《Physiological Reports》：Estrogen receptor β regulates sex-dependent airway mechanics and inflammation in a murine model of allergen exposure
哮喘严重程度的性别差异已有报道；然而，雌激素受体β（ERβ）的具体贡献仍不完全明确。研究人员验证了ERβ调控长期过敏原暴露后性别特异性生理反应这一假说，对C57BL/6J野生型（WT）和ERβ缺陷型（Esr2?/?）雄性和雌性小鼠进行了为期5周的屋尘螨（HDM）挑战。使用flexiVent系统评估肺力学，并结合组织病理学和全肺转录组学进行分析。研究发现，HDM暴露增加了总呼吸系统阻力（Rrs）、牛顿阻力（Rn）和组织弹性（H），其中雌性Esr2?/?小鼠的损伤最为严重，显著超过WT雌性。这些变化伴有明显的支气管周围炎症和黏液化生，尤其在雌性中更为突出。ERβ缺失还产生了区室特异性效应。转录组分析显示上皮分化、免疫球蛋白基因表达和代谢通路受到破坏，Esr2?/?雌性中体液免疫和上皮程序下调。这些发现共同确定ERβ为过敏原暴露期间性别特异性气道力学和炎症重塑的关键决定因素。研究人员得出结论，ERβ保护雌性肺免于过度的功能下降、黏液化生和组织硬化，同时在雄性中发挥不同的空间和免疫学效应，突出了ERβ信号作为性别知情哮喘治疗靶点的重要性。
哮喘是一种以可逆性气流阻塞、气道高反应性和结构重塑为特征的慢性气道炎症性疾病，全球患病人数超过3亿，尽管存在有效治疗方法，但仍造成重大的健康和经济负担。该疾病最显著的特征之一是其患病率和严重程度的性别差异：青春期前男性哮喘更为常见，但青春期后，成年女性表现出更高的发病率、更频繁的急性加重和更严重的疾病。这种与激素成熟同步的转变强烈提示性激素及其受体是气道炎症和重塑的核心调节因子。
在这些激素通路中，雌激素信号在肺免疫和生理学中发挥着特别复杂且情境依赖的作用。雌激素通过多种受体发挥作用，包括经典核受体雌激素受体α（ERα)和雌激素受体β（ERβ)，以及膜相关G蛋白偶联雌激素受体（GPER)，以调控多种组织中的基因表达和细胞信号。ERα通常与促炎和增殖信号相关，而ERβ则已成为抗炎和组织保护功能的关键介导者。ERβ在整个呼吸道广泛表达，包括气道上皮细胞、成纤维细胞、气道平滑肌、内皮细胞、巨噬细胞和淋巴细胞，表明其作为肺稳态全局调节因子的潜力。ERβ通过基因组和非基因组机制调节炎症基因转录、氧化应激、线粒体功能和细胞分化。在免疫细胞中，ERβ抑制NF-κB和AP-1等促炎转录因子的激活，并促进减轻细胞因子产生和白细胞募集的消退通路。在巨噬细胞中，ERβ激活驱动向抗炎M2表型的极化，从而限制组织损伤并促进修复。在气道平滑肌中，ERβ信号影响肌动蛋白细胞骨架动态和钙稳态，控制细胞收缩性和迁移。这些作用共同突出了ERβ作为肺中免疫-结构相互作用多效性调节因子的地位。
除免疫调节外，ERβ还调控上皮屏障完整性和组织重塑，这些是哮喘病理生理学的核心过程。气道上皮细胞构成抵御吸入过敏原和污染物的第一道防线，其功能障碍会放大气道炎症。ERβ信号通过维持紧密连接完整性、限制上皮-间充质转化（EMT)、以及通过线粒体生物发生和氧化还原控制促进抗氧化反应来支持上皮修复。ERβ激活还抑制基质金属蛋白酶（MMPs)和促纤维化细胞因子的产生，从而调节细胞外基质周转并限制结构重塑。此外，ERβ对线粒体基因表达和能量代谢的影响将激素信号与代谢弹性联系起来，这是慢性气道炎症和皮质类固醇抵抗的新兴决定因素。
尽管越来越多的证据支持ERβ在炎症和纤维化过程中的保护作用，但其在过敏性气道炎症中的精确作用机制仍不完全明确。以往研究大多集中于ERα或未能区分受体亚型，使ERβ的具体贡献不明确。此外，ERβ信号如何整合免疫和上皮反应，以及这些效应是否存在性别差异，仍属未知。鉴于哮喘患病率和严重程度的性别偏倚已得到充分证实，理解ERβ在气道炎症中的性别特异性作用对于阐明这一差异的生物学基础至关重要。
