男性雄激素影響血管內皮細胞機制的研究進展*

鄒和德，陳文康，趙家有

（中國中醫科學院研究生院, 北京 100700）

性激素平衡維護著男性健康，尤以雄激素最為關鍵[1]。血管內皮細胞（vascular endothelial cell,VEC）是血管內膜表面的單層扁平鱗狀上皮細胞，不僅是血液與組織間的生物屏障，也是重要的“內分泌器官”，可合成和釋放多種血管活性物質，調節血管舒縮[2]。VECs損傷是多種慢性疾病的共同病理、生理變化，如心血管疾病、糖尿病、慢性腎病、勃起功能障礙等[2-4]。雄激素受體廣泛分布于血管內皮等組織，因而雄激素可調控VECs穩態和病理過程[5-6]。雄激素降低會損害血管內皮結構與功能，出現內皮卷曲、粗糙、黏連和斷裂，抑制一氧化氮NO合成，引起血管舒張功能下降，導致動脈硬化等心血管疾病、勃起功能障礙等疾病的發生、發展[7-9]。補充雄激素能夠修復內皮損傷[7]，但如果超生理量補充，其內皮保護作用則消失。更有研究表明，補充睪酮反而會降低循環NO代謝物水平[10-11]。因此，探索雄激素影響VECs的效應和內在機制，對于防治相關疾病具有重要意義，本文主要就此問題研究現狀綜述如下。

1 調節炎癥反應

炎癥是導致VECs受損的重要細胞和分子機制之一[12]。雄激素水平降低可引發炎癥反應，補充雄激素能逆轉炎癥反應，減少VECs損傷。FREEMAN等[13]研究表明，與年輕健康大鼠相比，老齡和去勢雄性大鼠血清白細胞介素（Interleukin, IL）家族細胞因子（IL-2、IL-6、IL-10、IL-12和IL-13）、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、干擾素-γ水平升高，補充雄激素后炎癥因子水平下降。一項臨床研究亦表明，睪酮治療具有抗炎作用，可降低性功能減退男性血清腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor α, TNF-α）和IL-1β水平，提高抗炎因子IL-10水平[14]。體外細胞培養研究表明，雄激素能減少TNF-α或脂多糖誘導的血管細胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1）、細胞間黏附分子1（intercellular adhesion molecule-1, ICAM-1）、細胞因子與趨化因子[IL-6、單核細胞趨化蛋白1（monocyte chemoattractant protein 1, MCP-1）、TNF、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子等]，以及細胞分化抗原CD40、Toll樣受體4（toll-like receptor 4, TLR-4）、纖溶酶原激活物抑制劑1、環氧合酶2的表達與釋放，抑制由核因子κB（nuclear factor κB, NF-κB）通路介導的炎癥反應，當同時加入雄激素受體拮抗劑比卡魯胺培養時，其抗炎作用受到抑制[15]。這表明雄激素能抑制內皮細胞炎癥反應，且由雄激素受體介導。但黃明學等[16]研究顯示，生理濃度睪酮能夠降低內皮細胞MCP-1蛋白和基因的表達，加入芳香化酶抑制劑后此作用減弱，而芳香化酶能將睪酮轉化為雌二醇，表明睪酮在VECs內也可轉化為雌激素發揮作用。但有也研究表明，補充雄激素也可能損傷VECs功能，上述研究結果的矛盾可能與內皮細胞來源、供體性別、給藥途徑、性別相關的多信號通路有關[11，17]。

