衰老与女性骨骼肌中雌激素受体表达改变及氧化还原蛋白平衡失调相关

《GeroScience》：Aging is associated with altered estrogen receptor expression and alters redox protein balance in human female skeletal muscle

　　

已有研究假设，女性骨骼肌和血管功能随年龄下降可能部分依赖于雌激素。研究人员检测了女性骨骼肌中雌激素受体α（ERα）、雌激素受体β（ERβ）和G蛋白偶联雌激素受体1（GPER1）的蛋白表达，并探讨其与氧化还原调控和血管功能相关蛋白的关联，同时考虑年龄、绝经状态和终身体力活动的影响。研究人员从107名19–70岁健康女性（包括26名绝经后终身运动训练者）中获取骨骼肌活检样本，量化了ERα、ERβ、GPER1及其下游氧化还原和血管相关蛋白的表达。研究人员分析了年龄和绝经相关差异、蛋白靶点之间的关联以及终身运动的影响。与<30岁年龄组相比，≥55岁年龄组中ERα蛋白表达降低48%，所有老年组中GPER1蛋白表达降低22%，ERβ表达在中年（45–59岁）降低但在最老年组未降低。ERα和ERβ均与内皮型一氧化氮合酶（eNOS）表达呈正相关，而GPER1与eNOS无关联。ERβ表达与促氧化型NOX2表达相关。女性衰老与骨骼肌中ERα和GPER1蛋白表达降低相关，且衰老导致的ER表达降低与eNOS表达降低相关，提示老年女性骨骼肌中与一氧化氮相关的氧化还原调控蛋白发生改变。

**论文解读：衰老对女性骨骼肌雌激素受体表达及氧化还原蛋白平衡的影响**

**研究背景与问题**

衰老对心血管和骨骼肌健康的影响存在显著的性别差异。男性心血管风险随年龄线性上升，而女性在50岁之前心血管风险相对较低，但绝经后风险急剧加速。与此同时，女性在绝经后出现肌肉质量、力量和功能的加速下降。这些变化的时间节点恰好与绝经期内源性雌激素水平下降相吻合，提示雌激素可能在其中发挥关键作用。雌二醇（17β-雌二醇）是主要循环雌激素，通过雌激素受体α（ERα）、雌激素受体β（ERβ）和G蛋白偶联雌激素受体1（GPER1）作用于血管和骨骼肌细胞。雌二醇可通过基因组和非基因组途径调控内皮型一氧化氮合酶（eNOS），进而调节一氧化氮（NO）的合成，而NO是血管功能和骨骼肌灌注的关键调节因子。此外，雌二醇通过促进超氧化物歧化酶（SOD2）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX1）和过氧化氢酶等活性氧（ROS）调控酶的表达和活性，支持抗氧化防御系统。然而，绝经后补充雌二醇对心血管保护作用的证据并不一致，这反映了“时机假说”——即激素治疗的效果取决于起始时间。尽管早期干预可能支持血管功能，但晚期干预可能与氧化还原稳态失衡和炎症增加相关。然而，衰老如何改变雌激素信号传导，特别是通过雌激素受体表达的改变，其机制仍不清楚。动物和人体血管组织研究提出，雌二醇可能依据ERα与ERβ的平衡发挥相反作用，衰老倾向于ERβ主导的氧化还原和炎症通路调控。ERα激活与保护效应相关，而ERβ激活与促氧化和促炎反应相关，包括上调NADPH氧化酶（NOX）亚型。此外，雌激素受体表达在月经周期和绝经期发生变化，增加了雌激素信号的复杂性。然而，在人类骨骼肌中，衰老和绝经如何影响雌激素受体表达的研究非常有限，且三个雌激素受体（ERα、ERβ、GPER1）在骨骼肌氧化还原调控中的整合作用和相互作用尚未完全阐明。同时，运动训练假说提出，运动起始时间影响长期健康结局，绝经前或绝经后早期开始运动获益更大。运动训练与雌二醇共享内皮和骨骼肌细胞中的多条细胞通路，孤儿雌激素相关受体α（ERRα）在骨骼肌收缩时被激活，可能代表骨骼肌活动与雌激素相关信号通路之间的机制联系。基于这些观察，本研究旨在探讨女性骨骼肌中雌激素受体表达随年龄的变化，以及其与雄激素受体和氧化还原相关下游蛋白靶点的关联，同时评估终身运动训练的影响。

