血管衰老與雄激素

孫 榮 談世進(jìn)

年齡的增長(zhǎng)不僅伴隨著衰老，還伴隨著衰老性疾病的發(fā)生，如動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)、高血壓、腦卒中等心腦血管疾病。血管衰老作為推動(dòng)衰老性疾病發(fā)生、發(fā)展的重要因素，被認(rèn)為是衰老性疾病的共同發(fā)病機(jī)制。近年來，由于全國(guó)人口老齡化的加劇，這些衰老性疾病的發(fā)生率及病死率一直處于高水平狀態(tài)，迫切需要探索加速血管衰老的影響因素及機(jī)制，為臨床干預(yù)措施提供依據(jù)。雄激素作為男性體內(nèi)重要的性激素，不僅決定了男性的第二性征，尤其與老年男性心血管疾病關(guān)系密切。流行病學(xué)研究顯示，雄激素缺乏是心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［1］。本文著重闡述雄激素對(duì)血管衰老的影響，主要從血管衰老的功能及結(jié)構(gòu)兩個(gè)層面探討。

一、血管衰老

衰老不僅是年齡的增長(zhǎng)，還伴隨著器官、組織、細(xì)胞的衰老，尤其是血管的衰老。衰老是CVD主要的危險(xiǎn)因素，可以解釋50%衰老患者臨床CVD的出現(xiàn)。實(shí)際上，由增齡導(dǎo)致的血管結(jié)構(gòu)和功能的改變(即血管衰老)，獨(dú)立于一些其他的危險(xiǎn)因素，如高血壓、糖尿病及高膽固醇血癥的存在而產(chǎn)生致病作用［2］。血管的發(fā)育從20歲以后維持相對(duì)穩(wěn)定，中年期后開始衰老。隨著年齡增長(zhǎng)，血管發(fā)生一系列病理生理變化如生理性硬化，動(dòng)脈壁延展性降低，動(dòng)脈供血功能減退。血管衰老的變化總結(jié)為動(dòng)脈管腔的擴(kuò)大、內(nèi)膜中膜的增厚、血管硬化及內(nèi)皮功能障礙［3］。以往認(rèn)為血管衰老是一系列不可變因素產(chǎn)生的不可避免的進(jìn)程，但隨著近幾年對(duì)衰老的深入研究，目前認(rèn)為探討衰老相關(guān)的血管功能障礙的分子機(jī)制，可以促使我們找到延緩血管衰老的策略，減少CVD的發(fā)生并延緩其進(jìn)展。

二、雄激素對(duì)血管衰老功能的影響

隨著年齡的增長(zhǎng)，體內(nèi)激素水平的失衡是血管衰老及衰老相關(guān)性疾病發(fā)生的重要危險(xiǎn)因素。最近的一篇關(guān)于雄激素與心血管疾病的Meta分析顯示，睪酮缺乏可增加高血壓、AS、內(nèi)皮功能障礙等心血管疾病的發(fā)生率［4］。

1．雄激素對(duì)血管功能的作用及機(jī)制:雄激素對(duì)血管的作用主要表現(xiàn)在它的舒張血管功能上，其機(jī)制主要與雄激素的非基因作用有關(guān)。Yildiz等［5］的研究表明，睪酮可誘導(dǎo)胸廓內(nèi)動(dòng)脈(internal mammary artery，IMA)的擴(kuò)張。高膽固醇血癥、增齡及吸煙可降低睪酮的這一作用，且睪酮舒張IMA與鈣依賴鉀通道(Ca2+-activated K+channel，BKca)的活化開放有關(guān)。Deenadayalu等［6］既往的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了睪酮通過開放豬冠脈平滑肌細(xì)胞上BKca通道舒張血管，且這一效應(yīng)可能與環(huán)磷鳥嘌呤核苷(cyclic guanosinc monophosphate，cGMP)的積累有關(guān)，他們對(duì)這一現(xiàn)象的進(jìn)一步的研究取得了新的進(jìn)展。利用膜片鉗技術(shù)證實(shí)了雄激素激活BKca通道，且可被一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)抑制劑阻斷。NOS及鳥苷酸環(huán)化酶(guanylate cyclase，GC)的抑制劑可減弱睪酮誘導(dǎo)的血管舒張。抑制蛋白激酶G(cGMP-dependent protein kinase，PKG)可減弱睪酮對(duì)BKca通道的刺激作用，而純化的PKG可在冠脈平滑肌細(xì)胞上模擬睪酮對(duì)BKca通道的刺激作用。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，睪酮誘導(dǎo)內(nèi)膜剝脫的冠脈舒張至少部分通過增加一氧化氮(nitric oxide，NO)合成，導(dǎo)致cGMP合成增加及PKG激活，從而開放BKca通道。Oloyo等［7］在SD大鼠腹主動(dòng)脈上也得到了相同的睪酮舒張血管的效果，且通過非基因途徑，與內(nèi)向整流鉀通道活化及LCa2+通道的阻斷有關(guān)。根據(jù)目前的研究筆者認(rèn)為，睪酮具有血管舒張作用，且很可能通過增加NO的合成，及部分離子通道的激活有關(guān)。

