ERα36介导的膜雌激素信号通路在神经细胞生长和凋亡中的作用

美国Creithton 大学Wang ZY博士（2005）利用笔者建立的Caveolin-1单倍不足细胞株克隆了一种新型雌激素受体-ERα36。新近发现，ERα36与经典的ERα66的作用不同，它可以介导膜启动的类固醇信号转导（MISS）而影响乳腺细胞的生长和转化。众所周知，雌激素具有神经保护作用，但其MISS机制不详。我们近期发现，ERα36在神经细胞中也有表达。本项目拟利用神经细胞培养体系和大鼠体内实验建立ERα36基因沉默细胞模型，通过基因芯片、免疫印迹杂交、流式细胞仪、共聚焦显微镜等技术检测ERα36基因沉默后雌激素对神经细胞生长和凋亡的影响以及MISS关键蛋白表达的变化，探讨ERα36介导的膜启动雌激素信号通路在神经细胞生长和凋亡中的作用。预期结果不仅有助于阐明动物雌激素中枢作用的膜信号转导机制，而且还对开发人类雌激素替代治疗神经退行性疾病中降低乳腺癌风险的药物有着重要的意义。

本项目从分子、细胞、组织器官到动物整体水平，研究了新型雌激素受体ER-α36在神经细胞生长和凋亡中的作用。检测了ER-α36在鼠脑不同脑区、生后发育的不同阶段以及体外培养的神经细胞中表达和分布特征；观察了敲低ER-α36基因对神经细胞生长和MPP+、血清营养剥夺、氧/糖剥夺所致凋亡的影响及神经细胞对雌激素应答反应特点；比较了ER-α36在神经细胞和非神经细胞膜启动的雌激素和抗雌激素信号转导中的作用方式及可能的机制。主要包括：（1）发现ER-α36广泛表达在小鼠和大鼠皮层、海马、小脑等多个脑区，其中前额叶和海马区表达水平较高；生后不同发育时期，ER-α36的表达水平和分布与ER-α66和ERβ不同，前者在发育早期就有表达，而后者是随着脑发育的成熟逐渐增加；原代培养的大鼠皮层和海马的神经元以及神经胶质细胞中均有较高水平的表达，多种神经细胞系（如SY5Y，U87和U251以及PC12细胞）也有ER-α36的表达；通过生物信息学方法对ER-α36进行亚细胞定位，ER-α36主要分布于胞质，细胞核以及线粒体等部位也有表达，与共聚焦结果一致。（2）构建了不同的短发卡shRNA逆转录病毒ER-α36基因敲低载体，将其瞬时或稳定转染和感染不同神经细胞，建立了多种ER-α36基因敲低神经细胞株，发现敲低ER-α36 基因本身能影响肝癌细胞和神经细胞等多种增殖、分化与迁移相关的信号蛋白表达；利用体外MPP+损伤模型、血清营养剥夺模型、MEM 缺糖损伤模型以及氧糖剥夺模型（模拟脑卒中）等研究了ER-α36在神经细胞凋亡中的作用和机制，首次发现了低浓度雌激素长时程作用对神经细胞血清和氧/糖剥夺损伤具有保护作用，其机制主要与ER-α36 介导的膜PI3K/Akt信号通路激活有关。（3）利用大鼠大脑中动脉闭塞(MCAO)局灶性脑缺血再灌注模型，发现MCAO引起大鼠CA1区神经细胞损伤，ER-α66表达下调，但ER-α36不明显；内源性雌激素对神经细胞缺血损伤具有保护作用，低浓度的他莫惜芬（Temoxinfen）预处理能够激活ER-α36，抵抗脑缺血损伤。上述结果提示，新型雌激素受体ER-α36在神经细胞生长和凋亡中具有重要的作用，其机制与其介导雌激素和抗雌激素的膜信号转导有关，ER-α36能够介导神经细胞低浓度雌激素信号转导而区别于经典的ER-α66.