引用本文： 周傳坤, 王歡, 鄒銀雙, 方煌. 雌激素及其受體在青少年特發性脊柱側凸發病中作用的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(11): 1441-1445. doi: 10.7507/1002-1892.20150308 復制
特發性脊柱側凸是臨床常見的脊柱三維畸形，占全部脊柱側凸的75%～80%，發病率為2%～4%。該病好發于青少年女性（男女比例約為1∶4）[1-2]，在Cobb角＞30°的側彎患者中男女比例甚至達到了1∶8[3]。該病常在青春發育前期和青春期發病，故按年齡分類時稱其為青少年特發性脊柱側凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）。AIS不僅影響患者的體型外觀，而且可能出現腰背痛、神經功能缺失等癥狀，甚至造成心肺功能受損，同時也對AIS患者心理健康和生活質量產生不同程度影響[4]，其病因學研究備受眾多學者關注。目前關于AIS的發病機制尚不明確，近年來學者們提出了許多學說，主要包括遺傳因素、神經系統平衡功能異常、神經內分泌異常及生物力學因素等，使AIS病因學的研究取得了很大進展。而AIS的發病特征，使神經內分泌異常中雌激素及其受體方面的研究成為AIS病因學研究的熱點。現就目前關于雌激素及其受體在AIS發病中的作用作一綜述。
1 雌激素
1.1 雌激素水平與AIS
早期的病因學研究發現，雌激素參與AIS的發生、發展。早在19世紀80年代就有臨床上應用雌激素治療青春期身材高大伴/不伴脊柱側凸女孩的報道[5]，僅約1.6%的患者因雌激素藥理效應發生乳頭溢液，總體短期療效尚可，從而進一步引發了學者們對于雌激素水平與AIS關系的探究。Cutler等[6]通過測定正常青春發育前期男女體內雌激素水平發現，女性血清中雌激素含量約是男性的8倍，這意味著女性更高的雌激素水平促使其骨骺更快、更早地閉合成熟，至于是否提示雌激素水平異常與AIS多見于女性有關，后續學者們展開了深入研究。Iwamuro等[7]將具有雌激素作用的雙酚基丙烷作用于胚胎期和幼蟲期非洲爪蟾，發現脊柱側凸發生率顯著增高。而Boudreau等[8]給予生長發育期克鯉魚不同劑量的17-α-乙炔雌二醇及雌激素拮抗劑ZM189154暴露，結果可導致不同部位、不同程度的骨骼和軟組織形態畸形，其中骨骼畸形以脊柱側凸最常見，據此推測雌激素水平異常會增加動物發生脊柱側凸的風險。
目前關于此方面的實驗研究較少，Raczkowski[9]在臨床上檢測27例青春期AIS女性患者黃體期和卵泡期雌激素水平發現，與對照組相比雌激素含量無顯著差異，Sanders等[10]研究也證實了此觀點。而Kulis等[11-12]對AIS患者與同齡健康女性的血清雌二醇水平進行比較，卻發現AIS女性患者體內雌激素含量較對照組明顯降低；Esposito等[13]成功驗證了此結論并在基因水平進行了擴展。因此，研究者們均認為脊柱側凸的發生、發展可能受雌激素內分泌紊亂的影響。但這些研究僅對雌激素水平與AIS的關系在宏觀上進行了初步判斷，關于人類雌激素在AIS患者中發揮作用的病理機制，目前研究主要表現在三方面：① 直接異常地整體調節骨骼生長發育。眾所周知，雌激素本身具有促進骨吸收、骨基質代謝及維持正常骨密度的作用，因此雌激素可通過異常地調節骨形成、成熟及轉換而影響青春期脊柱生長發育，最終導致側凸的發生、發展[3]。② 局部雌激素作用。有研究表明[14]脊柱發生側凸并不是由雌激素總量差異導致，可能是因雌激素作用的信號通路異常導致成骨細胞對雌激素的功能反應性異常。Fendri等[15]對AIS患者與非AIS患者成骨細胞進行雌激素干預后觀察基因表達譜，發現兩組受雌激素調控的基因表達存在差異，認為可能是多基因表達異常導致AIS，而且這些基因提示雌激素在側凸發生中可能發揮重要作用，從而進一步證實了局部雌激素作用異常的觀點。③ 通過延遲月經初潮年齡（age at menarche，AAM）延長脊柱生長易損期。研究發現AAM的推遲將延緩骨骼成熟，增加脊柱致畸幾率，進而增加AIS患病風險[16]。但雌激素在月經形成中發揮不可或缺的作用，所以我們推測雌激素可能主要通過延遲AAM參與AIS發病，但該結論有待于進一步證實。
