温补肾阳中药促进睾丸间质细胞睾酮分泌研究进展*

农淄心 潘志强

(上海中医药大学，上海 201203)

睾酮(Testosterone)是体内重要的雄激素，研究表明人体95%的睾酮由睾丸间质细胞(Leydig cell，LC)合成与分泌，肾上腺、肾脏与卵巢等器官也会分泌少量睾酮。睾酮可通过雄激素受体对靶器官造成影响，雄激素受体广泛分布于生殖系统、神经系统、循环系统相应的组织细胞中，因此血清睾酮水平对于维持各脏腑组织器官正常生理活动和人体精神活动有重要意义[1]。睾酮合成与分泌的异常会引起性腺功能减退等，并增加患2型糖尿病和心血管疾病风险，且与肥胖、代谢综合症有明显联系，还可诱发骨质疏松症，抑郁症及多囊卵巢综合征等。因此，维持生理水平的睾酮具有重要的意义。

LC从胎儿至成人发育过程中，呈现典型的曲线特征，胎儿睾丸间质细胞(fetal Leydig cell，FLC)能产生在胎儿期分化雄性特征所必需的高水平雄激素，产后睾酮随FLC数量下降，于产后早期达到最低点。随LC的发育，从青春期开始睾酮逐渐增加至高水平直到老年[2]。LC的分化周期及睾酮合成分泌量的变化，即男子发育与衰老的周期变化与《上古天真论》中提及的“天癸”可能具有相关性。中老年人因“天癸竭”常表现出肾虚证，疾病状态下肾精亏虚则更为凸显，温补肾阳中药是改善肾阳虚证的有效天然类药物。本文着重从温补肾阳中药促进睾丸间质细胞睾酮生成进行综述。

1 睾酮的合成过程及其分泌的调控因素

1.1睾酮的合成生化过程 睾酮的合成原料是胆固醇，在类固醇急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory，StAR)的调控下，通过线粒体外膜进入线粒体内膜，其中参与协同转运的StarD家族蛋白有类似马达蛋白的作用。胆固醇转运至线粒体内膜后，再经细胞色素P450家族11A1(cytochrome P450 family 11 subfamily A member 1，CYP11A1)编码的胆固醇侧链裂解酶P450scc，裂解胆固醇侧链成为孕烯醇酮(pregnenolone，PREG)，经Δ5或Δ4途径转变为睾酮。Δ5途径也称经典途径，即PREG转化为17α-羟基孕烯醇酮(17α-hydroxypregnenolone，17OH-PREG)后转化为脱氢表雄酮(Dehydroepiandrosterone，DHEA)，再转化为雄烯二酮(androstenedione)，最后经3β-羟基类固醇脱氢酶(3β-hydroxysteroid dehydrogenase，3β-HSD)催化转变为睾酮。Δ4途径，即PREG经线粒体与内质网内的3βHSD催化而转化为孕酮(progesterone)，孕酮在内质网内被细胞色素P450类固醇17-α-单加氧酶(cytochrome P450 steroid 17-α-monooxygenase,CYP17A1)编码的P450c17α羟化酶转化为17α-羟孕酮(17-α-hydoxyprogesterone)后，转化为雄烯二酮最后转变为睾酮[2-5]。

酶在睾酮的合成过程中发挥着重要作用，细胞色素P450(cytochrome P450，CYP450)和羟基类固醇脱氢酶(hydroxysteroid dehydrogenase，HSD)是所有类固醇合成必需的酶。CYP450在类固醇的代谢中是重要的催化剂，CYP11A1编码的P450scc是类固醇合成的限速酶，CYP17A1其编码P450c17酶，同时表现出17α羟化酶活性和17,20裂解酶活性。此外P450氧化还原酶(cytochrome P450 oxidoreductase，POR)辅助蛋白也参与CYP17A1催化的各步骤，细胞色素b5(cytochrome b5，CYB5A)作为氧化还原供体参与CYP17A1作用过程[6]，增强其反应速率。另外，铁氧还蛋白1(ferredoxin 1，FDX1)和铁氧还蛋白还原酶(ferredoxin reductase,FDXR)能促进细胞色素P450的反应[7]。17β-羟基类固醇脱氢酶(17beta-Hydroxysteroid dehydrogenases，17β-HSDs)是一类氧化还原酶，其中17β-HSD2、17β-HSD3、17β-HSD4、AKR1C3等通过催化类固醇生物合成的最终步骤，能在雄激素类固醇代谢中发挥关键作用[8]。细胞质磺酶(sulfotransferase 2A1，SULT2A1)可将DHEA硫酸化并输送至循环中，由于睾丸中缺乏SULT2A1，睾丸中的睾酮合成循Δ5途径由DHEA转变为睾酮。睾酮经5α还原酶(5α-reductase,SRD5A)作用后转化成双氢睾酮能产生更强的效果[9]。

