農(nóng)淄心 潘志強(qiáng)

(上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海 201203)

睪酮(Testosterone)是體內(nèi)重要的雄激素，研究表明人體95%的睪酮由睪丸間質(zhì)細(xì)胞(Leydig cell，LC)合成與分泌，腎上腺、腎臟與卵巢等器官也會(huì)分泌少量睪酮。睪酮可通過雄激素受體對(duì)靶器官造成影響，雄激素受體廣泛分布于生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)相應(yīng)的組織細(xì)胞中，因此血清睪酮水平對(duì)于維持各臟腑組織器官正常生理活動(dòng)和人體精神活動(dòng)有重要意義[1]。睪酮合成與分泌的異常會(huì)引起性腺功能減退等，并增加患2型糖尿病和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)，且與肥胖、代謝綜合癥有明顯聯(lián)系，還可誘發(fā)骨質(zhì)疏松癥，抑郁癥及多囊卵巢綜合征等。因此，維持生理水平的睪酮具有重要的意義。

LC從胎兒至成人發(fā)育過程中，呈現(xiàn)典型的曲線特征，胎兒睪丸間質(zhì)細(xì)胞(fetal Leydig cell，F(xiàn)LC)能產(chǎn)生在胎兒期分化雄性特征所必需的高水平雄激素，產(chǎn)后睪酮隨FLC數(shù)量下降，于產(chǎn)后早期達(dá)到最低點(diǎn)。隨LC的發(fā)育，從青春期開始睪酮逐漸增加至高水平直到老年[2]。LC的分化周期及睪酮合成分泌量的變化，即男子發(fā)育與衰老的周期變化與《上古天真論》中提及的“天癸”可能具有相關(guān)性。中老年人因“天癸竭”常表現(xiàn)出腎虛證，疾病狀態(tài)下腎精虧虛則更為凸顯，溫補(bǔ)腎陽中藥是改善腎陽虛證的有效天然類藥物。本文著重從溫補(bǔ)腎陽中藥促進(jìn)睪丸間質(zhì)細(xì)胞睪酮生成進(jìn)行綜述。

1 睪酮的合成過程及其分泌的調(diào)控因素

1.1睪酮的合成生化過程 睪酮的合成原料是膽固醇，在類固醇急性調(diào)節(jié)蛋白(steroidogenic acute regulatory，StAR)的調(diào)控下，通過線粒體外膜進(jìn)入線粒體內(nèi)膜，其中參與協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)的StarD家族蛋白有類似馬達(dá)蛋白的作用。膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體內(nèi)膜后，再經(jīng)細(xì)胞色素P450家族11A1(cytochrome P450 family 11 subfamily A member 1，CYP11A1)編碼的膽固醇側(cè)鏈裂解酶P450scc，裂解膽固醇側(cè)鏈成為孕烯醇酮(pregnenolone，PREG)，經(jīng)Δ5或Δ4途徑轉(zhuǎn)變?yōu)椴G酮。Δ5途徑也稱經(jīng)典途徑，即PREG轉(zhuǎn)化為17α-羥基孕烯醇酮(17α-hydroxypregnenolone，17OH-PREG)后轉(zhuǎn)化為脫氫表雄酮(Dehydroepiandrosterone，DHEA)，再轉(zhuǎn)化為雄烯二酮(androstenedione)，最后經(jīng)3β-羥基類固醇脫氫酶(3β-hydroxysteroid dehydrogenase，3β-HSD)催化轉(zhuǎn)變?yōu)椴G酮。Δ4途徑，即PREG經(jīng)線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的3βHSD催化而轉(zhuǎn)化為孕酮(progesterone)，孕酮在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)被細(xì)胞色素P450類固醇17-α-單加氧酶(cytochrome P450 steroid 17-α-monooxygenase,CYP17A1)編碼的P450c17α羥化酶轉(zhuǎn)化為17α-羥孕酮(17-α-hydoxyprogesterone)后，轉(zhuǎn)化為雄烯二酮最后轉(zhuǎn)變?yōu)椴G酮[2-5]。

