糖皮质激素非基因组机制的生理意义
糖皮质激素是机体应激反应中最重要的调节激素，也是临床上使用最广泛的抗炎和免疫抑制剂。糖皮质激素非基因组机制的临床意义已比较明确。大量研究表明，糖皮质激素在临床上特别是在大剂量应用时存在着广泛的非基因组作用机制，尤其在冲击疗法中非基因组机制起主要作用。但是，糖皮质激素（可的松）在1948年才首次成功用于临床治疗，机体这一与生俱来的重要调节机制不可能仅仅为外来的临床用药而准备，一定有其重要的内在生理意义。
可是，到目前为止，其内在生理意义不清。有人认为仅是个别现象而已，有人则认为可能指导具有糖皮质激素非基因组作用或基因组作用专一性的新药物合成，可能意味着一个新时代的到来。
Sapolsky等将糖皮质激素的作用归结为两类：调节作用（modulating actions）和准备作用（preparative actions）。前者包括允许作用（permissive actions）、抑制（suppressive actions）和刺激（stimulating actions）作用。后者则指准备作用，定义为并不影响应激源的即刻反应，却调节器官对随后的应激源的反应，该作用可以是介导，也可以是抑制。
关于糖皮质激素的生物学作用，有一矛盾现象。在应激情况下，糖皮质激素快速分泌，但其典型的作用则是通过较慢的基因组机制产生延迟细胞反应。糖皮质激素如何影响应激反应？为什么糖皮质激素分泌如此快，而其作用则需花数小时甚至数天才能产生明显作用呢？对此有两种可能的解释：一是糖皮质激素的快速释放可能是快速启动延迟反应的必需条件，是组织在应激后的长期适应；二是目前推测的糖皮质激素快速非基因组作用，即应激后糖皮质激素快速激发细胞的反应，与快速分泌步调一致。毕竟，大部分激素（如神经递质）受刺激后立即释放，并对其靶器官产生较快的作用。所以对糖皮质激素来说，其快速非基因组作用，可能主要与调节应激反应过程有关。因此，对应激反应来说，糖皮质激素的快速非基因组作用可产生急性变化，为随后的延缓的基因组作用做好准备。
糖皮质激素的非基因组作用补充基因组作用，通过诱导蛋白/受体/通道激活或抑制的快速变化，这可能与随后的该蛋白/受体表达水平的基因组作用一致；或者非基因组作用通过作用于完全不同的蛋白/受体/通道，以补充后来的基因组的功能作用。如甾体激素快速作用，刺激第二信使变化，以调节启动子活性，直接或间接地增强随后的经典激素-受体复合物产生的转录作用。已有证据表明，第二信使相关的对甾体激素转录过程的调制作用。因此，研究者们又构建了甾体激素的两步模型，将基因组与非基因组作用融合在一起，通过非基因组的信号转导通路来调制经典受体诱导的基因转录。
尽管基因组和非基因组作用通路不同，但两者间可能存在相互作用（cross-talk）。已发现甾体激素基因组和非基因组作用间存在对话，甾体激素在某些细胞中基因组和非基因组作用共存。糖皮质激素可快速调节胞内cAMP的水平，而胞内cAMP含量变化可影响糖皮质激素诱导的基因转录水平。通过甾体激素反应基因与cAMP系统的相互作用实现基因组和非基因组作用间的对话。也许，Ca2+、cAMP、IP3等信号分子间的对话是今后糖皮质激素快速作用研究的一重点。
笔者从应激调节中的糖皮质激素非基因组机制、应激时糖皮质激素的浓度变化、应激反应调节过程中“时间窗”等出发，以应激时糖皮质激素快速分泌的积极意义为切入点，提出糖皮质激素非基因组机制的生理意义主要在于应激调节，特别是急性应激的早期。另外，应激反应中，糖皮质激素的快速分泌与缓慢基因组作用间存在一时间窗，即存在一“gap”，而糖皮质激素的快速非基因组作用也许正是该“gap”的填充者。
（一）应激时糖皮质激素快速大量分泌积极意义中的非基因组机制