一些转录因子能通过调节类固醇合成酶及蛋白，如P450scc、P450c17、3β-HSD、StAR及高密度脂蛋白受体(Scavenger receptor BI，SRBI)等基因表达调控类固醇合成，包括类固醇生成因子(steroidogenic factor-1，SF-1)、Nur77类受体、过氧化物酶体增值激活受体γ、芳香烃受体、环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)应答元件结合蛋白以及GATA因子。另外核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)、花生四烯酸、磷酸酯酶、转化生长因子α等均能影响睾酮的合成[10]。

1.2调控睾酮合成与分泌的因素 LC分泌睾酮受下丘脑-腺垂体调控，下丘脑分泌促性腺激素释放激素(gonadotrophin-releasing hormone，GnRH)，调节腺垂体的卵泡刺激素(Follicle-Stimulating Hormone，FSH)及促黄体生成素(Luteinizing Hormone，LH)。FSH作用于支持细胞分泌雄激素结合蛋白，LH作用于LC调节雄激素的合成。并与LC细胞表面膜上的受体结合，再与G蛋白偶联，激活腺苷酸环化酶。腺苷酸环化酶促使腺苷三磷酸转变成cAMP，由此激活了cAMP依赖的蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)。PKA通过特异的丝氨酸和苏氨酸残基的磷酸化，促进类固醇激素生成酶如StAR的表达。cAMP和Ca2+是LH通路的第二信使，Ca2+又可以激活cAMP[5]。此外，甲状腺激素(T3)对睾酮产生有直接刺激作用，干细胞因子和苗勒管抑制物，INSL3及IGF-I等激素及细胞因子也影响睾酮合成与分泌[11]。

2 补肾阳中药及其活性成分对睾酮分泌的影响

2.1淫羊藿 淫羊藿别名仙灵脾，性温，味辛、甘，归肝、肾经。具有温肾阳、强筋骨、祛风湿之功效。主治阳痿遗精，筋骨萎软，风湿痹痛，麻木拘挛，以及更年期高血压等。淫羊藿苷是淫羊藿茎叶中提取的总黄酮，是淫羊藿发挥作用的主要成分。大量研究表明淫羊藿苷有类似睾酮的作用，对比连续7天注射丙酸睾丸甾酮的环磷酰胺处理后大鼠，发现淫羊藿苷能增加血清睾酮水平，上调LH和FSH，稳定血清骨钙素并降低抗酒石酸性磷酸酶水平，能抑制阴茎海绵体平滑肌细胞凋亡程度，有类似于睾酮的特性[12]。

在男性生殖系统，氧化应激反应或异常的细胞凋亡，可能致细胞结构与功能上的变化，引起雄激素合成减少。其中Fas和NF-κB在LC凋亡过程中起到关键作用[13]。辐射可通过激活Fas因子促使LC凋亡，而淫羊藿苷对大鼠LC在γ射线照射下具有保护作用[14]。同时能改善睾丸生精小管结构、减少生殖细胞凋亡、促进精子发生和LC分泌睾酮，降低GnRH在正中隆起的蓄集[15]，还可能通过上调衰老大鼠睾丸组织基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)MMP-2、MMP-9表达水平实现对睾丸损伤的保护作用[16]。NF-κB是炎症与细胞凋亡中必不可少的转录因子，淫羊藿可以通过抑制TLR4/MD-2复合物介导的MAPK和NF-κB信号通路，表现出抗炎作用[17]。淫羊藿总黄酮可通过促进AMPK磷酸化，上调SIRT1蛋白表达，抑制NF-κB乙酰化水平及其转录活性，减少炎症相关因子IL-1β、TNFα的表达，减轻自然衰老大鼠睾丸组织炎症反应[18]。在D-半乳糖致衰老模型中，淫羊藿苷能下调丙二醛水平改善氧化应激状态，增加睾丸组织超氧化物歧化酶、乳酸脱氢酶、酸性磷酸酶和谷氨酰转肽酶活性，提高睾丸抗氧化能力，明显提升血清睾酮水平[19]。