2 調節氧化應激

氧化應激參與損傷VECs[12，18]。一般情況下，細胞內氧化應激與自噬保持相對平衡，基礎自噬降解細胞內受損物質，保護細胞完整，當活性氧（reactive oxygen species, ROS）過多過度激活自噬時，將引起細胞自噬死亡[19]。線粒體自噬是細胞自噬形式之一，由同源性磷酸酶-張力蛋白誘導激酶1/胞質E3泛素連接酶Parkin等通路調控，可吞噬受損的線粒體，限制ROS產生，減少細胞損傷，但當ROS過量產生超過細胞自身抗氧化防御系統時，將損害線粒體功能，導致細胞損傷或死亡[20]。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）是體內重要的抗氧化劑，能清除體內過量的ROS，丙二醛（maleic dialdehyde,MDA）是多不飽和脂肪酸過氧化物代謝產物之一，可引起蛋白質及核酸變性，具有細胞毒性。研究表明，雄激素缺乏小鼠主動脈組織的SOD水平降低，MDA水平升高，導致細胞線粒體DNA損傷，提示雄激素水平下降引發的氧化應激可導致線粒體功能障礙[20-21]。煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH）氧化酶是ROS形成的主要來源，雄激素水平降低會刺激該酶p47phox、p67phox和gp-91phox亞基表達，激活氧化應激，損害細胞間鏈接和促進陰莖海綿體內皮細胞（VECs在陰莖組織的延續）凋亡，而補充睪酮可通過鞘氨醇-1-磷酸受體1/蛋白激酶B（protein kinase B, Akt）/FOXO3a信號通路，抑制ROS產生，保護內皮細胞功能[22]。過氧化氫H2O2可損傷VECs結構，促進細胞衰老和抑制細胞增殖能力，睪酮能夠改善H2O2損傷作用，但雌激素受體拮抗劑可減弱其保護作用，表明睪酮可通過轉變為雌激素，作用于雌激素受體發揮抗氧化效應[23]。雄激素也可通過雄激素受體調節內皮細胞一氧化氮合成酶（endothelial nitric oxide synthase, eNOS）、SOD、過氧化物酶的氧化還原活性，但有研究者認為此調節作用受內皮細胞自身氧化還原狀態影響，呈現雙向性[24]。有研究報道，超生理濃度雄激素會刺激小鼠體內和體外培養VECs中NLRP3炎癥小體產生，促進半胱氨酸蛋白酶-1、IL-1β和線粒體ROS的產生，損害血管舒縮功能[25]。核苷酸結合寡聚結構域樣受體（nucleotidebinding oligomerization domain-like receptors, NLRs）家族成員參與對病原體和炎癥疾病的免疫反應，NLRP3炎癥小體作為其典型成員，可能為超生理量雄激素VECs損害作用的有效靶點。以上研究或許可解釋雄激素對心血管疾病的爭議作用，也提示臨床使用應注意劑量規范。

3 影響細胞增殖、凋亡與遷移

雄激素可調節VECs和內皮祖細胞（endothelial progenitor cell, EPC）增殖與凋亡。血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）是一種促血管生成因子，可誘導內皮細胞分裂與移行，抑制細胞凋亡。CAI等[26]研究表明，二氫睪酮（Dihydrotestosterone, DHT）能刺激內皮細胞VEGF和細胞周期蛋白基因表達，促進VECs增殖。睪酮和DHT能結合一種膜雄激素受體鋅鐵調控轉運蛋白激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidyl inositol 3-kinase, PI3K）/Akt/細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase, ERK）通路，促進細胞周期蛋白Cyclin D1表達和細胞增殖[27]。此外，雄激素前體脫氫表雄酮可結合G蛋白耦聯雄激素膜受體，磷酸化Erk1/2，活化的Erk1/2快速核移位，進而磷酸化轉錄因子核p90核糖體S6激酶，促進細胞增殖[28]。魏俊秀等[29]研究表明，脫氫表雄酮亦可通過Erk1/2和C-Jun氨基酸末端激酶通路，抑制內質網應激，發揮促內皮細胞增殖和抗內皮細胞凋亡作用。EPCs促進受損VECs再生是內皮修復機制之一[30]，而雄激素可促進EPCs增殖。FORESTA等[31]研究表明，與健康者相比，低促性腺激素性性腺功能減退患者循環祖細胞（progenitor cell, PC）與EPCs數量明顯降低，睪酮替代治療可明顯提高患者血清睪酮水平與循環PCs和EPCs數量，一項臨床研究也得到了類似結果[32]。EPCs廣泛表達雄激素受體，睪酮通過雄激素受體發揮作用，促進PCs和EPCs增殖、遷移和集群，修復受損的內皮[33]。LIU等[34]研究結果與之相符，DHT增加了EPCs的增殖活性和黏附能力，其可能機制是DHT激活PI3K/Akt信號通路。LAM等[35]研究同樣表明，DHT通過VEGF及其受體和PI3K/Akt信號通路，促進EPCs增殖和血管新生。雄激素能促進血管內皮細胞遷移，修復受損部位內皮。睪酮能通過雄激素受體和Rho相關激酶2途徑，促進內皮細胞膜突蛋白表達，進一步推動肌動蛋白纖維與細胞質膜產生聯系，形成特殊膜結構，促進內皮細胞移位，修復受損處血管內皮[36]。但有體外實驗證明，超生理水平的睪酮可抑制內皮細胞的增殖與遷移[37]。ERK是多種促增殖信號轉導的關鍵節點與通路，Rho/ROCK是血管生成重要信號通路，PI3K/Akt信號通路對調控細胞存活、營養代謝、生長、增殖、凋亡等具有重要作用，這三者可能是以上雄激素發揮促增殖、遷移及黏附作用的重要途徑[29，36，38]。