机体暴露于伤害性刺激时，大量快速分泌的糖皮质激素是机体对抗应激刺激并存活的必要条件。众所周知，应激时糖皮质激素快速大量分泌的积极意义包括：①减少有害介质的产生和释放，减轻炎症反应，防止或减轻组织损伤；②通过对儿茶酚胺“允许作用”，使心肌收缩力增强，升高血压，改善心血管系统的功能；③使能量代谢以糖代谢为中心，促进糖异生，保证葡萄糖对脑、心脏重要器官的供应等。
1.糖皮质激素抑制免疫炎性反应中的非基因组机制·糖皮质激素对胸腺细胞、淋巴细胞、巨噬细胞等多种免疫细胞具有非基因组调节作用。研究表明，糖皮质激素可以通过非基因组作用快速抑制中性粒细胞、肥大细胞、巨噬细胞等的脱颗粒，抑制炎性介质的释放，从而抑制免疫炎症反应。临床上，糖皮质激素广泛用于抗炎和免疫抑制，并认为是通过基因组机制发挥作用的。
中性粒细胞是关键的固有免疫细胞，占人外周血白细胞总数的50％～70％，处于人体免疫应答第一防线。活化的中性粒细胞是一把双刃剑，它通过吞噬、脱颗粒、呼吸爆发及分泌促炎细胞因子，既参与机体防御功能和免疫反应，同时又可带来组织的继发性损伤，是参与化脓性感染、类风湿关节炎、急性肺损伤、急性脊髓损伤等许多疾病炎症损伤的主要炎症细胞。糖皮质激素（甲泼尼龙和氢化可的松）可以在10分钟内快速抑制人外周血中性粒细胞的脱颗粒，而GCR拮抗剂和蛋白质合成抑制剂均不能阻断其作用，提示糖皮质激素的这一抑制效应是通过非基因组机制实现的。
巨噬细胞是体内参与炎症反应和免疫的重要细胞。糖皮质激素（皮质酮）可以通过非基因组机制在30分钟内快速抑制小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能，抑制超氧阴离子的产生。给予小鼠快速冷应激，血清中皮质酮浓度迅速大量增加，腹腔巨噬细胞的吞噬能力降低。体外培养腹腔巨噬细胞，与皮质酮共孵育相当应激反应的时间，发现其吞噬能力降低，并且该作用不能被蛋白质合成抑制剂放线菌酮、核受体拮抗剂RU486所阻断。
糖皮质激素也作为抗过敏药物广泛应用于临床，在对一些过敏性疾病的治疗中，糖皮质激素是目前有效的药物之一。肥大细胞作为过敏反应的原发效应细胞之一，其在被抗原激活特定信号转导通路后，不仅脱颗粒分泌炎性介质，还分泌相当数量的多种细胞因子，在过敏性疾病的发生和发展中起着关键性的作用。在豚鼠过敏性哮喘模型上，吸入糖皮质激素（布地奈德）在10分钟内即可快速抑制反映哮喘严重程度的肺阻力和动态顺应性变化，抑制气道肥大细胞脱颗粒。在体外抗原激发肥大细胞脱颗粒模型上，糖皮质激素（皮质酮）预孵育可以剂量依赖性的快速抑制抗原激发的肥大细胞囊泡分泌，抑制组胺释放，且不能被GCR拮抗剂和蛋白质合成抑制剂阻断，偶联了牛血清白蛋白的皮质酮可以模拟上述效应。进一步研究发现，糖皮质激素可以通过非基因组机制快速影响抗原激发肥大细胞胞内以游离钙为核心的信号转导通路，进而抑制肥大细胞囊泡分泌和炎性介质释放，快速缓解Ⅰ型过敏反应。
2.糖皮质激素对血压调节允许作用的非基因组机制·糖皮质激素对机体循环系统的影响主要表现在其能通过允许作用增强血管平滑肌对儿茶酚胺的敏感性，提高血管张力和维持血压。糖皮质激素本身并不能直接引起血管收缩，但有少量糖皮质激素存在的情况下，儿茶酚胺才能充分发挥其对心血管的调节作用，即“允许作用”。通常认为，糖皮质激素是通过经典基因组机制促进儿茶酚胺的生物合成或增加血管平滑肌细胞膜上儿茶酚胺受体数量，以及调节受体介导的细胞信息传递过程发挥对血压调节的允许作用。但是，临床上在治疗严重感染性休克等患者时，单独使用去甲肾上腺素升压效果欠佳，但同时给予少量皮质醇可以快速提升血压的现象，难以用基因组机制解释。
整体动物水平，肾上腺切除的休克大鼠对去甲肾上腺素反应性下降，而糖皮质激素（地塞米松）能够快速逆转这种反应。地塞米松是通过非基因组机制迅速增强去甲肾上腺素介导的血管平滑肌的收缩，并使去甲肾上腺素所致的肠系膜血管平滑肌细胞内actin重排变得规则，从而逆转去肾上腺休克大鼠血压对去甲肾上腺素敏感性的降低。