淫羊藿苷可通过调节相关的mRNA及蛋白实现促进睾酮的合成与分泌，提高血清睾酮水平。其可能通过mRNA表达调控注入外周型苯并二氮卓受体(PBR)和StAR的基因促进睾酮的产生[20]。肾阳虚小鼠血清睾酮含量，性腺雄激素受体mRNA和蛋白质的表达与正常小鼠相比均有所下降，而淫羊藿苷能够抑制其下降，缓解肾阳虚症状[21]。另外淫羊藿苷可以提高衰老大鼠肾上腺皮质维生素D活化与作用水平同时增加衰老大鼠肾上腺皮质性激素相关基因如CYP24A1、CYP27B1、CYP19A1、CYP17A1表达与生成，上调衰老大鼠血清DHEA、睾酮水平[22]。

此外，雌激素对雄性生殖系统发育和功能的维持起到重要的作用，1/3的内源性雌激素也在LC通过P450arom作用由雄激素转换而来。淫羊藿苷可通过增加LC中部分上调雌激素合成的关键酶P450arom活性，促进雌激素(Estradiol，E2)合成有效阻止转化生长因子-β1对LC的损伤，并改善LC细胞间缝隙连接通讯功能功能，从而起到对LC的保护作用[23]。

2.2菟丝子 菟丝子，性平，味辛、甘，归肾、肝、脾经。有补阳益阴、滋补肝肾、固精缩尿、安胎、明目、止泻之功效。菟丝子黄酮为其发挥作用的主要成分，多项研究表明菟丝子黄酮具有维持睾酮分泌稳定并具有保护生殖损伤的作用。长时间大运动量训练会造成的运动性低血睾酮症，补充菟丝子可以减轻大鼠血睾酮受高强度运动量的影响，维持正常水平，降低皮质酮的产生，维持体内糖皮质激素在正常范围，从而提高抗疲劳能力[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睾丸间质细胞P450scc表达下降及血清睾酮水平降低，菟丝子黄酮干预后可明显提高P450scc的mRNA表达水平，提高EGF的mRNA及EGF蛋白表达量，从而提升血清睾酮水平，保护雷公藤多苷所致的雄性幼鼠生殖损伤[25-26]。双酚A具有拟雌激素和抗雄激素作用能干扰LC激素分泌，降低CYP11A1、3β-HSD、17β-HSD和CYP17A1的表达。菟丝子黄酮对双酚A致小鼠睾丸间质细胞睾酮和黄体生成素的分泌异常具有明显的保护作用[27]。

2.3肉苁蓉 肉苁蓉，性温，味甘、咸。归肾、大肠经。具有补肾阳，益精血，润肠通便的功效。用于阳痿，不孕，腰膝酸软，筋骨无力，肠燥便秘等症状。肉苁蓉粗提物的雄性激素样作用[28]，肉苁蓉中含有甜菜碱和麦角甾甙(毛蕊花糖苷)，均可增加精囊前列腺等副性器官的重量，显示了雄激素样作用，且无胸腺萎缩的副作用。甜菜碱和麦角甾甙可能是肉苁蓉雄性激素样作用的主要活性成分。此外，力竭运动会引起大鼠血清睾酮下降，肉苁蓉可以减轻血睾酮受高强度运动量的影响，维持在正常生理水平[29]。肉苁蓉还可以拮抗雷公藤的生殖毒性，调控睾酮激素水平，提高受孕率[30]，具有提升睾酮及尿17羟皮质醇含量，下调尿HCG，改善雷公藤多苷对雄鼠生殖系统的抑制作用[31]。

