综述：在焦虑和恐惧的临床前模型中，G蛋白偶联雌激素受体介导的机制存在性别差异

《Frontiers in Behavioral Neuroscience》：Sex differences in G protein-coupled estrogen receptor-mediated mechanisms in preclinical models of anxiety and fear

雌激素受体GPER在焦虑和恐惧行为中的作用及其性别差异研究。GPER通过PKA和JNK等信号通路调控动物模型的恐惧 extinction和焦虑行为，其效应存在性别和周期依赖性差异，且与ERα/β存在交互作用。

　　性别的差异在精神疾病的发生率中表现得非常明显，尤其是焦虑和应激相关疾病更常见于女性。越来越多的研究证据表明，性激素，特别是雌二醇（E2）及其受体机制在这一差异中起着关键作用。E2通过三种主要的受体发挥作用：雌激素受体α（ERα）、雌激素受体β（ERβ）以及G蛋白偶联雌激素受体（GPER）。虽然ERα和ERβ在恐惧和焦虑相关的机制研究中得到了广泛探讨，但GPER的功能及其在性别差异中的作用仍然存在许多未知。此外，雌激素受体本身可能具有性别特异性，这进一步增加了其功能复杂性。在这一背景下，本综述主要聚焦于啮齿类动物（如小鼠和大鼠）的研究，探讨E2在应激和恐惧行为中的调节作用，同时关注GPER在其中的潜在影响及其性别特异性机制。

E2作为一种重要的性激素，对神经生物学机制中的情绪学习和记忆过程有着深远的影响。尽管E2在两性中均存在，但大多数研究集中在女性身上，揭示了其在焦虑和应激相关疾病中的作用。例如，低水平的E2与女性中焦虑水平的升高有关，而男性中E2水平的升高则可能与抑郁症状的增加相关。这种性别特异性的效应可能与E2在大脑中的不同作用机制有关，包括其通过经典基因组途径和非基因组途径对神经活动的调节。

在恐惧和焦虑行为的研究中，常用的行为学实验包括高架十字迷宫（EPM）测试、开放场测试（OFT）和明暗箱测试（LDT）。EPM测试评估了啮齿类动物在开放臂与封闭臂之间的探索行为，开放臂探索时间的增加通常意味着焦虑水平的降低。研究表明，成年雌性大鼠在EPM测试中表现出比雄性大鼠更少的焦虑样行为，这可能与体内性激素水平的变化有关。特别是，在发情周期的不同阶段，雌性大鼠的E2水平波动，可能影响其在EPM测试中的表现。例如，处于发情前期的雌性大鼠在EPM测试中比处于其他阶段的大鼠更倾向于探索开放臂，而E2的补充能够增强这种行为，表明E2具有缓解焦虑的作用。

开放场测试和明暗箱测试则进一步揭示了E2在焦虑样行为中的调节作用。在开放场测试中，动物在中心区域的停留时间增加通常被视为焦虑水平降低的指标。而明暗箱测试中，动物在明亮区域的停留时间增加则反映了较低的焦虑水平。研究发现，雌性大鼠在开放场测试中比雄性大鼠更愿意停留在中心区域，同时在明暗箱测试中表现出更少的回避行为。这种差异在给予E2补充后更为显著，说明E2在调节焦虑行为中具有重要作用。此外，研究还表明，E2在恐惧条件反射和恐惧消退中的作用也受到性别和激素水平的影响。例如，在恐惧消退实验中，E2水平较高的雌性大鼠表现出更强的恐惧记忆消退能力，而E2水平较低的雌性大鼠则可能在应激条件下出现更严重的恐惧反应。这些结果提示，E2不仅影响焦虑行为，还在恐惧学习和记忆的调节中扮演关键角色。

在应激相关模型中，单次长时间应激（SPS）常被用于模拟创伤后应激障碍（PTSD）的神经生物学机制。SPS模型中，动物经历一系列应激刺激，如强迫游泳、束缚应激和麻醉，随后进入应激后恢复期。这种模型下，动物表现出增强的恐惧反应和受损的恐惧消退能力，与PTSD患者的表现相似。有趣的是，研究表明，E2可能在应激后的恐惧消退过程中发挥调节作用。例如，给予E2受体拮抗剂的雌性大鼠在接受SPS后，其恐惧消退能力并未受到明显影响，而E2治疗的SPS雌性大鼠则表现出较低的冻结行为，说明E2可能有助于缓解应激导致的恐惧障碍。这些发现支持了E2在应激和恐惧行为中的关键作用，并强调了探索其受体机制的重要性。