2．雄激素對(duì)血管衰老的影響:上述筆者得出雄激素可以舒張未衰老血管的結(jié)論，但其對(duì)衰老血管的影響研究較少。Ota等［8］研究表明，體內(nèi)睪酮水平缺乏可加速神經(jīng)元及血管的衰老，在認(rèn)知功能障礙及性腺功能減退的衰老促進(jìn)大鼠(senescence-accelerated mouse prone-8，SAMP8)，雙氫睪酮(dihydrotestosterone，DHT)的補(bǔ)充改善了衰老大鼠的氧化應(yīng)激，增加了內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)活化，隨后誘導(dǎo)沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1，SIRT1)表達(dá)，SIRT1 通過上調(diào)eNOS抑制內(nèi)皮衰老，從而預(yù)防血管的衰老。張莉等［9］發(fā)現(xiàn)，對(duì)去勢(shì)及生理劑量睪酮對(duì)小鼠主動(dòng)脈衰老的影響進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，衰老組及去勢(shì)組與正常組及去勢(shì)后生理劑量睪酮補(bǔ)充組相比，主動(dòng)脈中丙二醇含量升高，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性下降，說明生理劑量的睪酮可以改善衰老血管的氧化應(yīng)激產(chǎn)物的清除，以及增強(qiáng)抗氧化物質(zhì)的活性。雄激素抗衰老作用不僅體現(xiàn)在氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的模型上，也有研究表明，雄激素補(bǔ)充可以延緩糖尿病所致衰老血管的損傷［10］。除了睪酮及DHT有抗血管衰老的作用，研究表明脫氫表雄酮(dehydroepiandrosterone，DHEA)也可預(yù)防及改善血管衰老所指的eNOS合成NO減少及衰老相關(guān)血管功能障礙這一狀況［11］。雖然目前的實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了這3種雄激素形式的抗血管衰老作用，但具體的效應(yīng)劑量尚無統(tǒng)一定論，而多數(shù)研究?jī)A向于生理劑量雄激素的補(bǔ)充可以改善血管衰老狀態(tài)。

三、雄激素與血管細(xì)胞衰老

血管衰老不僅是血管功能上的改變，結(jié)構(gòu)也發(fā)生了相應(yīng)的改變，可發(fā)生在血管壁的各種組織，主要是內(nèi)皮細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞。內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells，EC)及血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cell，VSMCs)作為血管主要的功能細(xì)胞，接受著長(zhǎng)時(shí)間的血流動(dòng)力學(xué)的影響，產(chǎn)生適應(yīng)性的應(yīng)答。雄激素受體廣泛分布于血管內(nèi)皮細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞，因此可以通過調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞而影響血管的功能。

1．內(nèi)皮功能障礙及雄激素對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞衰老的作用:(1)衰老血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙:內(nèi)皮在正常血管適應(yīng)血壓及其他慢性血流動(dòng)力學(xué)改變中十分重要，因此內(nèi)皮功能障礙可看做動(dòng)脈衰老的特征之一。NO作為內(nèi)皮細(xì)胞合成的主要生物活性物質(zhì)之一，是血管功能的體現(xiàn)。Minamino等［12］對(duì)人的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)行組化研究，發(fā)現(xiàn)血管細(xì)胞呈現(xiàn)衰老的形態(tài)及衰老相關(guān)β半乳糖苷酶染色陽性，eNOS活性下降。許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及人細(xì)胞衰老的實(shí)驗(yàn)中均證實(shí)了衰老的主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞功能受損這一病理特征［12，13］。年齡相關(guān)的內(nèi)皮功能障礙的分子機(jī)制是十分復(fù)雜的，目前認(rèn)為NOS合成酶的表達(dá)及活性降低以及NO的生物合成減少是主要因素。(2)雄激素對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞衰老的作用:目前雄激素與內(nèi)皮細(xì)胞的研究主要集中在雄激素對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的增生作用及對(duì)內(nèi)皮NO合成的影響。雄激素可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增生，然而雄激素的促內(nèi)皮增殖作用與抗衰老的關(guān)系尚不明確，其抗血管的衰老作用可能主要體現(xiàn)在促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞合成NO上。在大鼠主動(dòng)脈上，睪酮通過雄激素受體及鈣內(nèi)流顯著增加了NO的合成，鈣離子通道阻滯劑維拉帕米可以減少睪酮的促NO合成作用［14］。內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)也發(fā)現(xiàn)睪酮通過蛋白激酶C-絲裂原激活蛋白激酶(protein kinase C-mitogen-activated protein kinade，PKC-MAPK)依賴途徑促進(jìn)NO合成。DHEA可改善由衰老引起的內(nèi)皮合成NO下降，使cGMP合成增加，改善NO相關(guān)的信號(hào)途徑，明顯延緩血管衰老的進(jìn)程［15］。DHT可通過抑制caspase-3、caspase-9及P38 MAPK保護(hù)H2O2誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞衰老凋亡［16］。Nheu 等［17］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了DHEA可保護(hù)EC免于氧化應(yīng)激，提高了氧化應(yīng)激下EC的存活率，且這一效應(yīng)不依賴于雄激素受體。以上研究證實(shí)了3種雄激素均可以產(chǎn)生延緩內(nèi)皮細(xì)胞衰老的保護(hù)作用，但劑量效應(yīng)關(guān)系尚未確定，因?yàn)橐灿醒芯勘砻?，超生理劑量的睪酮抑制內(nèi)皮細(xì)胞eNOS的表達(dá)，從而使NO合成減少，可能與氧化應(yīng)激有關(guān)［18］。因此，還需大量實(shí)驗(yàn)來探討雄激素的抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老作用的劑量。