**研究内容与结论**

研究人员开展了这项横断面研究，纳入107名19–70岁健康女性，其中26名为绝经后终身运动训练者。通过骨骼肌活检样本，量化了ERα、ERβ、GPER1、雄激素受体（AR）以及氧化还原和血管相关蛋白（eNOS、SOD2、GPX1、NOX2、ERRα）的表达。主要发现：衰老女性骨骼肌中ERα和GPER1蛋白表达降低，ERβ在中年降低但最老年组未显著降低；ERα和ERβ与eNOS呈正相关，而GPER1与eNOS无关联；ERβ与促氧化酶NOX2呈正相关，ERα与抗氧化酶SOD2和GPX1呈正相关。此外，终身运动训练与绝经后女性更高的ERα和ERβ表达相关。这些发现表明，衰老相关的雌激素受体表达下调与eNOS降低相伴，提示骨骼肌中一氧化氮相关氧化还原调控向促氧化方向转变。该论文发表在《GeroScience》，为理解女性衰老过程中雌激素信号变化及其对骨骼肌和血管功能的影响提供了重要基础。

**关键技术方法**

研究人员从丹麦哥本哈根大学等机构既往研究中获取107名健康女性（19–70岁，BMI<28 kg/m²，无慢性病，未使用激素治疗）的股外侧肌活检样本，其中81名为久坐女性，另26名为绝经后终身运动训练者（分为中等活跃组和高活跃组，与年龄和绝经阶段匹配的久坐组对比）。采用Western blot定量蛋白表达，使用特异性抗体检测ERα、ERβ、GPER1、AR、eNOS、SOD2、GPX1、NOX2（gp91phox）和ERRα，蛋白含量以任意单位表示并归一化至总蛋白。统计分析使用单因素方差分析（ANOVA）和协方差分析（ANCOVA，以年龄为协变量）评估组间差异，Spearman秩相关分析蛋白间关联，Pearson相关用于运动亚组分析。

**研究结果**

**激素受体蛋白表达与衰老的关系**
与<30岁年龄组相比，≥55岁女性ERα蛋白表达降低48%；GPER1在所有≥45岁年龄组降低22%；ERβ在45–49岁和55–59岁组降低，但60–64岁和≥65岁组无显著差异。ERα:ERβ比值在≥65岁组降低28%。AR在55–59岁组降低。雌激素受体亚型之间无显著关联，但AR与ERβ呈强正相关。

**激素受体蛋白表达与绝经状态的关系**
根据绝经后年数分组并校正年龄后，ERα在绝经后10–<15年和≥15年组显著低于绝经前组；ERβ、GPER1和AR无显著变化，导致ERα:ERβ比值在绝经后≥10年组降低。

**血管和氧化还原相关蛋白表达随年龄的变化**
与<30岁组相比，eNOS从50岁起显著降低；SOD2在50–54岁组降低；GPX1在50–54岁和55–59岁组降低；NOX2在45–59岁组降低；ERRα从45–49岁起降低。

**激素受体与血管/氧化还原蛋白的关联**
ERα与eNOS（R=0.39）、SOD2（R=0.27）、GPX1（R=0.37）呈正相关；ERβ与eNOS（R=0.35）和NOX2（R=0.6）呈正相关；GPER1与eNOS无显著关联；AR与NOX2呈正相关（R=0.54）。

**终身运动训练对雌激素受体表达的影响**
与久坐组相比，高活跃组ERα表达升高2.4倍，ERβ升高1.5倍；中等活跃组ERα升高1.5倍（未达显著）。GPER1和ERRα无组间差异。ERRα与eNOS、SOD2、GPX1呈正相关，与NOX2无关联；ERRα与ERα和ERβ呈正相关。

**讨论与结论**

本研究的主要发现是：衰老女性骨骼肌中ERα和GPER1蛋白表达降低，而ERβ表达并未升高反而降低。ERα降低与eNOS和抗氧化酶（SOD2、GPX1）降低相关，ERβ与促氧化酶NOX2相关，提示ERα和ERβ与不同的氧化还原蛋白谱相关联。这种ERα:ERβ比值的降低，主要由ERα下降驱动，与先前动物和人体动脉研究结果一致。在绝经后，循环雌二醇急剧下降，而雌酮成为主要雌激素，但其对ERα和ERβ的激活能力不同。此外，AR表达与ERβ和NOX2相关，提示雄激素信号可能参与氧化还原调控。值得注意的是，终身运动训练与更高的ERα和ERβ表达相关，可能通过PGC-1α和ERRα通路介导。ERRα与ERα和ERβ呈正相关，并与抗氧化酶和eNOS呈正相关，提示运动可能通过ERRα补偿雌激素下降的影响。研究局限性包括横断面设计无法推断因果关系、样本年龄分布不均、未评估受体敏感性或细胞定位等。总之，该研究首次在人类女性骨骼肌中系统揭示了衰老相关的雌激素受体表达变化及其与氧化还原和血管相关蛋白的关联，为未来机制研究和纵向研究奠定了基础。结论部分指出：衰老女性骨骼肌中ERα、ERβ和GPER1蛋白表达降低，但AR未降低；ERα与eNOS和抗氧化酶相关，ERβ与促氧化NOX2相关，表明ERα和ERβ与骨骼肌氧化还原通路存在差异性关联。这些发现与临床前研究一致，提示雌激素受体表达改变可能对骨骼肌和血管功能相关通路至关重要。