1.2 AAM與AIS
月經是多種性激素包括雌激素共同作用產生的生理現象，雌激素水平的異常勢必會影響月經初潮的來臨。AIS患者以青少年女性多見，恰逢機體青春期生長發育高峰，而這一形態學變化與脊柱側凸的發生、發展有密切聯系[17]，因此許多青春期生長發育成熟指標被相繼研究[18-19]。其中，AAM被認為是青春期發育成熟的標志，預示著青春期生長開始減慢和脊柱生長速率降低[17, 20]，因此AAM為雌激素在AIS病因學中的研究提供了新思路。1986年Warren等[21]最早發現患脊柱側凸芭蕾舞蹈者AAM延遲發生率較正常舞蹈者高約50%，且AAM延遲者側凸發生率達24%，因此他們認為女性AAM延遲更容易誘發脊柱側凸。然而與正常人群相比，關于AIS患者的平均AAM是提前還是延遲的文獻報道不盡相同[16, 20, 22]，但近幾年研究結果基本相似。Mao等[22]調查2 196例AIS患者和6 376名健康女性月經狀況發現，Cobb角＞60°的AIS患者平均AAM延遲0.44年；Yim等[23]研究發現，Cobb角＞40°的中國AIS女性平均AAM延遲約0.49年；Janusz等[24]報道Cobb角＞50°的波蘭AIS患者，平均AAM比Cobb角＜30°的女性延遲約0.50年。從以上研究可以看出，不同種族AAM延遲程度也不同，但AIS患者均有AAM延遲傾向，且側凸程度越大AAM延遲越明顯。
至于AAM延遲的機制，目前研究認為除與雌激素水平密切相關外，還與雌激素受體（estrogen receptor，ESR）基因多態性、褪黑素及受體基因多態性、瘦素等內分泌紊亂有關，同時低體質量指數、低體脂、高緯度、長日照也會延遲AAM并增加AIS易感性[16, 22, 24-25]。而AAM的延遲暗示骨骼成熟延緩，將導致機體快速生長、發育期延長，脊柱生長易損期也將延長，因此脊柱更容易遭受真正的致病因子刺激，引起脊柱生長發育畸形，從而誘導AIS發生[16]。
2 ESR及其基因多態性
雌激素是體內信息傳遞的重要化學物質，以“化學信使”的方式對靶細胞、組織及器官發揮調節作用，而這種方式的實現首先需要通過與細胞內或細胞膜ESR特異性結合，才能引發靶細胞功能發生改變。因此，ESR成為生物信息傳遞的“首道開關”。根據人類ESR結構及信號轉導途徑的不同可將其分為兩大類，即核受體和膜受體，現將兩類受體在AIS病因機制中的作用研究概述如下。
2.1 核受體及其基因多態性與AIS
2.1.1 核受體分子生物學特性
經典的ESR位于細胞核，稱為核受體，包括ESRα（或ESR1）和ESRβ（或ESR2）兩種亞型，ESRα與ESRβ均分享核受體家族的結構特征，在結構上可分為A、B、C、D、E、F 6 個區域，在功能上分為5個區域，即氨基端轉錄激活功能區（A/B區）、中央DNA結合區（C區）、激素結合區（D區）、羧基端轉錄活性功能區（E/F區）與鉸鏈區（D區）。擴散到細胞核的雌激素與具有此種結構和功能完整的核受體結合后，通過調節特異性靶基因的轉錄而發揮“基因型”調節效應。ESR屬于配體依賴性轉錄因子超家族成員，其編碼基因具有位點多態性，因此不同個體對許多疾病表現出不同易感性與臨床特征，并存在著明顯的種族差異。目前研究較集中而且與AIS相關的有5個基因多態性位點，即ESRα基因1號內含子的兩處點突變[分別在內切酶XbaⅠ與PvuⅡ的識別位點XbaⅠ（A/G，rs9340799）和PvuⅡ（C/T，rs2234693）上]和ESRβ基因AlwNⅠ（C/T，rs1256120）、AluⅠ（A/G，rs4986938）與RsaⅠ（A/G，rs1256049）多態性位點。突變引起ESR基因的多態性，進而可能致使基因信息傳遞異常，尤其影響轉錄、翻譯水平的基因調控，導致ESR結構和功能異常，最終影響雌激素在體內的生物學效應。