2．雄激素對(duì)衰老VSMCs的作用:VSMCs的增生和遷移是血管重塑的核心進(jìn)程，受生長(zhǎng)因素及信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控。探索VSMCs中衰老相關(guān)的信號(hào)通路，可以幫助我們逐漸理解衰老相關(guān)CVD中細(xì)胞的反應(yīng)及功能的改變。衰老動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞主要表現(xiàn)為遷移和(或)增生、凋亡增加，BKca通道減少，及對(duì)內(nèi)皮舒張因子及 K+的反應(yīng)性增加［19，20］。而雄激素對(duì)VSMCs的作用恰好也是主要表現(xiàn)在影響其增生、遷移及分化方面［17，21］。且前面也有提到，雄激素激活BKca通道的作用可被NOS抑制劑阻斷。因此，雄激素可以通過多種機(jī)制作用于VSMCs的衰老進(jìn)程，而且很有可能也是通過影響NO的合成發(fā)揮作用。普遍的研究結(jié)果顯示雄激素可以促進(jìn)VSMCs的增生，但仍有一些研究顯示DHEA抑制VSMCs的增生。雄激素的抗VSMCs衰老另一機(jī)制可能通過減少氧化應(yīng)激產(chǎn)生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)，因?yàn)镽OS是引起細(xì)胞衰老的重要機(jī)制之一。吳賽珠等研究顯示，DHEA可以顯著減少三丁基過氧化氫(tertbutyl hydroperoxide，t-BHP)或H2O2誘導(dǎo)的β半乳糖苷酶染色陽性VSMCs細(xì)胞數(shù)、G0/G1期細(xì)胞的比例，以及增強(qiáng)SOD活性。而睪酮?jiǎng)t通過NADPH氧化酶誘導(dǎo)VSMCs產(chǎn)生ROS，并通過NADPH氧化酶源ROS及c-Src依賴途徑誘導(dǎo)VSMCs遷移［21］。睪酮的這一作用與高血壓導(dǎo)致的血管重塑有密切關(guān)系，但對(duì)VSMCs的整體作用是否促進(jìn)細(xì)胞衰老尚未深入研究，睪酮誘導(dǎo)VSMCs的ROS產(chǎn)生很可能是一種促衰老作用。

綜上所述，心血管疾病的發(fā)生與血管衰老密切相關(guān)，血管的衰老涉及功能及結(jié)構(gòu)的改變。雄激素作為體內(nèi)重要活性物質(zhì)，通過促進(jìn)內(nèi)皮合成NO改善衰老血管的舒張功能。多個(gè)研究表明，外源補(bǔ)充DHEA可以改善衰老相關(guān)性疾病的進(jìn)展。然而，目前的研究顯示，睪酮在高血壓的發(fā)生發(fā)展中因促進(jìn)ROS的生成導(dǎo)致血管功能障礙，似乎在血管衰老中起反面角色。雄激素的抗衰老作用機(jī)制尚未完全明確，且不同雄激素對(duì)血管的抗衰老作用似乎不同。盡管睪酮、DHT、DHEA這3種激素同屬于雄激素類，但他們具有各自獨(dú)特的作用，具體的機(jī)制尚未可知。多數(shù)研究對(duì)DHEA抗衰老作用較為認(rèn)可，但對(duì)睪酮的抗衰老作用尚有爭(zhēng)議，且對(duì)DHT的研究較少。從目前的研究狀況來看，雄激素產(chǎn)生抗衰老作用的劑量及其他不良反應(yīng)尚未明確，沒有充足的證據(jù)認(rèn)為睪酮的替代治療對(duì)心血管疾病有利，還需要大量的臨床試驗(yàn)來證實(shí)。

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