本研究中，研究人员使用ERβ敲除（Esr2
?/?）和野生型（WT）两性小鼠的慢性屋尘螨（HDM）过敏性气道炎症模型，以明确ERβ缺失的分子、细胞和生理后果。HDM模型再现了人类哮喘的许多特征，包括嗜酸性粒细胞浸润、黏液高分泌、上皮屏障功能障碍和气道重塑。通过整合肺力学、组织病理学评估和全肺转录组分析，研究人员旨在解析ERβ调控气道炎症和重塑的通路。
为开展该研究，研究人员主要采用了以下关键技术方法：使用C57BL/6J背景的Esr2
?/?和WT雄性与雌性小鼠，通过鼻内滴注25μg HDM提取物、每周5次、连续5周建立慢性过敏性气道炎症模型；采用flexiVent FX系统测定气道生理参数，包括总呼吸系统阻力（Rrs)、呼吸系统弹性（Ers)、牛顿阻力（Rn)、组织阻尼（G）和组织弹性（H），并给予雾化甲胆碱进行气道高反应性评估；通过苏木精-伊红（H&E）染色和阿尔辛蓝-过碘酸-希夫（AB-PAS）染色进行组织病理学分析，使用QuPath软件定量血管周围和支气管周围炎症细胞浸润以及杯状细胞密度；对全肺组织进行RNA提取和Illumina NovaSeq 6000平台的双端150bp RNA测序，采用DESeq2进行差异表达分析，并使用Ingenuity Pathway Analysis（IPA）进行通路富集和网络分析。
研究结果部分包含以下内容：
**雌激素受体β以性别依赖性方式保护免受过敏原诱导的气道机械功能障碍**
**总呼吸系统阻力（Rrs）**：线性混合效应模型显示，HDM诱导的气道阻力增加具有甲胆碱剂量依赖性，并受性别和基因型修饰。在低浓度甲胆碱（0-3.13 mg/mL）时，HDM未显著改变各组Rrs。最早出现显著暴露效应是在12.5 mg/mL时的WT雄性。在25 mg/mL时，HDM显著升高Esr2
?/?雌性、Esr2
?/?雄性和WT雄性的Rrs，而WT雌性无变化。该模式在50 mg/mL时加剧，在最大剂量100 mg/mL时HDM产生最大增幅：Esr2
?/?雌性、Esr2
?/?雄性和WT雄性均显著升高，而WT雌性仍保持抵抗。在HDM处理的小鼠中，Esr2
?/?雌性的Rrs显著高于WT雌性。
**呼吸系统弹性（Ers）**：甲胆碱剂量是Ers的主要决定因素。HDM在雌性Esr2
?/?小鼠中产生显著Ers增加，在25、50和100 mg/mL均有显著差异，WT小鼠在相应剂量则无显著HDM-PBS差异。在100 mg/mL时，HDM处理的Esr2
?/?雌性Ers显著高于HDM处理的WT雌性。
**牛顿阻力（Rn）**：存在暴露、性别和甲胆碱剂量的显著主效应及交互作用。Esr2
?/?雌性在12.5至100 mg/mL各剂量均显示HDM显著增加Rn。WT雌性仅在50和100 mg/mL有显著增加。雄性中，仅Esr2
?/?小鼠在100 mg/mL显示HDM-PBS差异，而WT雄性无显著对比。
**组织阻尼（G）**：HDM暴露和甲胆碱剂量显著影响G。HDM显著增加Esr2
?/?雌性在3.13至100 mg/mL各剂量的G值，Esr2
?/?雄性仅在100 mg/mL有较弱但显著的效应，WT小鼠无显著HDM反应。在最大剂量时，HDM处理的Esr2
?/?雌性G值显著高于HDM处理的WT雌性。
**组织弹性（H）**：模型识别出显著的四向交互作用。HDM几乎在每一甲胆碱剂量均显著升高雌性H值，而雄性仅在高剂量有HDM效应。在100 mg/mL时，HDM处理的Esr2
?/?雌性H值显著高于HDM处理的WT雌性，而雄性基因型间无显著差异。
**雌激素受体β以性别依赖性方式影响过敏原诱导的气道炎症和重塑**
慢性HDM暴露引起肺各区域的结构和炎症重塑，对血管周围和支气管周围炎症细胞浸润以及上皮杯状细胞化生产生显著影响。
**血管周围炎症**：HDM暴露和性别强烈影响血管周围炎症细胞密度。在雌性Esr2
?/?小鼠中，HDM暴露使血管周围炎症较PBS几乎翻倍，雄性Esr2