GPER的发现和研究始于20世纪90年代，它作为一种非经典的雌激素受体，主要通过非基因组途径发挥作用。与ERα和ERβ不同，GPER的激活能够迅速引发一系列细胞内信号传导，包括离子通道的快速激活、第二信使的生成以及快速的转录反应。这些快速反应通常在数秒至数分钟内发生，与E2对神经活动的即时影响密切相关。GPER的激活通过G蛋白的不同亚基引发多种信号通路，如通过Gα激活腺苷酸环化酶（AC），进而促进cAMP的生成，激活蛋白激酶A（PKA），调节细胞功能。同时，Gαi/o能够抑制AC的活性，降低cAMP水平，减少PKA的激活，而促进磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信号通路，支持细胞的生存和代谢。Gβγ则能够招募甾体受体共激活因子，激活金属蛋白酶并释放细胞表面的肝素结合表皮生长因子（HB-EGF），进一步激活表皮生长因子受体（EGFR），引发PI3K/Akt、ERK1/2和MAPK等信号通路的激活。此外，Gβγ还参与调节钾离子和钙离子的跨膜流动，影响神经元的兴奋性和功能。而Gq/11信号通路则通过激活磷脂酶C（PLC）促进IP3和DAG的生成，进而引发钙离子释放和蛋白激酶C的激活，这些过程对于神经元的分泌、基因转录和增殖至关重要。

在性别差异方面，GPER的表达和功能可能受到性别和发情周期的影响。例如，在成年雄性大鼠的后侧内侧杏仁核和海马体的CA1-CA3区以及齿状回，GPER的表达水平较高，而在雌性大鼠中，其表达则主要集中在基底外侧杏仁核。此外，GPER的表达还可能随着雌性大鼠的发情周期变化而波动，这表明其在情绪调节中的作用可能具有性别和周期依赖性。因此，研究GPER在不同性别和生理状态下的功能，对于理解其在焦虑和恐惧行为中的作用至关重要。

在小鼠研究中，GPER的缺失导致了性别特异性的情绪行为变化。例如，GPER敲除的雌性小鼠在情境恐惧条件反射实验中表现出更高的冻结行为，而这种效应在发情周期的不同阶段有所不同。此外，GPER的缺失还导致了雌性小鼠海马体中突触可塑性的改变，如增强的长时程增强（LTP）和增加的脊髓蛋白表达，这些变化可能影响其对恐惧记忆的巩固能力。相比之下，雄性小鼠在GPER缺失后表现出焦虑样行为的减少，这可能表明GPER在不同性别中具有不同的功能。此外，GPER的激活还可能通过不同的信号通路影响焦虑行为，如在雌性小鼠中激活JNK信号通路，而在雄性小鼠中则可能通过ERα的磷酸化促进焦虑样行为的减少。

在大鼠研究中，GPER的缺失同样揭示了其在焦虑调节中的作用。例如，GPER敲除的雌性大鼠在接受急性束缚应激后，表现出更高的促肾上腺皮质激素（ACTH）释放水平，而这种效应在雄性大鼠中并不显著。这表明GPER可能在雌性大鼠中对应激反应具有更重要的调节作用。此外，GPER的激活还可能通过不同的机制影响焦虑行为，如在OVX雌性大鼠中，G1的注射能够显著减少焦虑样行为，这可能与快速的PKA信号传导有关，而这一机制可能不同于ERα和ERβ的作用。因此，GPER在不同性别和应激条件下的功能可能受到多种因素的影响，包括激素水平、基因表达和信号通路的差异。

尽管GPER在动物研究中显示出重要的作用，但其在人类中的研究仍较为有限。现有的研究表明，GPER水平在不同精神疾病中可能存在性别特异性变化。例如，在广泛性焦虑障碍（GAD）患者中，GPER水平可能较高，且与疾病严重程度相关；而在抑郁症和双相情感障碍患者中，GPER水平也可能升高，而注意力缺陷多动障碍（ADHD）和自闭症谱系障碍（ASD）患者中则可能降低。这种差异可能与性别在疾病发生率上的不同有关，如女性更易患抑郁症和双相情感障碍，而男性则更易患ADHD和ASD。因此，GPER在人类精神疾病中的作用可能受到性别和激素水平的影响，这为未来研究提供了新的方向。

综上所述，GPER在焦虑和恐惧行为中的作用表现出显著的性别特异性。其在不同性别中的表达和功能差异可能受到多种因素的影响，包括激素水平、基因表达和信号通路的激活。进一步研究GPER在不同性别和生理状态下的作用机制，不仅有助于理解其在情绪调节中的复杂功能，还可能为开发针对焦虑和应激相关疾病的新型治疗方法提供理论依据。此外，研究GPER与其他雌激素受体（如ERα和ERβ）之间的相互作用，以及其在不同脑区中的定位，也将有助于揭示其在神经可塑性和情绪行为中的具体作用。未来的研究应结合更精细的实验设计，探索GPER在性别差异中的具体机制，以期为精神疾病的治疗提供更有效的靶点。