2.1.2 核受體單核苷酸基因多態性（single
nucleotide polymorphisms，SNP） ① ESRα SNP與AIS：從外周血中提取基因組DNA，采用PCR-限制性內切酶片段長度多態性-凝膠電泳或ELISA技術進行基因多態性的檢測，這一方法已成熟運用于ESR基因多態性與AIS關系的研究。Inoue等[26]首次通過對304例日本AIS女性患者ESRα基因XbaⅠ位點進行檢測，并比較不同多態性基因型患者的平均最大Cobb角、進展風險及手術風險，發現XX與Xx基因型患者的側凸嚴重程度及風險均大于xx基因型患者，得出ESRα基因多態性與AIS嚴重程度密切相關的結論。Wu等[27]同樣比較了XbaⅠ位點多態性在中國AIS患者與健康對照組之間的分布，也認為ESRα基因的XbaⅠ位點多態性可能是AIS的風險因子。近年Xu等[28]隨訪312例支具治療的AIS患者并對其進行4個SNP位點分析，其中支具治療失敗組的XbaⅠ位點多態性的GA基因型頻率和G等位基因型頻率明顯高于成功組，建議可把XbaⅠ位點基因多態性作為預測支具治療效果的潛在基因標志物。最近一項Meta分析研究表明[29]，XbaⅠ基因多態性雖然不是判斷AIS易感性的敏感指標，但該SNP可能與AIS側凸大小、進展與預后密切相關。然而，學者們分別對中國、日本及高加索AIS患者進行了大樣本量的SNP與AIS發病關系的復制性研究，卻未證實ESRα SNP與AIS的易感性、側彎程度及進展速度具有密切聯系[30-32]，懷疑差異可能由種族不同和樣本量限制造成。另一個被認為與AIS發病相關的ESRα SNP是PvuⅡ位點多態性，Zhao等[33]發現rs12885713、rs5871及PvuⅡ位點多態性在雙彎且Cobb角＞40°患者中的分布明顯高于對照組，認為AIS不同亞型與不同SNP相關，如PvuⅡ位點多態性可能與雙彎AIS有密切聯系。有學者[27]聯合PvuⅡ和XbaⅠ位點多態性來研究ESRα SNP與AIS的關系，提出PpXX基因型可能是AIS的“危險”基因型，而ppxx基因型可能對避免AIS起保護作用。但多數關于PvuⅡ位點SNP對AIS發病作用的研究持保守觀點，尚無確鑿證據證實PvuⅡ位點多態性與AIS的患病風險和嚴重程度相關[26, 31-32]。
② ESRβ SNP與AIS：盡管ESRβ基因有AlwN Ⅰ、AluⅠ和RsaⅠ3個限制性內切酶識別位點，但ESRβ基因多態性與AIS易感性的關系性研究較少，且觀點基本趨于一致：ESRβ SNP與AIS易感性關聯不大，但與側凸嚴重程度緊密相聯。陳海鷗等[34]比較AIS組與正常青少年組及AIS組內各亞組ESRβ RsaⅠ和AluⅠ位點多態性基因型分布，認為ESRβ基因多態性與AIS患者易感性無明顯關聯，并推測在AIS的低骨量中也不起作用。但Zhang等[35]分析中國218例AIS患者和140名健康對照組ESRβ SNP基因型，發現AIS患者中ESRβ基因外顯子“OK”（AlwNⅠ）CC基因型頻率和C等位基因型頻率均明顯高于對照組；值得注意的是，Cobb角＞30°或身高＞160 cm女性患者中CC基因型頻率更高，故認為ESRβ基因外顯子“OK”基因多態性現象不僅與AIS易感性有關，而且在女性患者還與AIS患者側彎程度和身高大小關系密切，然而該結論在日本人中卻未復制成功[31]。有研究[36]運用類似方法對高加索AIS患者ESRβ基因AluⅠ位點多態性進行分析發現，ESRβ基因多態性與AIS易感性無明顯關聯，但AluⅠ位點多態性現象可能與AIS患者側凸大小有密切聯系。