?/?小鼠也有显著增加。WT动物同样显示HDM诱导的升高，其中WT雄性增幅最大。基因型比较显示性别特异性效应：在HDM处理的雄性中，WT小鼠血管周围炎症显著高于Esr2
?/?雄性，而HDM处理的雌性WT和Esr2
?/?间无显著差异。
**支气管周围炎症**：HDM暴露显著增加所有组的支气管周围炎症浸润。雌性Esr2
?/?小鼠HDM显著升高支气管周围细胞密度，雄性Esr2
?/?小鼠反应更大。WT雌性显示显著增加，而WT雄性无统计学显著的HDM-PBS差异。
**PAS阳性杯状细胞增生**：HDM诱导显著的杯状细胞化生。雌性Esr2
?/?小鼠HDM产生杯状细胞最显著的增加，雄性Esr2
?/?小鼠也有显著但较小的增加。WT雌性再次显示显著升高，而WT雄性无变化。在HDM处理的小鼠中，Esr2
?/?雌性PAS
+细胞密度显著高于WT雄性。
**HDM诱导过敏性气道炎症中的性别和ERβ依赖性基因表达谱**
为明确ERβ如何调控免疫、上皮和代谢转录程序，研究人员对HDM或PBS暴露后的雄性和雌性Esr2
?/?和WT小鼠全肺进行了RNA测序。
在Esr2
?/?雌性中，HDM暴露导致与体液免疫和上皮分化相关基因的广泛下调。多个免疫球蛋白重链和可变链基因以及补体和抗原呈递相关基因显著下调，提示ERβ缺失时上皮完整性降低和B细胞活性减弱。
HDM暴露的Esr2
?/?雌性与Esr2
?/?雄性的比较揭示了显著的性别相关差异。雄性显示Y连锁转录本的上调，而雌性表现上皮角化和分化标志物的显著下调，包括Krtdap、Mt4、Cnfn、Dsc1、Krt4、Kprp和Serpinb3a等基因。这些结果共同表明ERβ缺失破坏雌性肺中的上皮屏障和分化程序。
与HDM处理的WT雌性相比，Esr2
?/?雌性中Olfm2显著上调，该基因编码参与细胞外基质信号和神经免疫调节的分泌糖蛋白，可能反映ERβ介导的上皮保护缺失时的代偿性重塑或应激适应。
相比之下，HDM处理的Esr2
?/?雄性表现出不同的基因表达谱，以细胞骨架重塑和代谢通路激活为主。角质细胞相关基因Krtdap强烈上调，而多种免疫和结构基因显著降低，包括Dsg3、Hrnr、Ighg1、Slc26a4等。与HDM处理的WT雄性相比，Esr2
?/?雄性还显示Olfm2、Ppp2r2c、Gm37123、Ifi208和Gpr135的表达增加，同时Sim2和Chia1受到抑制。Ifi208为干扰素诱导转录本，提示抗病毒或先天免疫信号的转变；Chia1（酸性哺乳动物几丁质酶）作为经典的Th2效应分子显著减少，提示经典Th2炎症轴减弱；Sim2作为参与上皮分化的转录因子被抑制，暗示上皮修复能力受损。这些变化共同突出了ERβ缺陷雄性肺向重塑和代谢重编程的转换。
在WT雌性中，HDM暴露产生强烈的过敏性转录特征，激活免疫球蛋白、炎症和上皮重塑通路。免疫球蛋白链编码基因上调提示B细胞激活和抗体类别转换。Foxp3、Ctss、Ccl6、Cxcl9、Ccl20、Tnf、Il17a和Il4i1的同步诱导反映了Th2/Th17混合炎症环境。髓系和巨噬细胞活化标志物的增加进一步指示先天免疫参与。上皮分化标志物以及紧密连接和分泌基因也被诱导，与上皮重塑和黏液高分泌一致。基质金属蛋白酶和几丁质酶样基因的上调指向广泛的细胞外基质周转和组织重塑。
WT雄性也表现出上皮和结构应激的基因表达变化，包括Dsg3、Ighg1、Dsg1b、Hrnr和Igha的下调，以及Sim2、Krtdap和Cnfn的上调，反映持续组织损伤过程中的上皮更新和分化。在Esr2
?/?雄性（相对于WT雄性）中，观察到脂质代谢和氧化应激反应相关基因的抑制，以及Olfm2、Ifi208、Ppp2r2c、Casp8和Nkx2-1的诱导，暗示ERβ依赖的线粒体和代谢平衡调控。
