朱立堅 李海龍 張 婷 傅杭杰 翁志偉 丁 濱

浙江中醫(yī)藥大學生命科學學院，杭州，310053

雄激素性脫發(fā)(androgenic alopecia，AGA)是一種以頭發(fā)密度進行性減少為特點的疾病，中國男性總體患病率為21.3%，且隨著年齡的增長而增加[1]。AGA嚴重影響患者的社交和心理，患者求治心切。AGA的病理特點包括毛囊小型化、毛囊生長期縮短和休止期延長[2]。毛囊的周期性生長分為四個時期：生長期(anagen)，位于真皮乳頭細胞(dermal papilla cells，DPCs)周圍的毛基質角質形成細胞增殖，毛干生長；退行期(catagen)，毛囊發(fā)生受嚴格控制的細胞凋亡和細胞外基質重塑；休止期(telogen)，毛干附著在毛囊上皮球狀基部，可因梳洗而脫落；活躍脫毛期(exogen)，這是休止期毛發(fā)的脫落階段[3,4]。睪酮(testosterone，T)是人體內主要的性激素之一，DPCs中表達的5α-還原酶(5α-reductase，5αR)催化T轉化為更具活性的5α-二氫睪酮(5α-dihydrotestosterone，DHT)[5](圖1)。DHT和毛發(fā)基質細胞上的雄激素受體(androgen receptor，AR)結合，形成DHT-AR復合物進入細胞核，作為轉錄因子誘發(fā)AGA[6,7]。此外，雄激素通過影響皮脂腺增生導致毛發(fā)營養(yǎng)不足也是導致AGA的一個重要原因之一，AGA患者多存在頭皮微循環(huán)功能障礙，常表現(xiàn)為血管變細、血流緩慢粘滯和紅細胞聚集等[7]。

圖1 5αR2催化T轉化成DHT

毛囊生長依賴毛囊干細胞與DPCs間的信號分子交流，血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、胰島素樣生長因子-1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)、成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)、角質形成細胞生長因子(keratinocyte growth factor，KGF)、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)等多種信號分子參與其中，涉及Wnt/β-catenin、TGF-β/Smad、PI3K/Akt、Notch、Shh、ERK等多條信號通路[8]。DHT-AR復合物誘發(fā)AGA的過程中，Wnt/β-catenin和TGF-β/Smad是兩條核心通路。此外，AGA患者頭皮均檢測到毛囊微炎癥和淋巴細胞性毛囊炎[9]，可能與DHT導致的皮脂分泌過多，引起頭皮微生物過度增殖有關。在促炎因素持續(xù)存在的情況下，毛囊隆起處持續(xù)的炎性細胞浸潤會導致結締組織重塑，進而導致毛囊周圍進行性纖維化，損傷毛囊干細胞，使毛囊生長周期失調[3,4]。尤其是中性粒細胞持續(xù)浸潤產生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)，觸發(fā)細胞內源凋亡途徑，加劇AGA[10]。

AGA治療手段有限，目前獲批的臨床用藥僅有合成藥物非那雄胺(finasteride，F(xiàn)IN)聯(lián)合米諾地爾(minoxidil，MXD)對AGA有一定療效。FIN是一種4-氮雜甾體，它競爭性結合5αR2而防治AGA[6]；MXD通過打開ATP敏感的K+通道(KATP通道)，上調VEGF，激活DPCs中的Wnt和Akt通路等而防治AGA[11-13]。但該法用藥時間長，不良反應明顯，如FIN有陽痿、性功能異常和女性乳房發(fā)育不良等，使很多患者不能堅持用藥[6]。因此急需效果顯著又不良反應小的替代品。各國民間均有關于草藥洗發(fā)防脫的記載。挖掘這些資源是防治AGA的新思路。本文通過文獻查找，對比分析整理了有關植物提取物防治AGA的主要作用靶點以及相關的藥理學機制的研究。其中，5αR、AR和前列腺素(prostaglandins，PGs)等與雄激素敏感性相關的靶點，KATP通道和VEGF等涉及毛囊營養(yǎng)供應的靶點，以及TGF-β/Smad、Wnt/β-catenin和PI3K/Akt等涉及毛囊生長調控的信號通路，均有相關報道，詳述如下。

1 5α-還原酶

人體內有5αR1、5αR2和5αR3三種同工酶，其中5αR2主要存在于頭皮毛囊的外根鞘內層、毛囊近端區(qū)及毛囊漏斗部[7]。抑制5αR可有效降低毛囊的雄激素敏感性。具有該酶抑制活性的植物提取物通常含甾醇、萜類、皂苷類、脂肪酸和黃酮類等化合物，而5αR結構的可變區(qū)可能是抑制劑發(fā)揮特異性作用的部位[14]。

