GPR30/GPER1在骨质疏松治疗中的作用与机制研究

绝经后女性由于体内雌激素水平大幅度不可逆下降,导致全身骨量大量丢失以及骨脆性增加,极易引起骨折并带来一系列并发症,严重影响患者的生活质量,这就是临床上常见的“绝经后骨质疏松症(Postmenopausal Osteoporosis,POP)”。针对其治疗,经典策略是“雌激素替代疗法(Estrogen Replacement Therapy,ERT)”,即通过口服等途径给予患者外源性雌激素,总体治疗效果呈激素剂量和疗程相关。但由于雌激素受体在体内的广泛分布,导致该疗法的靶向性不强,长期使用易对乳腺、子宫等性器官造成不良影响,增加罹患乳腺癌或子宫内膜癌等疾病的风险,因此治疗中往往只能使用最低有效剂量及间歇性疗程,一定程度上限制了该疗法的应用。截至目前,对绝经后骨质疏松症还没有一种理想的治疗方法或药物,既能保证疗效又能很好地避免对乳腺、子宫等器官的副作用。雌激素需要与其受体结合方可发挥生理作用。迄今为止,已发现的雌激素受体共有三种,分别是ERα、ERβ以及G蛋白偶联雌激素膜受体GPR30/GPER1。其中,ERα、ERβ主要分布于细胞核上,是“核受体”,通过与雌激素结合,介导基因转录产生相应的效应蛋白进而发挥作用;GPR30主要分布于细胞膜或内质网上,是“膜受体”,通过与雌激素结合,以非转录模式直接快速激活c AMP及EGFR等信号途径,促进胞内Ca2+释放,进而产生一系列下游效应,对中枢神经系统、心脑血管系统、内分泌系统和生殖系统等多个系统发挥不同的、重要的雌激素样生理作用。目前已证实GPR30/GPER1在运动系统中广泛表达,且其与骨代谢关系密切,然而探究两者间具体关系的研究到目前为止数量有限且结论含糊。考虑到以上研究现状,在本课题中我们首先以成年SD雌鼠去卵巢(OVX)骨质疏松模型为研究对象,分别全身连续使用GPR30/GPER1的特异性激动剂G1和特异性拮抗剂G15,观察不用药物(配伍)对模型大鼠骨代谢的影响。我们发现,全身、连续地单独应用低剂量G1(G1,35μg/kg,ip,3 times/week,6 weeks)或联合应用低剂量雌激素与一定剂量的G15(苯甲酸雌二醇,35μg/kg+G15,160μg/kg,ip,3times/week,6 weeks)都可对骨质疏松模型大鼠产生不同程度的骨保护作用,包括改善骨代谢,增加骨量、骨密度,加固骨结构,并最终提高骨生物力学性质;值得一提的是,我们发现在以上两种药物(配伍)的治疗中,G1或G15并未对大鼠子宫产生明显不良影响。接着,我们以新生SD乳鼠头骨分离培养的成骨细胞作为研究对象,观察G1、G15对成骨细胞增殖、活化的影响并探索其可能的信号通路。我们发现,低浓度G1(150 p M)即可通过激活c AMP-PKA-CREB、MAPK(ERK,p38,JNK)及PI3K-Akt等信号通路,有效刺激成骨细胞的增殖与活化;而以上作用可被一定浓度的G15(750 p M)所逆转。基于以上结果,我们认为GPR30/GPER1对OVX大鼠骨代谢有重要影响,全身、连续地单独应用低剂量G1或联合应用低剂量雌激素与一定剂量的G15都可产生不同方向的、良好的骨保护作用,且皆对大鼠子宫不造成明显不良影响。以上两种治疗方式或可成为临床上防治绝经后骨质疏松症的有效补充。