Liao等采用地塞米松刺激人血管内皮细胞，发现eNOS的活性在地塞米松刺激后10分钟即明显升高，该作用可被RU486拮抗，也可被PI-3K抑制剂及eNOS抑制剂所抑制，但不能被转录抑制剂所抑制，表明GR通过快速、非转录作用激活PI3K/Akt通路而激活eNOS，对心脑血管发挥保护作用，从而抑制炎症所致的较低白细胞滚动速率及较高黏附率，减轻心肌梗死的面积。
3.糖皮质激素对糖原代谢的非基因组机制·糖皮质激素对能量代谢的调节是其最基本的生理功能，尤其是对糖代谢的调节，这也是它被命名为“糖”皮质激素的由来。糖皮质激素可促使血糖升高，尤其是在应激状态下对保证脑、红细胞、骨骼肌等组织细胞的能量供应具有十分重要的意义。糖皮质激素升高血糖的机制主要是促进糖异生，并抑制组织细胞对葡萄糖的利用。但同时，经典理论认为糖皮质激素同时还能增加糖原的合成。然而，应激反应时机体需要大量葡萄糖供能，此时糖皮质激素的促进糖原合成作用似乎与应激状态下大量葡萄糖需要之间存在一定矛盾。
我们的研究显示，糖皮质激素对肝细胞的糖原代谢存在双向调节作用，即低浓度糖皮质激素（地塞米松）可显著增加肝细胞糖原含量，而较高浓度则显著降低肝细胞糖原含量。在应激浓度的糖皮质激素作用下，发现短时间内肝细胞内糖原含量显著降低，长时间作用后逐渐恢复并升高。上述高浓度糖皮质激素降低肝细胞内糖原含量的作用是通过非基因组机制提高糖原磷酸化酶α活性和降低糖原合酶活性实现的。糖皮质激素对糖原代谢的双向作用对应激条件下的能量供应具有重要生理意义。正常状态下，糖皮质激素能促进肝糖原的合成，而应激状态下，糖皮质激素在增加糖异生的同时促进肝糖原分解以应对机体对葡萄糖的需要。此外，糖皮质激素在应激的不同阶段也可能发挥不同的调节作用，在强烈应激的早期阶段，糖皮质激素可能促使储备的肝糖原分解，而其后糖皮质激素促进糖原合成补充急性消耗的肝糖原以防备下次应激。
上述系列研究提示，机体暴露于伤害性刺激时，在抵抗应激刺激、保持机体内环境稳定过程中，大量快速分泌的糖皮质激素的作用存在着广泛的非基因组调节机制。
（二）糖皮质激素提高应激耐受中的非基因组机制
由于蓝斑-交感-肾上腺髓质轴受应激刺激激活而快速分泌的儿茶酚胺，具有快速兴奋心血管、呼吸系统、升高血糖等防御代偿意义。据此推测，在急性应激起始阶段，交感-肾上腺髓质轴发挥着更为重要的作用。但事实并非如此，垂体或肾上腺切除术动物给予维持剂量的糖皮质激素在强烈应激刺激下难以存活，而施以交感切除术后则能够耐受相应的应激刺激。
众所周知，在应激条件下，快速激活下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴，肾上腺皮质在数分钟内迅速大量分泌糖皮质激素，而糖皮质激素通过传统基因组机制发挥作用一般在1小时之后。应激早期糖皮质激素大量快速分泌到糖皮质激素通过经典基因组作用效应显现之间就有一个时间窗，难以用基因组机制加以解释。那么，在此时间窗内，糖皮质激素在提高机体对应激刺激耐受力方面是否以及如何发挥重要作用呢？
为此，我们对去肾上腺小鼠采用急性负荷强迫性游泳力竭运动应激模型，观察应激剂量糖皮质激素（皮质酮）对小鼠游泳力竭时间的快速调节作用，探索在急性应激早期糖皮质激素就可以通过非基因组机制提高应激耐受能力。结果显示，应激水平剂量的糖皮质激素确实可以在20分钟内增强小鼠的抗应激能力、延长力竭运动时间，而GCR拮抗剂不能阻断这一早期效应。负荷游泳力竭小鼠骨骼肌部分肌纤维断裂、溶解，糖皮质激素能够在作用20分钟内减轻充血和肌纤维的损伤。另外，糖皮质激素作用10分钟时减轻了力竭运动应激所致的骨骼肌超微结构损伤变化，电镜观察到负荷游泳力竭小鼠腓肠肌肌原纤维部分溶解、肌浆网空泡化，部分M线及Z线模糊消失、线粒体固缩、密度增高，而糖皮质激素预处理组损伤不明显。糖皮质激素可快速升高力竭游泳小鼠血糖和骨骼肌组织ATP，并不能被RU486阻断。因此，糖皮质激素在急性应激早期即可以通过非基因组机制发挥提高应激耐受力的作用。