酶在睪酮的合成過程中發(fā)揮著重要作用，細(xì)胞色素P450(cytochrome P450，CYP450)和羥基類固醇脫氫酶(hydroxysteroid dehydrogenase，HSD)是所有類固醇合成必需的酶。CYP450在類固醇的代謝中是重要的催化劑，CYP11A1編碼的P450scc是類固醇合成的限速酶，CYP17A1其編碼P450c17酶，同時(shí)表現(xiàn)出17α羥化酶活性和17,20裂解酶活性。此外P450氧化還原酶(cytochrome P450 oxidoreductase，POR)輔助蛋白也參與CYP17A1催化的各步驟，細(xì)胞色素b5(cytochrome b5，CYB5A)作為氧化還原供體參與CYP17A1作用過程[6]，增強(qiáng)其反應(yīng)速率。另外，鐵氧還蛋白1(ferredoxin 1，F(xiàn)DX1)和鐵氧還蛋白還原酶(ferredoxin reductase,FDXR)能促進(jìn)細(xì)胞色素P450的反應(yīng)[7]。17β-羥基類固醇脫氫酶(17beta-Hydroxysteroid dehydrogenases，17β-HSDs)是一類氧化還原酶，其中17β-HSD2、17β-HSD3、17β-HSD4、AKR1C3等通過催化類固醇生物合成的最終步驟，能在雄激素類固醇代謝中發(fā)揮關(guān)鍵作用[8]。細(xì)胞質(zhì)磺酶(sulfotransferase 2A1，SULT2A1)可將DHEA硫酸化并輸送至循環(huán)中，由于睪丸中缺乏SULT2A1，睪丸中的睪酮合成循Δ5途徑由DHEA轉(zhuǎn)變?yōu)椴G酮。睪酮經(jīng)5α還原酶(5α-reductase,SRD5A)作用后轉(zhuǎn)化成雙氫睪酮能產(chǎn)生更強(qiáng)的效果[9]。

一些轉(zhuǎn)錄因子能通過調(diào)節(jié)類固醇合成酶及蛋白，如P450scc、P450c17、3β-HSD、StAR及高密度脂蛋白受體(Scavenger receptor BI，SRBI)等基因表達(dá)調(diào)控類固醇合成，包括類固醇生成因子(steroidogenic factor-1，SF-1)、Nur77類受體、過氧化物酶體增值激活受體γ、芳香烴受體、環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)應(yīng)答元件結(jié)合蛋白以及GATA因子。另外核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)、花生四烯酸、磷酸酯酶、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子α等均能影響睪酮的合成[10]。

1.2調(diào)控睪酮合成與分泌的因素 LC分泌睪酮受下丘腦-腺垂體調(diào)控，下丘腦分泌促性腺激素釋放激素(gonadotrophin-releasing hormone，GnRH)，調(diào)節(jié)腺垂體的卵泡刺激素(Follicle-Stimulating Hormone，F(xiàn)SH)及促黃體生成素(Luteinizing Hormone，LH)。FSH作用于支持細(xì)胞分泌雄激素結(jié)合蛋白，LH作用于LC調(diào)節(jié)雄激素的合成。并與LC細(xì)胞表面膜上的受體結(jié)合，再與G蛋白偶聯(lián)，激活腺苷酸環(huán)化酶。腺苷酸環(huán)化酶促使腺苷三磷酸轉(zhuǎn)變成cAMP，由此激活了cAMP依賴的蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)。PKA通過特異的絲氨酸和蘇氨酸殘基的磷酸化，促進(jìn)類固醇激素生成酶如StAR的表達(dá)。cAMP和Ca2+是LH通路的第二信使，Ca2+又可以激活cAMP[5]。此外，甲狀腺激素(T3)對(duì)睪酮產(chǎn)生有直接刺激作用，干細(xì)胞因子和苗勒管抑制物，INSL3及IGF-I等激素及細(xì)胞因子也影響睪酮合成與分泌[11]。