4 調節血脂代謝

雄激素可調節血脂代謝，影響VECs功能。低血清雄激素水平是男性性腺功能減退基本特征，此類患者常伴有血脂異常，給予性功能減退男性睪酮替代治療，可改善血脂代謝，降低總膽固醇（total cholesterol, TC）、低密度脂蛋白膽固醇（low-density lipoprotein cholesterol, LDL-C）和高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol, HDL-C）[39-40]。另一項研究顯示睪酮替代治療可升高HDL-C，其變化與上述幾項研究不符，可能是由于該研究中患者同時合并2型糖尿病，體內碳水化合物代謝更為復雜[41]。HDL-C具有抗炎、抗氧化和內皮細胞保護作用[42]，睪酮替代治療如何影響其血清水平值得進一步探究。歸崎峰等[43]開展的動物研究表明，雄激素水平降低導致雄兔血清LDL-C、TC、TG升高，HDL-C下降，補充睪酮糾正了血脂紊亂，同時修復了受損的動脈內皮細胞，促使VECs排列規則，趨于平滑，并表現出劑量依賴效應。這證明雄激素可調節血脂代謝保護VECs。血脂代謝異?？赡芡ㄟ^氧化應激、炎癥反應等途徑抑制VECs產生NO，降低其增殖、遷移和對血管舒張劑的反應性，促進其衰老、凋亡和對血管收縮劑的反應性，最終造成VECs功能紊亂[44]。VECs表面表達凝集素樣氧化低密度脂蛋白受體-1，可促進細胞攝取氧化低密度脂蛋白和電負性低密度脂蛋白，進而損傷內皮功能[45]。氧化低密度脂蛋白可促進VECs表達ICAM-1和VCAM-1，促使免疫細胞黏附損傷血管壁，亦可通過Rho/ROCK通路抑制內皮eNOS/NO途徑，高密度脂蛋白則具有相反的有益作用[42，44]。因此，雄激素與血脂代謝及其在VECs調控中的作用需持續研究，以更好地指導臨床診療。此外，RUAMYOD等[46]研究表明，雄激素可作用于VECs細胞膜雄激素受體，增強細胞小電導和大電導Ca2+激活的K+電流，升高胞內Ca2+濃度，并認為Ca2+濃度升高增強了eNOS活性，促進NO合成與釋放，最終介導血管舒張，表明雄激素可影響VECs內外離子交換。

5 總結與展望

綜上所述，雄激素通過結合雄激素受體發揮大部分生理作用，也可轉化為雌激素，與雌激素受體結合影響VECs功能，其主要途徑為調節炎癥反應、氧化應激、細胞增殖、凋亡及遷移，以及血脂代謝，具有復雜的調節通路，如PI3K/Akt、ERK、Rho/ROCK、NF-κB、eNOS/NO通路等。生理濃度雄激素可發揮VECs保護作用，異常水平雄激素將對VECs產生損害作用。男性體內雄激素絕大部分由生殖腺（睪丸）合成與分泌，是決定男性特征的最重要物質，VECs遍布人體血液循環系統，上述研究結果表明，雄激素可影響VECs功能，而VECs損傷是心血管、糖尿病并發癥、慢性腎病等多種慢性疾病起始因素，提示生殖功能或許是影響整體健康的關鍵。同時，VECs損傷是勃起功能障礙危險因素[47]，VECs參與組成血睪屏障，其損傷會影響生精小管與睪丸間質物質交換，導致生精障礙，提示雄激素與VECs關系對男性生殖健康亦十分重要。本文以男性雄激素切入，梳理雄激素影響VECs的作用機制，持續深入研究將有助于豐富相關疾病治療方法與干預措施。