2.2 膜受體及其基因多態性與AIS
最初人們認為雌激素的信號傳導只受核受體的調控，即核啟動的基因組作用模式，而近年研究發現[37]，經典雌激素受體也可位于細胞膜或細胞質，雌激素與其結合后啟動第2信使系統，同時還發現了介導快速非基因效應的膜性雌激素受體，如常見的七次跨膜的G蛋白偶聯雌激素受體（G-protein-coupled estrogen receptor，GPER）或G蛋白偶聯受體30，它們通過第2信使信號轉導途徑間接發揮轉錄調控作用。
GPER雖然可調制不同細胞對雌激素的反應性，但主要表達于骨組織的成骨細胞與軟骨細胞內，以調節正常雌激素反應性的骨生長[38]。因此，GPER可能通過影響雌激素對生長板閉合和骨骼成熟的調節，參與側凸的發生、發展。目前關于膜受體基因多態性與AIS發病關系的研究主要集中在GPERSNP與側凸進展的探討。Peng等[39]率先比較389例AIS患者和338名正常對照者外周靜脈血中GPER SNP基因型分布情況與等位基因頻率，兩組無明顯差異，卻發現G3（rs3808351）、G4（rs10269151）和G12（rs4266553）3種SNP雜合型基因型患者比純合型有更大的最大Cobb角，故認為GPER基因多態性與AIS易感性無密切聯系，但與側凸的嚴重程度有關，猜測GPER基因的缺失可能導致脊柱畸形的進展。而Ogura等[40]卻有相反發現，即進展組與非進展組AIS患者GPER SNP各易感等位基因頻率比值比基本相同，且每種基因型患者平均最大Cobb角差別不大，提示GPER SNP并不增加側凸進展風險，故他們認為GPER基因多態性現象與AIS側凸進展并無關聯。目前對于側凸進展的評估尚無統一、公認的標準，尚需依據合適的評估標準的大樣本多種族關系性研究進一步探討。
可見，雌激素受體基因多態性與AIS的發生、發展是否有關以及關聯大小，AIS患者ESR基因多態性是否能預測其側彎的易感性、嚴重程度及進展風險，觀點尚不一致，仍需大樣本、多中心研究來證實。
3 雌激素和褪黑素、鈣調蛋白的相互作用與AIS
雌激素與褪黑素有著密切聯系，首先，二者對第2信使環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的調節起相反作用，即雌激素通過快速非基因激活方式升高細胞內cAMP水平[41]，而褪黑素則通過結合膜Gi蛋白抑制cAMP的產生[42]。研究表明，褪黑素和雌激素在彼此信號通路中相互影響，雌激素可作用于褪黑素膜受體并抑制褪黑素的合成[43]，反之褪黑素誘導雌激素-鈣調蛋白復合體構象發生變化，進而削弱該復合體與DNA結合，最終阻礙雌激素依賴的轉錄[44]。其次，雌激素能夠促進骨的代謝和骨骼生長，而脊柱和細胞對褪黑素的敏感性取決于組織中ESR的比例[44]。鑒于二者的關系，Letellier等[14]分離培養AIS患者成骨細胞并先后給予不同濃度褪黑素和17-β-雌二醇刺激，發現褪黑素刺激后細胞內cAMP異常升高，但給予雌激素治療后cAMP顯著下降，他們認為雌激素使褪黑素受體耦聯的Gαi轉換為Gαs并歸巢至核膜表面并發揮作用，從而糾正了褪黑素導致的高水平cAMP。這一研究揭示了雌激素可通過與AIS患者褪黑素信號通路的相互作用參與AIS的發病。
鈣調蛋白對雌激素受體具有高親和性，二者結合后可使雌激素與其受體結合力下降，從而拮抗雌激素作用，但雌激素卻可升高成骨細胞內鈣調蛋白的水平。Inoue等[26]認為雌激素受體的基因型與脊柱側彎的嚴重程度和進展成正相關，并猜測鈣調蛋白參與脊柱側凸程度的加重。因此雌激素與鈣調蛋白的相互作用，為研究雌激素在AIS發病中的作用展示了新視角。
4 總結及展望
雌激素及其受體通過不同病理機制在一定程度上參與了AIS的發生、發展，為尋找內分泌藥物靶點并進行藥物干預，從而控制AIS在青春期發生、發展提供了可能，同時為揭示AIS病因學提供了重要線索。但也顯示了AIS發病機制的多因性與復雜性，有必要以雌激素及其受體為線索，結合其他病因因素進行更深入全面的研究，這對解釋AIS發病機制和爭取對因防治具有重大意義。