在雄性中，ERβ缺失重塑了炎症信号的空间分布而非引起广泛炎症激活。网络分析鉴定出细胞黏附、细胞外基质组织和趋化因子信号相关基因表达的改变，同时涉及胞质激酶级联、NF-κB调控节点和钙/收缩装置。线粒体和代谢基因的显著代表提示免疫代谢偶联的改变，表明雄性ERβ缺失重编程炎症的调性和空间组织，而非驱动上皮重塑或严重机械功能障碍。
相比之下，Esr2
?/?雌性与Esr2
?/?雄性的直接比较揭示了根本不同的转录架构。Esr2
?/?雌性表现出上皮分化、细胞外基质重塑、免疫激活和气道表面调节基因网络的协调激活，与其显著的气道高反应性、组织硬化、杯状细胞化生和气道壁炎症相一致。雌性中的网络连接跨越胞外、膜、胞质和核区室，指示免疫-上皮重塑程序的同步参与。
讨论部分，研究人员综合分析表明ERβ是慢性过敏性气道疾病中气道力学、炎症架构、基因表达和上皮重塑的主要性别依赖性调节因子。通过整合肺力学、组织病理学和转录组学，研究显示ERβ缺失揭示了雌性对过敏原诱导气道功能障碍的惊人特异性易感性，为全球性观察到女性承担更严重的哮喘和气道重塑负担提供了机制框架。
在所有生理读数中，雌性Esr2
?/?小鼠表现出最严重的损害，包括Rrs、Rn、Ers、G和H的夸张增加。这些协调变化指示增强的气道狭窄和远端肺力学的深刻改变，与增加的实质硬度、组织异质性和小气道闭合一致。这种机械表型是严重重塑主导型哮喘的特征，已知在女性中过度代表且对常规支气管扩张剂治疗反应差。重要的是，尽管有 robust 炎症反应，WT雌性相对免受这些机械后果，将ERβ确定为雌性肺功能完整性的关键保护因子。
组织学分析揭示ERβ以区室和性别特异性方式调节炎症架构。在血管周围区室，HDM在所有组诱导大量炎症；然而，ERβ缺失放大雌性相对于PBS的HDM反应，而WT雄性在过敏原暴露后显示最高的绝对血管周围炎症。相比之下，支气管周围炎症在雄性中被ERβ缺失选择性放大，而雌性显示不依赖于基因型的强烈HDM反应。这些不同模式表明ERβ并非作为炎症的全局抑制因子，而是作为情境依赖性调节因子发挥作用，其效应因性别、血管与气道壁位点以及炎症微环境而异。
上皮区室成为ERβ依赖性保护的关键部位，尤其在雌性中。雌性Esr2
?/?小鼠表现出最大的PAS
+杯状细胞增生，与其夸张的组织机械功能障碍密切相关。这一关系支持一种模型，即ERβ维持上皮分化并在慢性过敏原暴露期间抑制病理性黏液化生。转录组分析强化了这一解释，揭示Esr2
?/?雌性中上皮分化标志物和免疫球蛋白相关基因的抑制，指示上皮-免疫协调受损。
性别差异的免疫调节进一步为这些发现提供背景。雌激素信号已知塑造先天和适应性免疫反应，包括巨噬细胞极化、细胞因子产生和Th2/Th17平衡。数据表明ERβ在雌性中作为缓冲受体，限制过度的免疫-上皮对话，否则将驱动黏液高分泌和组织硬化。在雄性中，ERβ似乎调节炎症分布而非幅度，抑制支气管周围炎症同时允许更大的血管参与。这些不同结果强调了性别特异性核受体信号网络的重要性。
直接将Esr2
?/?雌性与雄性比较表明，即使在完全缺乏ERβ的情况下，这些差异仍然存在，指示性别依赖性调控程序是肺固有的，并在ERβ信号缺失时暴露出来。
临床意义方面，当前哮喘治疗很大程度上忽视性别作为生物学变量，尽管疾病严重程度、进展和治疗反应的性别差异已被充分记录。数据表明ERβ激活可能对具有重塑主导、富黏液哮喘表型的女性特别有益，而非选择性的雌激素信号调节在男性中可能产生不同效应。识别ERβ调控的转录特征可能因此实现最有可能从激素知情或辅助生物治疗中获益的患者精准分层。
研究结论部分翻译如下：本研究确定ERβ为性别偏倚过敏性气道疾病的中心调节因子，协调气道力学、炎症架构、上皮重塑和转录稳态。ERβ缺失与雌性对严重过敏原诱导肺功能障碍的显著易感性相关，为哮喘流行病学和结局中观察到的性别差异提供了机制解释。这些发现强烈主张将性别和激素受体生物学纳入哮喘研究和治疗设计，并将ERβ定位为慢性气道疾病精准干预的有前景靶点。该论文发表于《Physiological Reports》。
