男性雄激素影响血管内皮细胞机制的研究进展*

邹和德，陈文康，赵家有

（中国中医科学院研究生院, 北京 100700）

性激素平衡维护着男性健康，尤以雄激素最为关键[1]。血管内皮细胞（vascular endothelial cell,VEC）是血管内膜表面的单层扁平鳞状上皮细胞，不仅是血液与组织间的生物屏障，也是重要的“内分泌器官”，可合成和释放多种血管活性物质，调节血管舒缩[2]。VECs损伤是多种慢性疾病的共同病理、生理变化，如心血管疾病、糖尿病、慢性肾病、勃起功能障碍等[2-4]。雄激素受体广泛分布于血管内皮等组织，因而雄激素可调控VECs稳态和病理过程[5-6]。雄激素降低会损害血管内皮结构与功能，出现内皮卷曲、粗糙、黏连和断裂，抑制一氧化氮NO合成，引起血管舒张功能下降，导致动脉硬化等心血管疾病、勃起功能障碍等疾病的发生、发展[7-9]。补充雄激素能够修复内皮损伤[7]，但如果超生理量补充，其内皮保护作用则消失。更有研究表明，补充睾酮反而会降低循环NO代谢物水平[10-11]。因此，探索雄激素影响VECs的效应和内在机制，对于防治相关疾病具有重要意义，本文主要就此问题研究现状综述如下。

1 调节炎症反应

炎症是导致VECs受损的重要细胞和分子机制之一[12]。雄激素水平降低可引发炎症反应，补充雄激素能逆转炎症反应，减少VECs损伤。FREEMAN等[13]研究表明，与年轻健康大鼠相比，老龄和去势雄性大鼠血清白细胞介素（Interleukin, IL）家族细胞因子（IL-2、IL-6、IL-10、IL-12和IL-13）、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、干扰素-γ水平升高，补充雄激素后炎症因子水平下降。一项临床研究亦表明，睾酮治疗具有抗炎作用，可降低性功能减退男性血清肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor α, TNF-α）和IL-1β水平，提高抗炎因子IL-10水平[14]。体外细胞培养研究表明，雄激素能减少TNF-α或脂多糖诱导的血管细胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1）、细胞间黏附分子1（intercellular adhesion molecule-1, ICAM-1）、细胞因子与趋化因子[IL-6、单核细胞趋化蛋白1（monocyte chemoattractant protein 1, MCP-1）、TNF、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子等]，以及细胞分化抗原CD40、Toll样受体4（toll-like receptor 4, TLR-4）、纤溶酶原激活物抑制剂1、环氧合酶2的表达与释放，抑制由核因子κB（nuclear factor κB, NF-κB）通路介导的炎症反应，当同时加入雄激素受体拮抗剂比卡鲁胺培养时，其抗炎作用受到抑制[15]。这表明雄激素能抑制内皮细胞炎症反应，且由雄激素受体介导。但黄明学等[16]研究显示，生理浓度睾酮能够降低内皮细胞MCP-1蛋白和基因的表达，加入芳香化酶抑制剂后此作用减弱，而芳香化酶能将睾酮转化为雌二醇，表明睾酮在VECs内也可转化为雌激素发挥作用。但有也研究表明，补充雄激素也可能损伤VECs功能，上述研究结果的矛盾可能与内皮细胞来源、供体性别、给药途径、性别相关的多信号通路有关[11，17]。