2 補(bǔ)腎陽中藥及其活性成分對(duì)睪酮分泌的影響

2.1淫羊藿 淫羊藿別名仙靈脾，性溫，味辛、甘，歸肝、腎經(jīng)。具有溫腎陽、強(qiáng)筋骨、祛風(fēng)濕之功效。主治陽痿遺精，筋骨萎軟，風(fēng)濕痹痛，麻木拘攣，以及更年期高血壓等。淫羊藿苷是淫羊藿莖葉中提取的總黃酮，是淫羊藿發(fā)揮作用的主要成分。大量研究表明淫羊藿苷有類似睪酮的作用，對(duì)比連續(xù)7天注射丙酸睪丸甾酮的環(huán)磷酰胺處理后大鼠，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷能增加血清睪酮水平，上調(diào)LH和FSH，穩(wěn)定血清骨鈣素并降低抗酒石酸性磷酸酶水平，能抑制陰莖海綿體平滑肌細(xì)胞凋亡程度，有類似于睪酮的特性[12]。

在男性生殖系統(tǒng)，氧化應(yīng)激反應(yīng)或異常的細(xì)胞凋亡，可能致細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能上的變化，引起雄激素合成減少。其中Fas和NF-κB在LC凋亡過程中起到關(guān)鍵作用[13]。輻射可通過激活Fas因子促使LC凋亡，而淫羊藿苷對(duì)大鼠LC在γ射線照射下具有保護(hù)作用[14]。同時(shí)能改善睪丸生精小管結(jié)構(gòu)、減少生殖細(xì)胞凋亡、促進(jìn)精子發(fā)生和LC分泌睪酮，降低GnRH在正中隆起的蓄集[15]，還可能通過上調(diào)衰老大鼠睪丸組織基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)MMP-2、MMP-9表達(dá)水平實(shí)現(xiàn)對(duì)睪丸損傷的保護(hù)作用[16]。NF-κB是炎癥與細(xì)胞凋亡中必不可少的轉(zhuǎn)錄因子，淫羊藿可以通過抑制TLR4/MD-2復(fù)合物介導(dǎo)的MAPK和NF-κB信號(hào)通路，表現(xiàn)出抗炎作用[17]。淫羊藿總黃酮可通過促進(jìn)AMPK磷酸化，上調(diào)SIRT1蛋白表達(dá)，抑制NF-κB乙酰化水平及其轉(zhuǎn)錄活性，減少炎癥相關(guān)因子IL-1β、TNFα的表達(dá)，減輕自然衰老大鼠睪丸組織炎癥反應(yīng)[18]。在D-半乳糖致衰老模型中，淫羊藿苷能下調(diào)丙二醛水平改善氧化應(yīng)激狀態(tài)，增加睪丸組織超氧化物歧化酶、乳酸脫氫酶、酸性磷酸酶和谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶活性，提高睪丸抗氧化能力，明顯提升血清睪酮水平[19]。

淫羊藿苷可通過調(diào)節(jié)相關(guān)的mRNA及蛋白實(shí)現(xiàn)促進(jìn)睪酮的合成與分泌，提高血清睪酮水平。其可能通過mRNA表達(dá)調(diào)控注入外周型苯并二氮卓受體(PBR)和StAR的基因促進(jìn)睪酮的產(chǎn)生[20]。腎陽虛小鼠血清睪酮含量，性腺雄激素受體mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)與正常小鼠相比均有所下降，而淫羊藿苷能夠抑制其下降，緩解腎陽虛癥狀[21]。另外淫羊藿苷可以提高衰老大鼠腎上腺皮質(zhì)維生素D活化與作用水平同時(shí)增加衰老大鼠腎上腺皮質(zhì)性激素相關(guān)基因如CYP24A1、CYP27B1、CYP19A1、CYP17A1表達(dá)與生成，上調(diào)衰老大鼠血清DHEA、睪酮水平[22]。

此外，雌激素對(duì)雄性生殖系統(tǒng)發(fā)育和功能的維持起到重要的作用，1/3的內(nèi)源性雌激素也在LC通過P450arom作用由雄激素轉(zhuǎn)換而來。淫羊藿苷可通過增加LC中部分上調(diào)雌激素合成的關(guān)鍵酶P450arom活性，促進(jìn)雌激素(Estradiol，E2)合成有效阻止轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1對(duì)LC的損傷，并改善LC細(xì)胞間縫隙連接通訊功能功能，從而起到對(duì)LC的保護(hù)作用[23]。