海欖雌(avicennia marina)的甲醇提取物含有萜類化合物和甾體化合物，如羽扇豆醇、肉毒毒素、β-谷甾醇和β-丁二酸，均具有抑制5αR活性的潛力[6]。鋸葉棕(serenoa repens)漿果提取物含有β-谷甾醇、脂肪酸、β-胡蘿卜素和多糖，也被證明可抑制5αR[15]。異株蕁麻(urtica dioica)根提取物作為5αR抑制劑亦適用于AGA[9]。莪術(curcuma aeruginosa)的倍半萜類物質能抑制5αR和DHT的產生，其中主要倍半萜類化合物—吉馬酮，被證明有抗炎和抗雄激素活性[16]。大花菟絲子(cuscuta reflexa)中的甾醇[17]、靈芝(ganoderma lucidium)中的靈芝總三萜[18]和粉葛(pueraria thomsonii)中的大豆皂苷Ⅰ和槐花皂苷Ⅲ[19]和茶(camellia sinensis)的表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)[20]均被報道有抑制5αR的活性。在植物界廣泛分布的黃酮類化合物如楊梅黃酮、槲皮素、茜素、山奈酚、染料木素和黃豆苷元等均表現(xiàn)出抑制5αR的活性[20]。植物中的月桂酸同時對5αR1和5αR2表現(xiàn)出一定的抑制活性[21]。此外，何首烏、側柏葉、鎖陽、紅花、墨旱蓮、枸杞子、甘草、南瓜子、洋蔥、金合歡等均被報道有5αR抑制活性[7,22-24]。

2 雄激素受體和前列腺素

有研究證實，AR在脫發(fā)區(qū)毛囊中的表達高于非脫發(fā)區(qū)毛囊[4]，這提示AR是防治AGA的一個重要靶點之一。黃芩(scutellaria baicalensis)提取物和黃芩苷不但可以促進DPCs有絲分裂，同時還表現(xiàn)出一定程度地阻止DHT-AR復合物形成并可防止DHT驅動的AR核移位的活性[15,25]。另外，EGCG也可以通過抑制NF-κB通路下調AR表達[26]。

除DHT外，PGs也參與調控毛囊生長周期[2]。前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)和前列腺素F2a(prostaglandin F2a，PGF2a)能刺激毛發(fā)生長[2]。相反，前列腺素D2(prostaglandin D2，PGD2)可誘導毛囊提前進入退行期，在DPCs中，PGD2通過與受體結合促進AR表達[27]。雄激素會上調PGD2合成酶(prostaglandin-D2 synthase，PTGDS)水平，在AGA患者脫發(fā)頭皮中比未脫發(fā)頭皮中高[27]。抑制PGD2或上調PGE2、PGF2水平是可能的防治AGA方法。蓖麻油酸、麥角甾苷和穗花杉雙黃酮等被報道是PTGDS的抑制劑[8]。迷迭香(rosmarinus officinalis)油能增加人多形核白細胞中PGE2的產生，這是其促進毛發(fā)生長的原因之一[8]。

3 VEGF和KATP通道

毛囊生長周期調控依賴于VEGF。VEGF主要由外根鞘毛囊角質形成細胞分泌，通過受體VEGFR2激活下游的信號通路；包括PLCγ和ERK1/2介導細胞增殖，粘著斑激酶(focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)介導細胞遷移，PI3K/Akt介導細胞活性，內皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)介導血管通透等[29]。此外，MXD可能通過缺氧誘導因子-1(hypoxia inducible factor-1，HIF-1)誘導VEGF表達以促進血管生成[11]。

三七總皂苷和植物提取物中的β-谷甾醇被證明可促進VEGF表達，進而激活血管生成和毛發(fā)生長[9,30]。女貞(ligustrum lucidum)子中的齊墩果酸可促進體外培養(yǎng)小鼠觸須毛囊干細胞生長因子和VEGF的表達[7]。細辛(asiasari radix)提取物也可促進DPCs中VEGF表達[31]。米糠提取物在促進VEGF、IGF-1、KGF表達的同時，可以抑制TGF-β mRNA表達[32]。日本扁柏(chamaecyparis obtusa)精油和紅花(carthamus tinctorius)的乙醇提取物均表現(xiàn)出促進VEGF和KGF表達的活性[33,34]。干姜五指方(含干姜和五指毛桃)可顯著促進AGA模型小鼠毛發(fā)生長，其機制是在促進VEGF表達的同時抑制TGF-β1的表達[35]。

已知在血管平滑肌中，KATP通道通過降低鈣離子濃度，提高蛋白激酶A活性促進血管舒張[36]。但并非所有血管舒張劑都促進毛發(fā)生長[37]，因此推測KATP通道還存在其他機制促進生發(fā)。有研究報道KATP通道作為Akt的下游參與Akt/KATP/ERK信號通路，影響熱休克蛋白(heat shock proteins，HSPs)的激活或釋放[38,39]，而HSPs-AR復合物是DHT與AR結合前AR存在的形式[7]。青裙帶菜(undariopsis peterseniana)被證明具有通過開放KATP通道維持毛發(fā)生長的潛力[40]。

