17β-雌二醇（E2）通过膜雌激素受体β调控纤毛搏动频率（CBF）增强气道黏液清除功能的新机制

本研究揭示17β-雌二醇（E2）通过膜雌激素受体β（mERβ）激活cAMP信号通路，显著提高小鼠气道纤毛细胞搏动频率（CBF），为雌激素调控呼吸道防御机制提供了重要理论依据，对慢性阻塞性肺疾病（COPD）和哮喘等呼吸系统疾病的治疗策略具有启示意义。

　　

Highlight

E2通过升高细胞内cAMP浓度（[cAMP]_i）增强纤毛搏动频率

我们使用0.5至8 ng/mL浓度的E2处理小鼠气道纤毛细胞，发现高于1 ng/mL的E2能在20分钟内使CBF显著提升并达到稳定状态（图S1A-E）。在20分钟时，1-8 ng/mL的E2均引起CBF统计学显著上升（图1A），其中2 ng/mL效果最显著，使CBF增加至基线值的1.26±0.02倍。通过混合效应模型分析证实2 ng/mL E2的处理效果具有显著性（p<0.0001）。

E2通过膜雌激素受体β（mERβ）激活cAMP信号通路

选择性ERβ抑制剂PHTPP完全阻断了E2诱导的CBF提升效应（图2A）。使用仅激活膜受体的E2-BSA复合物同样引起CBF上升，且该效应也可被PHTPP抑制（图2B）。这些结果证明E2通过mERβ而非基因组作用途径发挥作用。Western blot分析显示E2处理不会改变ERβ蛋白表达量（图2C），进一步支持非基因组作用机制。

cAMP-PKA信号通路介导CBF调控

E2处理使[cAMP]_i浓度显著上升（图3A），而PHTPP可阻断该效应。使用PKA抑制剂PKI预处理后，E2诱导的CBF提升被完全抑制（图3B）。值得注意的是，E2对细胞内钙离子浓度（[Ca²⁺]_i）和pH值（pH_i）均无显著影响（图3C-D）。这些数据表明E2特异性地通过cAMP-PKA信号轴调控纤毛运动。

Discussion

黏液清除功能（MCC）依赖气道纤毛细胞与杯状细胞的协同作用，是防御呼吸道感染的关键机制。在慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮喘和肺癌等疾病中，MCC功能受损会显著增加感染风险。本研究首次证实E2通过mERβ-cAMP-PKA信号通路直接增强纤毛运动功能，为雌激素在呼吸道防御中的作用提供了全新视角。值得注意的是，虽然雌激素通过ERβ发挥支气管保护作用，但过度的黏液分泌可能加重哮喘症状，提示需要精准调控雌激素信号通路。本研究为开发针对呼吸道疾病的雌激素靶向治疗策略奠定了理论基础。

Conclusion

本研究证实17β-雌二醇通过膜雌激素受体β激活cAMP-PKA信号通路，直接增强气道纤毛细胞搏动频率。该发现不仅深化了对雌激素非基因组作用机制的理解，也为呼吸系统疾病的治疗提供了新的分子靶点。