2.2菟絲子 菟絲子，性平，味辛、甘，歸腎、肝、脾經(jīng)。有補(bǔ)陽益陰、滋補(bǔ)肝腎、固精縮尿、安胎、明目、止瀉之功效。菟絲子黃酮為其發(fā)揮作用的主要成分，多項(xiàng)研究表明菟絲子黃酮具有維持睪酮分泌穩(wěn)定并具有保護(hù)生殖損傷的作用。長(zhǎng)時(shí)間大運(yùn)動(dòng)量訓(xùn)練會(huì)造成的運(yùn)動(dòng)性低血睪酮癥，補(bǔ)充菟絲子可以減輕大鼠血睪酮受高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)量的影響，維持正常水平，降低皮質(zhì)酮的產(chǎn)生，維持體內(nèi)糖皮質(zhì)激素在正常范圍，從而提高抗疲勞能力[24]。

有研究表明雷公藤多苷因其生殖毒性可使幼年雄性大鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞P450scc表達(dá)下降及血清睪酮水平降低，菟絲子黃酮干預(yù)后可明顯提高P450scc的mRNA表達(dá)水平，提高EGF的mRNA及EGF蛋白表達(dá)量，從而提升血清睪酮水平，保護(hù)雷公藤多苷所致的雄性幼鼠生殖損傷[25-26]。雙酚A具有擬雌激素和抗雄激素作用能干擾LC激素分泌，降低CYP11A1、3β-HSD、17β-HSD和CYP17A1的表達(dá)。菟絲子黃酮對(duì)雙酚A致小鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞睪酮和黃體生成素的分泌異常具有明顯的保護(hù)作用[27]。

2.3肉蓯蓉 肉蓯蓉，性溫，味甘、咸。歸腎、大腸經(jīng)。具有補(bǔ)腎陽，益精血，潤腸通便的功效。用于陽痿，不孕，腰膝酸軟，筋骨無力，腸燥便秘等癥狀。肉蓯蓉粗提物的雄性激素樣作用[28]，肉蓯蓉中含有甜菜堿和麥角甾甙(毛蕊花糖苷)，均可增加精囊前列腺等副性器官的重量，顯示了雄激素樣作用，且無胸腺萎縮的副作用。甜菜堿和麥角甾甙可能是肉蓯蓉雄性激素樣作用的主要活性成分。此外，力竭運(yùn)動(dòng)會(huì)引起大鼠血清睪酮下降，肉蓯蓉可以減輕血睪酮受高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)量的影響，維持在正常生理水平[29]。肉蓯蓉還可以拮抗雷公藤的生殖毒性，調(diào)控睪酮激素水平，提高受孕率[30]，具有提升睪酮及尿17羥皮質(zhì)醇含量，下調(diào)尿HCG，改善雷公藤多苷對(duì)雄鼠生殖系統(tǒng)的抑制作用[31]。

2.4其他溫補(bǔ)腎陽中藥 此外，巴戟天、鎖陽、陽起石、杜仲和補(bǔ)骨脂等溫補(bǔ)腎陽中藥對(duì)睪酮的合成與分泌也有調(diào)節(jié)作用[32]。杜仲性溫、味甘，歸肝、腎經(jīng)。具有補(bǔ)肝益腎、強(qiáng)筋健骨、安胎的功效。杜仲水提液能通過下調(diào)caspase9的表達(dá)，降低幼鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)其增殖，提高其合成睪酮的能力[33]。巴戟天，性甘、溫，歸心、腎經(jīng)。能保護(hù)小鼠LC免受氧化應(yīng)激作用，提升睪酮產(chǎn)生水平，并且能清除DPPH自由基，增加過氧化氫酶活性[34]。鎖陽，性甘、溫，歸脾、腎、大腸經(jīng)。其水提物能提升血清睪酮濃度從而改善精子質(zhì)量，且低中高劑量組均效果顯著無明顯劑量依賴性[35]。補(bǔ)骨脂性溫，味辛，具有補(bǔ)腎助陽、固精縮尿、溫脾止瀉、納氣平喘之功。補(bǔ)骨脂素可調(diào)節(jié)CYP450酶的mRNA表達(dá)量，下調(diào)CYP2D1和CYP2E1，顯著上調(diào)CYP1A2和CYP3A1[36]。