4 Wnt/β-catenin信號通路和IGF-1

Wnt/β-catenin通路在發(fā)育過程中決定細胞的分化命運的經典通路，也是防治AGA中研究最多的通路之一。磷酸化的GSK3β活性被抑制，促進了胞質中β-catenin增加[5]，進入細胞核結合TCF/LEF激活基因表達，誘導毛囊進入生長期[4,41]。DHT-AR復合物與β-catenin有高親和力，抑制β-catenin進入DPCs細胞核，下調cyclin D1、COX2等Wnt/β-catenin通路的靶基因表達，從而抑制細胞周期進程[4,12]。

有研究提示紅參油治療可上調Wnt/β-catenin和Shh/Gli等途徑介導的蛋白，例如β-catenin、LEF1、Shh、Bcl2、cyclin D1和cyclin E等的表達，同時下調TGF-β水平[15]。黃芩苷刺激Wnt3a、Wnt5a、Frizzled7和Dishaveled2的表達，拮抗β-catenin降解復合物[41]，增加DPCs中的堿性磷酸酶水平，激活Wnt/β-catenin[15]。莫諾苷是山茱萸(cornus officinalis)中的一種有效成分，可通過上調Wnt10b、β-catenin和LEF1水平促進毛囊的生長和發(fā)育[42]。此外，烏頭(aconitum ciliare)塊莖提取物[43]、桑樹(morus alba)根提取物[44]、葉狀鐵釘菜(ishige sinicola)提取物[45]、朝鮮五加(acanthopanax koreanum)提取物[46]、側柏(thuja orientalis)提取物[47]和青裙帶菜提取物[40]均被報道可激活胞質內β-catenin，改善DPCs的細胞周期。

DHT與AR作用會減少DPCs中IGF-1的生成，進而通過Wnt/β-catenin通路影響毛發(fā)生長[8]。覆盆子(rubus idaeus)中的覆盆子酮和辣薄荷(mentha piperita)精油被證明促進DPCs生成IGF-1[8,48,49]。辣椒素和異黃酮的混合物能顯著增加IGF-1的生成，可能的機制是辣椒素結合TRPV1受體(transient receptor potential cation channel subfamily V member 1，TRPV1)，增加感覺神經元中降鈣素肽(calcitonin gene related peptide，CGRP)的釋放，CGRP增加IGF-1生成[15]。

5 PI3K/Akt信號通路

GSK3β是Wnt/β-catenin通路的調節(jié)因子，它本身受PI3K/Akt通路調節(jié)，Akt磷酸化GSK3β Ser9和β-catenin Ser552，使GSK3β失活并促進β-catenin轉錄活性[12]。有研究證實水飛薊(silybum marianum)可通過激活Akt和Wnt/β-catenin信號通路促進DPCs球體形成[15]。此外，離體培養(yǎng)的人DPCs和小鼠實驗均證實了紅參(panax ginseng)提取物及人參皂苷可激活DPCs中Akt和ERK信號通路，促進DPCs和毛基質角質形成細胞的增殖，抑制DHT-AR的轉錄效應[50]。歐菱(trapa japonica)發(fā)酵提取物通過Akt/ERK/GSK3β通路促進人DPCs的增殖和細胞周期進程，并能上調IGF-1和KGF水平[51]。麥麩的主要成分香草酸可激活PI3K/Akt通路并上調細胞周期蛋白維持毛囊生長期，實驗中香草酸能夠通過增加4EBP1(eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein 1)(Thr37/46)的磷酸化水平，消除其對elF4E(eukaryotic translation initiation factor 4E)的抑制作用，進而顯著增加大鼠觸須DPCs細胞周期調節(jié)蛋白cyclin D1、VEGF和FGF2等促增殖因子表達[12]。

6 TGF-β/Smad信號通路

TGF-β是細胞增殖的主要抑制因子，通過磷酸化的R-Smad與Smad4和importin-β結合形成復合物并移位入核，激活靶基因轉錄[41]。DHT能夠激活DPCs中TGF-β表達，并通過TGF-β/Smad通路激活細胞內Caspase凋亡途徑，導致毛囊生長周期縮短[7]。TGF-β的異常表達也會導致炎癥[16]。一些神經營養(yǎng)因子作為負調控信號參與雄激素調控毛囊生長的過程，尤其是腦源性神經營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)[52]。