2 调节氧化应激

氧化应激参与损伤VECs[12，18]。一般情况下，细胞内氧化应激与自噬保持相对平衡，基础自噬降解细胞内受损物质，保护细胞完整，当活性氧（reactive oxygen species, ROS）过多过度激活自噬时，将引起细胞自噬死亡[19]。线粒体自噬是细胞自噬形式之一，由同源性磷酸酶-张力蛋白诱导激酶1/胞质E3泛素连接酶Parkin等通路调控，可吞噬受损的线粒体，限制ROS产生，减少细胞损伤，但当ROS过量产生超过细胞自身抗氧化防御系统时，将损害线粒体功能，导致细胞损伤或死亡[20]。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）是体内重要的抗氧化剂，能清除体内过量的ROS，丙二醛（maleic dialdehyde,MDA）是多不饱和脂肪酸过氧化物代谢产物之一，可引起蛋白质及核酸变性，具有细胞毒性。研究表明，雄激素缺乏小鼠主动脉组织的SOD水平降低，MDA水平升高，导致细胞线粒体DNA损伤，提示雄激素水平下降引发的氧化应激可导致线粒体功能障碍[20-21]。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH）氧化酶是ROS形成的主要来源，雄激素水平降低会刺激该酶p47phox、p67phox和gp-91phox亚基表达，激活氧化应激，损害细胞间链接和促进阴茎海绵体内皮细胞（VECs在阴茎组织的延续）凋亡，而补充睾酮可通过鞘氨醇-1-磷酸受体1/蛋白激酶B（protein kinase B, Akt）/FOXO3a信号通路，抑制ROS产生，保护内皮细胞功能[22]。过氧化氢H2O2可损伤VECs结构，促进细胞衰老和抑制细胞增殖能力，睾酮能够改善H2O2损伤作用，但雌激素受体拮抗剂可减弱其保护作用，表明睾酮可通过转变为雌激素，作用于雌激素受体发挥抗氧化效应[23]。雄激素也可通过雄激素受体调节内皮细胞一氧化氮合成酶（endothelial nitric oxide synthase, eNOS）、SOD、过氧化物酶的氧化还原活性，但有研究者认为此调节作用受内皮细胞自身氧化还原状态影响，呈现双向性[24]。有研究报道，超生理浓度雄激素会刺激小鼠体内和体外培养VECs中NLRP3炎症小体产生，促进半胱氨酸蛋白酶-1、IL-1β和线粒体ROS的产生，损害血管舒缩功能[25]。核苷酸结合寡聚结构域样受体（nucleotidebinding oligomerization domain-like receptors, NLRs）家族成员参与对病原体和炎症疾病的免疫反应，NLRP3炎症小体作为其典型成员，可能为超生理量雄激素VECs损害作用的有效靶点。以上研究或许可解释雄激素对心血管疾病的争议作用，也提示临床使用应注意剂量规范。

3 影响细胞增殖、凋亡与迁移

雄激素可调节VECs和内皮祖细胞（endothelial progenitor cell, EPC）增殖与凋亡。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）是一种促血管生成因子，可诱导内皮细胞分裂与移行，抑制细胞凋亡。CAI等[26]研究表明，二氢睾酮（Dihydrotestosterone, DHT）能刺激内皮细胞VEGF和细胞周期蛋白基因表达，促进VECs增殖。睾酮和DHT能结合一种膜雄激素受体锌铁调控转运蛋白激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidyl inositol 3-kinase, PI3K）/Akt/细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase, ERK）通路，促进细胞周期蛋白Cyclin D1表达和细胞增殖[27]。此外，雄激素前体脱氢表雄酮可结合G蛋白耦联雄激素膜受体，磷酸化Erk1/2，活化的Erk1/2快速核移位，进而磷酸化转录因子核p90核糖体S6激酶，促进细胞增殖[28]。魏俊秀等[29]研究表明，脱氢表雄酮亦可通过Erk1/2和C-Jun氨基酸末端激酶通路，抑制内质网应激，发挥促内皮细胞增殖和抗内皮细胞凋亡作用。EPCs促进受损VECs再生是内皮修复机制之一[30]，而雄激素可促进EPCs增殖。FORESTA等[31]研究表明，与健康者相比，低促性腺激素性性腺功能减退患者循环祖细胞（progenitor cell, PC）与EPCs数量明显降低，睾酮替代治疗可明显提高患者血清睾酮水平与循环PCs和EPCs数量，一项临床研究也得到了类似结果[32]。EPCs广泛表达雄激素受体，睾酮通过雄激素受体发挥作用，促进PCs和EPCs增殖、迁移和集群，修复受损的内皮[33]。LIU等[34]研究结果与之相符，DHT增加了EPCs的增殖活性和黏附能力，其可能机制是DHT激活PI3K/Akt信号通路。LAM等[35]研究同样表明，DHT通过VEGF及其受体和PI3K/Akt信号通路，促进EPCs增殖和血管新生。雄激素能促进血管内皮细胞迁移，修复受损部位内皮。睾酮能通过雄激素受体和Rho相关激酶2途径，促进内皮细胞膜突蛋白表达，进一步推动肌动蛋白纤维与细胞质膜产生联系，形成特殊膜结构，促进内皮细胞移位，修复受损处血管内皮[36]。但有体外实验证明，超生理水平的睾酮可抑制内皮细胞的增殖与迁移[37]。ERK是多种促增殖信号转导的关键节点与通路，Rho/ROCK是血管生成重要信号通路，PI3K/Akt信号通路对调控细胞存活、营养代谢、生长、增殖、凋亡等具有重要作用，这三者可能是以上雄激素发挥促增殖、迁移及黏附作用的重要途径[29，36，38]。