特發性脊柱側凸是臨床常見的脊柱三維畸形，占全部脊柱側凸的75%～80%，發病率為2%～4%。該病好發于青少年女性（男女比例約為1∶4）[1-2]，在Cobb角＞30°的側彎患者中男女比例甚至達到了1∶8[3]。該病常在青春發育前期和青春期發病，故按年齡分類時稱其為青少年特發性脊柱側凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）。AIS不僅影響患者的體型外觀，而且可能出現腰背痛、神經功能缺失等癥狀，甚至造成心肺功能受損，同時也對AIS患者心理健康和生活質量產生不同程度影響[4]，其病因學研究備受眾多學者關注。目前關于AIS的發病機制尚不明確，近年來學者們提出了許多學說，主要包括遺傳因素、神經系統平衡功能異常、神經內分泌異常及生物力學因素等，使AIS病因學的研究取得了很大進展。而AIS的發病特征，使神經內分泌異常中雌激素及其受體方面的研究成為AIS病因學研究的熱點。現就目前關于雌激素及其受體在AIS發病中的作用作一綜述。
1 雌激素
1.1 雌激素水平與AIS
早期的病因學研究發現，雌激素參與AIS的發生、發展。早在19世紀80年代就有臨床上應用雌激素治療青春期身材高大伴/不伴脊柱側凸女孩的報道[5]，僅約1.6%的患者因雌激素藥理效應發生乳頭溢液，總體短期療效尚可，從而進一步引發了學者們對于雌激素水平與AIS關系的探究。Cutler等[6]通過測定正常青春發育前期男女體內雌激素水平發現，女性血清中雌激素含量約是男性的8倍，這意味著女性更高的雌激素水平促使其骨骺更快、更早地閉合成熟，至于是否提示雌激素水平異常與AIS多見于女性有關，后續學者們展開了深入研究。Iwamuro等[7]將具有雌激素作用的雙酚基丙烷作用于胚胎期和幼蟲期非洲爪蟾，發現脊柱側凸發生率顯著增高。而Boudreau等[8]給予生長發育期克鯉魚不同劑量的17-α-乙炔雌二醇及雌激素拮抗劑ZM189154暴露，結果可導致不同部位、不同程度的骨骼和軟組織形態畸形，其中骨骼畸形以脊柱側凸最常見，據此推測雌激素水平異常會增加動物發生脊柱側凸的風險。
目前關于此方面的實驗研究較少，Raczkowski[9]在臨床上檢測27例青春期AIS女性患者黃體期和卵泡期雌激素水平發現，與對照組相比雌激素含量無顯著差異，Sanders等[10]研究也證實了此觀點。而Kulis等[11-12]對AIS患者與同齡健康女性的血清雌二醇水平進行比較，卻發現AIS女性患者體內雌激素含量較對照組明顯降低；Esposito等[13]成功驗證了此結論并在基因水平進行了擴展。因此，研究者們均認為脊柱側凸的發生、發展可能受雌激素內分泌紊亂的影響。但這些研究僅對雌激素水平與AIS的關系在宏觀上進行了初步判斷，關于人類雌激素在AIS患者中發揮作用的病理機制，目前研究主要表現在三方面：① 直接異常地整體調節骨骼生長發育。眾所周知，雌激素本身具有促進骨吸收、骨基質代謝及維持正常骨密度的作用，因此雌激素可通過異常地調節骨形成、成熟及轉換而影響青春期脊柱生長發育，最終導致側凸的發生、發展[3]。② 局部雌激素作用。有研究表明[14]脊柱發生側凸并不是由雌激素總量差異導致，可能是因雌激素作用的信號通路異常導致成骨細胞對雌激素的功能反應性異常。Fendri等[15]對AIS患者與非AIS患者成骨細胞進行雌激素干預后觀察基因表達譜，發現兩組受雌激素調控的基因表達存在差異，認為可能是多基因表達異常導致AIS，而且這些基因提示雌激素在側凸發生中可能發揮重要作用，從而進一步證實了局部雌激素作用異常的觀點。③ 通過延遲月經初潮年齡（age at menarche，AAM）延長脊柱生長易損期。研究發現AAM的推遲將延緩骨骼成熟，增加脊柱致畸幾率，進而增加AIS患病風險[16]。但雌激素在月經形成中發揮不可或缺的作用，所以我們推測雌激素可能主要通過延遲AAM參與AIS發病，但該結論有待于進一步證實。