咖啡因被報道能抵消男性毛囊中因T引起的TGF-β表達，降低女性毛囊中TGF-β表達，并能增強兩性毛囊IGF-1表達，延長毛囊生長期并促進毛基質角質形成細胞的增殖[15]。人參皂苷在體外培養(yǎng)的觸須毛囊中刺激毛干生長，并抑制Hela細胞中TGF-β引起的ERK磷酸化[15]。在一項研究中，人參皂苷F2降低了TGF-β2和SCAP(sterol regulatory element-binding protein cleavage-activating protein)蛋白的表達，比FIN能更有效地抑制毛囊向退行期轉化[53]。p75神經營養(yǎng)素受體(p75 neurotrophin receptor，p75NTR)是一種BDNF，參與調節(jié)毛囊退化[54]。有研究證實人參正己烷提取物強烈抑制β-神經生長因子與p75NTR的相互作用，從而抑制TGF-β的激活[55]。此外，墨旱蓮(eclipta alba)的石油醚提取物、五味子(schisandra nigra)的乙醇提取物、紅花的乙醇提取物、連翹酯苷A、原花青素B、姜黃素和芹菜素等均被報道能下調TGF-β水平，但機制不明[8,56]。

7 抗炎和抗氧化

炎癥是皮膚自我保護的重要方式，炎癥環(huán)境下巨噬細胞和中性粒細胞等免疫細胞分泌炎癥介質或細胞因子(如TNF)、吞噬碎片，參與毛囊再生；中性粒細胞通過產生ROS保護傷口不受感染并參與傷口愈合。但中性粒細胞失調導致大量中性粒細胞浸潤毛囊，形成持續(xù)的微炎癥，產生過量ROS，觸發(fā)細胞內源凋亡途徑，導致脫發(fā)[10]。ROS能刺激表達p53，導致小鼠毛基質和上皮細胞凋亡，誘導毛囊進入退行期[57]。促凋亡因子Bax和Bak寡聚化并使線粒體釋放細胞色素c等凋亡因子，活化下游系列caspase或其他途徑引發(fā)細胞凋亡[41]。毛囊皮脂管中細菌產生的卟啉化合物的光激活導致氧化組織損傷和毛囊微炎癥，這是導致AGA患者脫發(fā)的重要病理[9]。因此，消除促炎因素的持續(xù)影響(通常是抑菌)、抑制炎性細胞的過度反應以及抑制ROS水平是一些植物提取物改善微炎癥，防治AGA的藥理基礎。

互生葉白千層(melaleuca alternifolia)蒸氣提取物含有松油烯-4-醇，這是一種具有較強的抗菌和抗炎特性的物質；由MXD、雙氯芬酸和該提取物組成的微乳劑比MXD單獨治療AGA更安全有效且更早改善癥狀[28]。人參提取物含有人參皂苷、多糖和酚類物質，具抗氧化活性。在一項人臨床試驗中，韓國紅參與外用MXD聯(lián)合使用比MXD更有效地促進頭發(fā)生長；韓國紅參通過調節(jié)p53、Bcl2和Bax的表達來防止毛囊過早進入退行期，提示其抗凋亡活性[15]。此外，一些有潛在防治AGA的植物提取物和其中的主要成分也表現(xiàn)出抗氧化和抗炎的活性。例如，問荊(equisetum arvense)提取物能消除羥基自由基，抑制黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶體系中ROS水平[9]。歐蕁麻(urtica urens)葉提取物能抑制大鼠服用角叉菜膠后的足腫脹，提高過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性[9]。此外，兒茶素類化合物(如EGCG)和原花青素也具抗氧化活性，被證明能緩解AGA癥狀[16,22]。側柏葉主要成分為揮發(fā)油、黃酮類和鞣質等，也具有抑菌、抗炎、抗紅細胞氧化等作用[8]。迷迭香油可減少白三烯B4的產生并抑制補體系統(tǒng)[28]。

8 小結

由于AGA病理的復雜性，涉及多條信號通路和眾多細胞因子，單一的有效成分往往無法協(xié)調多靶點綜合改善病情，所以盡管最近發(fā)現(xiàn)了許多植物提取物具有防治AGA的作用，但臨床應用仍然有限。我們發(fā)現(xiàn)一些研究報道植物提取物混合物或與合成藥物聯(lián)合使用效果更佳，提示了植物提取物復配物的應用前景，這可能是一個有價值的研究方向，但其中機制仍需進一步探索。本文通過閱讀和對比分析文獻，總結了AGA發(fā)病機制以及相關的植物提取物活性，見圖2和表1，為有效復配植物提取物和(或)其中的活性成分提供了方便。

圖2 植物提取物防治AGA的部分藥理小結

表1 植物提取物防治AGA的部分藥理小結

志謝：本工作由浙江省自然基金會和杭州至墨生物技術有限公司共同資助。感謝浙江中醫(yī)藥大學基礎醫(yī)學院季巾君老師和徐莉副教授對文章選題和文章修改的幫助。