2.4其他温补肾阳中药 此外，巴戟天、锁阳、阳起石、杜仲和补骨脂等温补肾阳中药对睾酮的合成与分泌也有调节作用[32]。杜仲性温、味甘，归肝、肾经。具有补肝益肾、强筋健骨、安胎的功效。杜仲水提液能通过下调caspase9的表达，降低幼鼠睾丸间质细胞的凋亡，促进其增殖，提高其合成睾酮的能力[33]。巴戟天，性甘、温，归心、肾经。能保护小鼠LC免受氧化应激作用，提升睾酮产生水平，并且能清除DPPH自由基，增加过氧化氢酶活性[34]。锁阳，性甘、温，归脾、肾、大肠经。其水提物能提升血清睾酮浓度从而改善精子质量，且低中高剂量组均效果显著无明显剂量依赖性[35]。补骨脂性温，味辛，具有补肾助阳、固精缩尿、温脾止泻、纳气平喘之功。补骨脂素可调节CYP450酶的mRNA表达量，下调CYP2D1和CYP2E1，显著上调CYP1A2和CYP3A1[36]。

3 讨论

肾阳是人体生命活动的原动力，具有温煦、推动的作用。既往有大量研究[37]表明肾阳虚证与下丘脑-垂体-靶腺(性腺、甲状腺、肾上腺)轴的功能有关，具有多靶腺功能紊乱的特点。各腺体功能的减退均在肾阳虚证的主要症状中均有明显体现。大量“肾本质”研究表明，中医的肾功能涉及下丘脑-垂体-性腺轴，可以认为性腺及性激素对于肾虚证有高度相关性。睾酮是体内重要的性激素，其缺乏常引起男性性腺功能减退症，除血清睾酮水平下降外，常伴有性欲减退、骨质疏松、性功能障碍，甚至抑郁症等与肾虚证相似的临床表现。现代医学中常用睾酮替代疗法，即给甲基睾酮和丙酸睾酮等外源性睾酮。但外源性睾酮及其代谢产物雌激素会抑制下丘脑产生GnRH和垂体产生LH，进而抑制睾丸自身睾酮的产生。同时也存在如男性乳腺癌、前列腺癌等睾酮替代疗法的禁忌症[38]。温补肾阳中药如淫羊藿，凭借其类雄激素作用在这类疾病的治疗中往往能取到较好的效果，其改善肾阳虚症状的关键，可能是通过上调类固醇生成必须的酶，同时上调了性腺和肾上腺的类固醇的产量，此外还能通过减少氧化应激和炎症等保护生殖系统，这是一般的睾酮替代疗法所不能的。

睾酮合成与分泌受多种因素的调控，温补肾阳中药及其主要成分如淫羊藿苷对于调节睾酮分泌的作用已较为明确，但其具体机制尚未完善，还需进一步了解这类药物分别对于调节睾酮合成与分泌过程中关键的基因、酶和转录因子等物质如，StRA、CYP11A1、CYP17A1、3β-HSD、17β-HSD、SF-1等产生的意义。既往的相关实验研究可以看出淫羊藿等温补肾阳中药能上调如CYP17A1等的活性，但具体机制仍有待进一步阐明。

此外，肾上腺也是人体类固醇生成的主要场所，肾上腺源性的DHEA和通过SULT2A1产生的DHEAS甚至被认为是循环中最丰富的雄激素[39]，而睾酮也可能与肾上腺源性类固醇存在因果关系[40]，因此可能还需比较评估在肾阳虚证不同症状下，肾上腺皮质细胞与睾丸间质细胞受温补肾阳中药调节所产生的雄激素对于肾阳虚证的改善作用是否存在明显量效差异及先后关系，从而推断不同的肾阳虚证主症中，温补肾阳中药主要调节环节，这些均有待进一步的研究。

临床中存在一些先天性类固醇合成酶缺乏病，如17β-HSD3缺乏造成的性发育障碍[41]以及3β-HSD2缺乏造成的先天性肾上腺皮质增生和早熟[42]等，若温补肾阳中药及其主要成分能促使相关蛋白表达，调节体内类固醇合成分泌，拓宽温补肾阳中药的应用领域，对于这些患者而言将会有更多的治疗方案可供选择。此外，因雄激素合成能力下降导致的性功能障碍人群有所增加，中医辨证论治往往能发挥一定的纠正作用，其中温补肾阳中药的运用及其疗效机制有待于深入研究。