1.2 AAM與AIS
月經是多種性激素包括雌激素共同作用產生的生理現象，雌激素水平的異常勢必會影響月經初潮的來臨。AIS患者以青少年女性多見，恰逢機體青春期生長發育高峰，而這一形態學變化與脊柱側凸的發生、發展有密切聯系[17]，因此許多青春期生長發育成熟指標被相繼研究[18-19]。其中，AAM被認為是青春期發育成熟的標志，預示著青春期生長開始減慢和脊柱生長速率降低[17, 20]，因此AAM為雌激素在AIS病因學中的研究提供了新思路。1986年Warren等[21]最早發現患脊柱側凸芭蕾舞蹈者AAM延遲發生率較正常舞蹈者高約50%，且AAM延遲者側凸發生率達24%，因此他們認為女性AAM延遲更容易誘發脊柱側凸。然而與正常人群相比，關于AIS患者的平均AAM是提前還是延遲的文獻報道不盡相同[16, 20, 22]，但近幾年研究結果基本相似。Mao等[22]調查2 196例AIS患者和6 376名健康女性月經狀況發現，Cobb角＞60°的AIS患者平均AAM延遲0.44年；Yim等[23]研究發現，Cobb角＞40°的中國AIS女性平均AAM延遲約0.49年；Janusz等[24]報道Cobb角＞50°的波蘭AIS患者，平均AAM比Cobb角＜30°的女性延遲約0.50年。從以上研究可以看出，不同種族AAM延遲程度也不同，但AIS患者均有AAM延遲傾向，且側凸程度越大AAM延遲越明顯。
至于AAM延遲的機制，目前研究認為除與雌激素水平密切相關外，還與雌激素受體（estrogen receptor，ESR）基因多態性、褪黑素及受體基因多態性、瘦素等內分泌紊亂有關，同時低體質量指數、低體脂、高緯度、長日照也會延遲AAM并增加AIS易感性[16, 22, 24-25]。而AAM的延遲暗示骨骼成熟延緩，將導致機體快速生長、發育期延長，脊柱生長易損期也將延長，因此脊柱更容易遭受真正的致病因子刺激，引起脊柱生長發育畸形，從而誘導AIS發生[16]。
2 ESR及其基因多態性
雌激素是體內信息傳遞的重要化學物質，以“化學信使”的方式對靶細胞、組織及器官發揮調節作用，而這種方式的實現首先需要通過與細胞內或細胞膜ESR特異性結合，才能引發靶細胞功能發生改變。因此，ESR成為生物信息傳遞的“首道開關”。根據人類ESR結構及信號轉導途徑的不同可將其分為兩大類，即核受體和膜受體，現將兩類受體在AIS病因機制中的作用研究概述如下。
2.1 核受體及其基因多態性與AIS
2.1.1 核受體分子生物學特性
經典的ESR位于細胞核，稱為核受體，包括ESRα（或ESR1）和ESRβ（或ESR2）兩種亞型，ESRα與ESRβ均分享核受體家族的結構特征，在結構上可分為A、B、C、D、E、F 6 個區域，在功能上分為5個區域，即氨基端轉錄激活功能區（A/B區）、中央DNA結合區（C區）、激素結合區（D區）、羧基端轉錄活性功能區（E/F區）與鉸鏈區（D區）。擴散到細胞核的雌激素與具有此種結構和功能完整的核受體結合后，通過調節特異性靶基因的轉錄而發揮“基因型”調節效應。ESR屬于配體依賴性轉錄因子超家族成員，其編碼基因具有位點多態性，因此不同個體對許多疾病表現出不同易感性與臨床特征，并存在著明顯的種族差異。目前研究較集中而且與AIS相關的有5個基因多態性位點，即ESRα基因1號內含子的兩處點突變[分別在內切酶XbaⅠ與PvuⅡ的識別位點XbaⅠ（A/G，rs9340799）和PvuⅡ（C/T，rs2234693）上]和ESRβ基因AlwNⅠ（C/T，rs1256120）、AluⅠ（A/G，rs4986938）與RsaⅠ（A/G，rs1256049）多態性位點。突變引起ESR基因的多態性，進而可能致使基因信息傳遞異常，尤其影響轉錄、翻譯水平的基因調控，導致ESR結構和功能異常，最終影響雌激素在體內的生物學效應。
