溫補腎陽中藥促進睪丸間質(zhì)細胞睪酮分泌研究進展*

農(nóng)淄心 潘志強

(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)細胞(Leydig cell，LC)合成與分泌，腎上腺、腎臟與卵巢等器官也會分泌少量睪酮。睪酮可通過雄激素受體對靶器官造成影響，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)的組織細胞中，因此血清睪酮水平對于維持各臟腑組織器官正常生理活動和人體精神活動有重要意義[1]。睪酮合成與分泌的異常會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險，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)后早期達到最低點。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。本文著重從溫補腎陽中藥促進睪丸間質(zhì)細胞睪酮生成進行綜述。

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，通過線粒體外膜進入線粒體內(nèi)膜，其中參與協(xié)同轉(zhuǎn)運的StarD家族蛋白有類似馬達蛋白的作用。膽固醇轉(zhuǎn)運至線粒體內(nèi)膜后，再經(jīng)細胞色素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)能促進細胞色素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，促進類固醇激素生成酶如StAR的表達。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)對睪酮產(chǎn)生有直接刺激作用，干細胞因子和苗勒管抑制物，INSL3及IGF-I等激素及細胞因子也影響睪酮合成與分泌[11]。

2 補腎陽中藥及其活性成分對睪酮分泌的影響

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、強筋骨、祛風濕之功效。主治陽痿遺精，筋骨萎軟，風濕痹痛，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)或異常的細胞凋亡，可能致細胞結(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，而淫羊藿苷對大鼠LC在γ射線照射下具有保護作用[14]。同時能改善睪丸生精小管結(jié)構(gòu)、減少生殖細胞凋亡、促進精子發(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表達水平實現(xiàn)對睪丸損傷的保護作用[16]。NF-κB是炎癥與細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信號通路，表現(xiàn)出抗炎作用[17]。淫羊藿總黃酮可通過促進AMPK磷酸化，上調(diào)SIRT1蛋白表達，抑制NF-κB乙?；郊捌滢D(zhuǎn)錄活性，減少炎癥相關(guān)因子IL-1β、TNFα的表達，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及蛋白實現(xiàn)促進睪酮的合成與分泌，提高血清睪酮水平。其可能通過mRNA表達調(diào)控注入外周型苯并二氮卓受體(PBR)和StAR的基因促進睪酮的產(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表達與生成，上調(diào)衰老大鼠血清DHEA、睪酮水平[22]。

此外，雌激素對雄性生殖系統(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，促進雌激素(Estradiol，E2)合成有效阻止轉(zhuǎn)化生長因子-β1對LC的損傷，并改善LC細胞間縫隙連接通訊功能功能，從而起到對LC的保護作用[23]。

2.2菟絲子 菟絲子，性平，味辛、甘，歸腎、肝、脾經(jīng)。有補陽益陰、滋補肝腎、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)定并具有保護生殖損傷的作用。長時間大運動量訓(xùn)練會造成的運動性低血睪酮癥，補充菟絲子可以減輕大鼠血睪酮受高強度運動量的影響，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)細胞P450scc表達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表達水平，提高EGF的mRNA及EGF蛋白表達量，從而提升血清睪酮水平，保護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。菟絲子黃酮對雙酚A致小鼠睪丸間質(zhì)細胞睪酮和黃體生成素的分泌異常具有明顯的保護作用[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，力竭運動會引起大鼠血清睪酮下降，肉蓯蓉可以減輕血睪酮受高強度運動量的影響，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，改善雷公藤多苷對雄鼠生殖系統(tǒng)的抑制作用[31]。

2.4其他溫補腎陽中藥 此外，巴戟天、鎖陽、陽起石、杜仲和補骨脂等溫補腎陽中藥對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)。具有補肝益腎、強筋健骨、安胎的功效。杜仲水提液能通過下調(diào)caspase9的表達，降低幼鼠睪丸間質(zhì)細胞的凋亡，促進其增殖，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]。補骨脂性溫，味辛，具有補腎助陽、固精縮尿、溫脾止瀉、納氣平喘之功。補骨脂素可調(diào)節(jié)CYP450酶的mRNA表達量，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的原動力，具有溫煦、推動的作用。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。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，可以認為性腺及性激素對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)物雌激素會抑制下丘腦產(chǎn)生GnRH和垂體產(chǎn)生LH，進而抑制睪丸自身睪酮的產(chǎn)生。同時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，溫補腎陽中藥及其主要成分如淫羊藿苷對于調(diào)節(jié)睪酮分泌的作用已較為明確，但其具體機制尚未完善，還需進一步了解這類藥物分別對于調(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)實驗研究可以看出淫羊藿等溫補腎陽中藥能上調(diào)如CYP17A1等的活性，但具體機制仍有待進一步闡明。

此外，腎上腺也是人體類固醇生成的主要場所，腎上腺源性的DHEA和通過SULT2A1產(chǎn)生的DHEAS甚至被認為是循環(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估在腎陽虛證不同癥狀下，腎上腺皮質(zhì)細胞與睪丸間質(zhì)細胞受溫補腎陽中藥調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的雄激素對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，溫補腎陽中藥主要調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，這些均有待進一步的研究。

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，若溫補腎陽中藥及其主要成分能促使相關(guān)蛋白表達，調(diào)節(jié)體內(nèi)類固醇合成分泌，拓寬溫補腎陽中藥的應(yīng)用領(lǐng)域，對于這些患者而言將會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，其中溫補腎陽中藥的運用及其療效機制有待于深入研究。