3 討論

腎陽是人體生命活動(dòng)的原動(dòng)力，具有溫煦、推動(dòng)的作用。既往有大量研究[37]表明腎陽虛證與下丘腦-垂體-靶腺(性腺、甲狀腺、腎上腺)軸的功能有關(guān)，具有多靶腺功能紊亂的特點(diǎn)。各腺體功能的減退均在腎陽虛證的主要癥狀中均有明顯體現(xiàn)。大量“腎本質(zhì)”研究表明，中醫(yī)的腎功能涉及下丘腦-垂體-性腺軸，可以認(rèn)為性腺及性激素對(duì)于腎虛證有高度相關(guān)性。睪酮是體內(nèi)重要的性激素，其缺乏常引起男性性腺功能減退癥，除血清睪酮水平下降外，常伴有性欲減退、骨質(zhì)疏松、性功能障礙，甚至抑郁癥等與腎虛證相似的臨床表現(xiàn)?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)中常用睪酮替代療法，即給甲基睪酮和丙酸睪酮等外源性睪酮。但外源性睪酮及其代謝產(chǎn)物雌激素會(huì)抑制下丘腦產(chǎn)生GnRH和垂體產(chǎn)生LH，進(jìn)而抑制睪丸自身睪酮的產(chǎn)生。同時(shí)也存在如男性乳腺癌、前列腺癌等睪酮替代療法的禁忌癥[38]。溫補(bǔ)腎陽中藥如淫羊藿，憑借其類雄激素作用在這類疾病的治療中往往能取到較好的效果，其改善腎陽虛癥狀的關(guān)鍵，可能是通過上調(diào)類固醇生成必須的酶，同時(shí)上調(diào)了性腺和腎上腺的類固醇的產(chǎn)量，此外還能通過減少氧化應(yīng)激和炎癥等保護(hù)生殖系統(tǒng)，這是一般的睪酮替代療法所不能的。

睪酮合成與分泌受多種因素的調(diào)控，溫補(bǔ)腎陽中藥及其主要成分如淫羊藿苷對(duì)于調(diào)節(jié)睪酮分泌的作用已較為明確，但其具體機(jī)制尚未完善，還需進(jìn)一步了解這類藥物分別對(duì)于調(diào)節(jié)睪酮合成與分泌過程中關(guān)鍵的基因、酶和轉(zhuǎn)錄因子等物質(zhì)如，StRA、CYP11A1、CYP17A1、3β-HSD、17β-HSD、SF-1等產(chǎn)生的意義。既往的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究可以看出淫羊藿等溫補(bǔ)腎陽中藥能上調(diào)如CYP17A1等的活性，但具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步闡明。

此外，腎上腺也是人體類固醇生成的主要場(chǎng)所，腎上腺源性的DHEA和通過SULT2A1產(chǎn)生的DHEAS甚至被認(rèn)為是循環(huán)中最豐富的雄激素[39]，而睪酮也可能與腎上腺源性類固醇存在因果關(guān)系[40]，因此可能還需比較評(píng)估在腎陽虛證不同癥狀下，腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞與睪丸間質(zhì)細(xì)胞受溫補(bǔ)腎陽中藥調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的雄激素對(duì)于腎陽虛證的改善作用是否存在明顯量效差異及先后關(guān)系，從而推斷不同的腎陽虛證主癥中，溫補(bǔ)腎陽中藥主要調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，這些均有待進(jìn)一步的研究。

臨床中存在一些先天性類固醇合成酶缺乏病，如17β-HSD3缺乏造成的性發(fā)育障礙[41]以及3β-HSD2缺乏造成的先天性腎上腺皮質(zhì)增生和早熟[42]等，若溫補(bǔ)腎陽中藥及其主要成分能促使相關(guān)蛋白表達(dá)，調(diào)節(jié)體內(nèi)類固醇合成分泌，拓寬溫補(bǔ)腎陽中藥的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于這些患者而言將會(huì)有更多的治療方案可供選擇。此外，因雄激素合成能力下降導(dǎo)致的性功能障礙人群有所增加，中醫(yī)辨證論治往往能發(fā)揮一定的糾正作用，其中溫補(bǔ)腎陽中藥的運(yùn)用及其療效機(jī)制有待于深入研究。