2.1.2 核受體單核苷酸基因多態性（single
nucleotide polymorphisms，SNP） ① ESRα SNP與AIS：從外周血中提取基因組DNA，采用PCR-限制性內切酶片段長度多態性-凝膠電泳或ELISA技術進行基因多態性的檢測，這一方法已成熟運用于ESR基因多態性與AIS關系的研究。Inoue等[26]首次通過對304例日本AIS女性患者ESRα基因XbaⅠ位點進行檢測，并比較不同多態性基因型患者的平均最大Cobb角、進展風險及手術風險，發現XX與Xx基因型患者的側凸嚴重程度及風險均大于xx基因型患者，得出ESRα基因多態性與AIS嚴重程度密切相關的結論。Wu等[27]同樣比較了XbaⅠ位點多態性在中國AIS患者與健康對照組之間的分布，也認為ESRα基因的XbaⅠ位點多態性可能是AIS的風險因子。近年Xu等[28]隨訪312例支具治療的AIS患者并對其進行4個SNP位點分析，其中支具治療失敗組的XbaⅠ位點多態性的GA基因型頻率和G等位基因型頻率明顯高于成功組，建議可把XbaⅠ位點基因多態性作為預測支具治療效果的潛在基因標志物。最近一項Meta分析研究表明[29]，XbaⅠ基因多態性雖然不是判斷AIS易感性的敏感指標，但該SNP可能與AIS側凸大小、進展與預后密切相關。然而，學者們分別對中國、日本及高加索AIS患者進行了大樣本量的SNP與AIS發病關系的復制性研究，卻未證實ESRα SNP與AIS的易感性、側彎程度及進展速度具有密切聯系[30-32]，懷疑差異可能由種族不同和樣本量限制造成。另一個被認為與AIS發病相關的ESRα SNP是PvuⅡ位點多態性，Zhao等[33]發現rs12885713、rs5871及PvuⅡ位點多態性在雙彎且Cobb角＞40°患者中的分布明顯高于對照組，認為AIS不同亞型與不同SNP相關，如PvuⅡ位點多態性可能與雙彎AIS有密切聯系。有學者[27]聯合PvuⅡ和XbaⅠ位點多態性來研究ESRα SNP與AIS的關系，提出PpXX基因型可能是AIS的“危險”基因型，而ppxx基因型可能對避免AIS起保護作用。但多數關于PvuⅡ位點SNP對AIS發病作用的研究持保守觀點，尚無確鑿證據證實PvuⅡ位點多態性與AIS的患病風險和嚴重程度相關[26, 31-32]。
② ESRβ SNP與AIS：盡管ESRβ基因有AlwN Ⅰ、AluⅠ和RsaⅠ3個限制性內切酶識別位點，但ESRβ基因多態性與AIS易感性的關系性研究較少，且觀點基本趨于一致：ESRβ SNP與AIS易感性關聯不大，但與側凸嚴重程度緊密相聯。陳海鷗等[34]比較AIS組與正常青少年組及AIS組內各亞組ESRβ RsaⅠ和AluⅠ位點多態性基因型分布，認為ESRβ基因多態性與AIS患者易感性無明顯關聯，并推測在AIS的低骨量中也不起作用。但Zhang等[35]分析中國218例AIS患者和140名健康對照組ESRβ SNP基因型，發現AIS患者中ESRβ基因外顯子“OK”（AlwNⅠ）CC基因型頻率和C等位基因型頻率均明顯高于對照組；值得注意的是，Cobb角＞30°或身高＞160 cm女性患者中CC基因型頻率更高，故認為ESRβ基因外顯子“OK”基因多態性現象不僅與AIS易感性有關，而且在女性患者還與AIS患者側彎程度和身高大小關系密切，然而該結論在日本人中卻未復制成功[31]。有研究[36]運用類似方法對高加索AIS患者ESRβ基因AluⅠ位點多態性進行分析發現，ESRβ基因多態性與AIS易感性無明顯關聯，但AluⅠ位點多態性現象可能與AIS患者側凸大小有密切聯系。
2.2 膜受體及其基因多態性與AIS