4 调节血脂代谢

雄激素可调节血脂代谢，影响VECs功能。低血清雄激素水平是男性性腺功能减退基本特征，此类患者常伴有血脂异常，给予性功能减退男性睾酮替代治疗，可改善血脂代谢，降低总胆固醇（total cholesterol, TC）、低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol, LDL-C）和高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol, HDL-C）[39-40]。另一项研究显示睾酮替代治疗可升高HDL-C，其变化与上述几项研究不符，可能是由于该研究中患者同时合并2型糖尿病，体内碳水化合物代谢更为复杂[41]。HDL-C具有抗炎、抗氧化和内皮细胞保护作用[42]，睾酮替代治疗如何影响其血清水平值得进一步探究。归崎峰等[43]开展的动物研究表明，雄激素水平降低导致雄兔血清LDL-C、TC、TG升高，HDL-C下降，补充睾酮纠正了血脂紊乱，同时修复了受损的动脉内皮细胞，促使VECs排列规则，趋于平滑，并表现出剂量依赖效应。这证明雄激素可调节血脂代谢保护VECs。血脂代谢异常可能通过氧化应激、炎症反应等途径抑制VECs产生NO，降低其增殖、迁移和对血管舒张剂的反应性，促进其衰老、凋亡和对血管收缩剂的反应性，最终造成VECs功能紊乱[44]。VECs表面表达凝集素样氧化低密度脂蛋白受体-1，可促进细胞摄取氧化低密度脂蛋白和电负性低密度脂蛋白，进而损伤内皮功能[45]。氧化低密度脂蛋白可促进VECs表达ICAM-1和VCAM-1，促使免疫细胞黏附损伤血管壁，亦可通过Rho/ROCK通路抑制内皮eNOS/NO途径，高密度脂蛋白则具有相反的有益作用[42，44]。因此，雄激素与血脂代谢及其在VECs调控中的作用需持续研究，以更好地指导临床诊疗。此外，RUAMYOD等[46]研究表明，雄激素可作用于VECs细胞膜雄激素受体，增强细胞小电导和大电导Ca2+激活的K+电流，升高胞内Ca2+浓度，并认为Ca2+浓度升高增强了eNOS活性，促进NO合成与释放，最终介导血管舒张，表明雄激素可影响VECs内外离子交换。

5 总结与展望

综上所述，雄激素通过结合雄激素受体发挥大部分生理作用，也可转化为雌激素，与雌激素受体结合影响VECs功能，其主要途径为调节炎症反应、氧化应激、细胞增殖、凋亡及迁移，以及血脂代谢，具有复杂的调节通路，如PI3K/Akt、ERK、Rho/ROCK、NF-κB、eNOS/NO通路等。生理浓度雄激素可发挥VECs保护作用，异常水平雄激素将对VECs产生损害作用。男性体内雄激素绝大部分由生殖腺（睾丸）合成与分泌，是决定男性特征的最重要物质，VECs遍布人体血液循环系统，上述研究结果表明，雄激素可影响VECs功能，而VECs损伤是心血管、糖尿病并发症、慢性肾病等多种慢性疾病起始因素，提示生殖功能或许是影响整体健康的关键。同时，VECs损伤是勃起功能障碍危险因素[47]，VECs参与组成血睾屏障，其损伤会影响生精小管与睾丸间质物质交换，导致生精障碍，提示雄激素与VECs关系对男性生殖健康亦十分重要。本文以男性雄激素切入，梳理雄激素影响VECs的作用机制，持续深入研究将有助于丰富相关疾病治疗方法与干预措施。