最初人們認為雌激素的信號傳導只受核受體的調控，即核啟動的基因組作用模式，而近年研究發現[37]，經典雌激素受體也可位于細胞膜或細胞質，雌激素與其結合后啟動第2信使系統，同時還發現了介導快速非基因效應的膜性雌激素受體，如常見的七次跨膜的G蛋白偶聯雌激素受體（G-protein-coupled estrogen receptor，GPER）或G蛋白偶聯受體30，它們通過第2信使信號轉導途徑間接發揮轉錄調控作用。
GPER雖然可調制不同細胞對雌激素的反應性，但主要表達于骨組織的成骨細胞與軟骨細胞內，以調節正常雌激素反應性的骨生長[38]。因此，GPER可能通過影響雌激素對生長板閉合和骨骼成熟的調節，參與側凸的發生、發展。目前關于膜受體基因多態性與AIS發病關系的研究主要集中在GPERSNP與側凸進展的探討。Peng等[39]率先比較389例AIS患者和338名正常對照者外周靜脈血中GPER SNP基因型分布情況與等位基因頻率，兩組無明顯差異，卻發現G3（rs3808351）、G4（rs10269151）和G12（rs4266553）3種SNP雜合型基因型患者比純合型有更大的最大Cobb角，故認為GPER基因多態性與AIS易感性無密切聯系，但與側凸的嚴重程度有關，猜測GPER基因的缺失可能導致脊柱畸形的進展。而Ogura等[40]卻有相反發現，即進展組與非進展組AIS患者GPER SNP各易感等位基因頻率比值比基本相同，且每種基因型患者平均最大Cobb角差別不大，提示GPER SNP并不增加側凸進展風險，故他們認為GPER基因多態性現象與AIS側凸進展并無關聯。目前對于側凸進展的評估尚無統一、公認的標準，尚需依據合適的評估標準的大樣本多種族關系性研究進一步探討。
可見，雌激素受體基因多態性與AIS的發生、發展是否有關以及關聯大小，AIS患者ESR基因多態性是否能預測其側彎的易感性、嚴重程度及進展風險，觀點尚不一致，仍需大樣本、多中心研究來證實。
3 雌激素和褪黑素、鈣調蛋白的相互作用與AIS
雌激素與褪黑素有著密切聯系，首先，二者對第2信使環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的調節起相反作用，即雌激素通過快速非基因激活方式升高細胞內cAMP水平[41]，而褪黑素則通過結合膜Gi蛋白抑制cAMP的產生[42]。研究表明，褪黑素和雌激素在彼此信號通路中相互影響，雌激素可作用于褪黑素膜受體并抑制褪黑素的合成[43]，反之褪黑素誘導雌激素-鈣調蛋白復合體構象發生變化，進而削弱該復合體與DNA結合，最終阻礙雌激素依賴的轉錄[44]。其次，雌激素能夠促進骨的代謝和骨骼生長，而脊柱和細胞對褪黑素的敏感性取決于組織中ESR的比例[44]。鑒于二者的關系，Letellier等[14]分離培養AIS患者成骨細胞并先后給予不同濃度褪黑素和17-β-雌二醇刺激，發現褪黑素刺激后細胞內cAMP異常升高，但給予雌激素治療后cAMP顯著下降，他們認為雌激素使褪黑素受體耦聯的Gαi轉換為Gαs并歸巢至核膜表面并發揮作用，從而糾正了褪黑素導致的高水平cAMP。這一研究揭示了雌激素可通過與AIS患者褪黑素信號通路的相互作用參與AIS的發病。
鈣調蛋白對雌激素受體具有高親和性，二者結合后可使雌激素與其受體結合力下降，從而拮抗雌激素作用，但雌激素卻可升高成骨細胞內鈣調蛋白的水平。Inoue等[26]認為雌激素受體的基因型與脊柱側彎的嚴重程度和進展成正相關，并猜測鈣調蛋白參與脊柱側凸程度的加重。因此雌激素與鈣調蛋白的相互作用，為研究雌激素在AIS發病中的作用展示了新視角。
4 總結及展望
雌激素及其受體通過不同病理機制在一定程度上參與了AIS的發生、發展，為尋找內分泌藥物靶點并進行藥物干預，從而控制AIS在青春期發生、發展提供了可能，同時為揭示AIS病因學提供了重要線索。但也顯示了AIS發病機制的多因性與復雜性，有必要以雌激素及其受體為線索，結合其他病因因素進行更深入全面的研究，這對解釋AIS發病機制和爭取對因防治具有重大意義。