血管衰老与雄激素

孙 荣 谈世进

年龄的增长不仅伴随着衰老，还伴随着衰老性疾病的发生，如动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)、高血压、脑卒中等心脑血管疾病。血管衰老作为推动衰老性疾病发生、发展的重要因素，被认为是衰老性疾病的共同发病机制。近年来，由于全国人口老龄化的加剧，这些衰老性疾病的发生率及病死率一直处于高水平状态，迫切需要探索加速血管衰老的影响因素及机制，为临床干预措施提供依据。雄激素作为男性体内重要的性激素，不仅决定了男性的第二性征，尤其与老年男性心血管疾病关系密切。流行病学研究显示，雄激素缺乏是心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)的独立危险因素［1］。本文着重阐述雄激素对血管衰老的影响，主要从血管衰老的功能及结构两个层面探讨。

一、血管衰老

衰老不仅是年龄的增长，还伴随着器官、组织、细胞的衰老，尤其是血管的衰老。衰老是CVD主要的危险因素，可以解释50%衰老患者临床CVD的出现。实际上，由增龄导致的血管结构和功能的改变(即血管衰老)，独立于一些其他的危险因素，如高血压、糖尿病及高胆固醇血症的存在而产生致病作用［2］。血管的发育从20岁以后维持相对稳定，中年期后开始衰老。随着年龄增长，血管发生一系列病理生理变化如生理性硬化，动脉壁延展性降低，动脉供血功能减退。血管衰老的变化总结为动脉管腔的扩大、内膜中膜的增厚、血管硬化及内皮功能障碍［3］。以往认为血管衰老是一系列不可变因素产生的不可避免的进程，但随着近几年对衰老的深入研究，目前认为探讨衰老相关的血管功能障碍的分子机制，可以促使我们找到延缓血管衰老的策略，减少CVD的发生并延缓其进展。

二、雄激素对血管衰老功能的影响

随着年龄的增长，体内激素水平的失衡是血管衰老及衰老相关性疾病发生的重要危险因素。最近的一篇关于雄激素与心血管疾病的Meta分析显示，睾酮缺乏可增加高血压、AS、内皮功能障碍等心血管疾病的发生率［4］。

1．雄激素对血管功能的作用及机制:雄激素对血管的作用主要表现在它的舒张血管功能上，其机制主要与雄激素的非基因作用有关。Yildiz等［5］的研究表明，睾酮可诱导胸廓内动脉(internal mammary artery，IMA)的扩张。高胆固醇血症、增龄及吸烟可降低睾酮的这一作用，且睾酮舒张IMA与钙依赖钾通道(Ca2+-activated K+channel，BKca)的活化开放有关。Deenadayalu等［6］既往的实验证实了睾酮通过开放猪冠脉平滑肌细胞上BKca通道舒张血管，且这一效应可能与环磷鸟嘌呤核苷(cyclic guanosinc monophosphate，cGMP)的积累有关，他们对这一现象的进一步的研究取得了新的进展。利用膜片钳技术证实了雄激素激活BKca通道，且可被一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)抑制剂阻断。NOS及鸟苷酸环化酶(guanylate cyclase，GC)的抑制剂可减弱睾酮诱导的血管舒张。抑制蛋白激酶G(cGMP-dependent protein kinase，PKG)可减弱睾酮对BKca通道的刺激作用，而纯化的PKG可在冠脉平滑肌细胞上模拟睾酮对BKca通道的刺激作用。这个实验表明，睾酮诱导内膜剥脱的冠脉舒张至少部分通过增加一氧化氮(nitric oxide，NO)合成，导致cGMP合成增加及PKG激活，从而开放BKca通道。Oloyo等［7］在SD大鼠腹主动脉上也得到了相同的睾酮舒张血管的效果，且通过非基因途径，与内向整流钾通道活化及LCa2+通道的阻断有关。根据目前的研究笔者认为，睾酮具有血管舒张作用，且很可能通过增加NO的合成，及部分离子通道的激活有关。

2．雄激素对血管衰老的影响:上述笔者得出雄激素可以舒张未衰老血管的结论，但其对衰老血管的影响研究较少。Ota等［8］研究表明，体内睾酮水平缺乏可加速神经元及血管的衰老，在认知功能障碍及性腺功能减退的衰老促进大鼠(senescence-accelerated mouse prone-8，SAMP8)，双氢睾酮(dihydrotestosterone，DHT)的补充改善了衰老大鼠的氧化应激，增加了内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)活化，随后诱导沉默信息调节因子1(silent information regulator 1，SIRT1)表达，SIRT1 通过上调eNOS抑制内皮衰老，从而预防血管的衰老。张莉等［9］发现，对去势及生理剂量睾酮对小鼠主动脉衰老的影响进行了比较系统的研究，衰老组及去势组与正常组及去势后生理剂量睾酮补充组相比，主动脉中丙二醇含量升高，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性下降，说明生理剂量的睾酮可以改善衰老血管的氧化应激产物的清除，以及增强抗氧化物质的活性。雄激素抗衰老作用不仅体现在氧化应激诱导的模型上，也有研究表明，雄激素补充可以延缓糖尿病所致衰老血管的损伤［10］。除了睾酮及DHT有抗血管衰老的作用，研究表明脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone，DHEA)也可预防及改善血管衰老所指的eNOS合成NO减少及衰老相关血管功能障碍这一状况［11］。虽然目前的实验研究证实了这3种雄激素形式的抗血管衰老作用，但具体的效应剂量尚无统一定论，而多数研究倾向于生理剂量雄激素的补充可以改善血管衰老状态。

三、雄激素与血管细胞衰老

血管衰老不仅是血管功能上的改变，结构也发生了相应的改变，可发生在血管壁的各种组织，主要是内皮细胞及平滑肌细胞。内皮细胞(endothelial cells，EC)及血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell，VSMCs)作为血管主要的功能细胞，接受着长时间的血流动力学的影响，产生适应性的应答。雄激素受体广泛分布于血管内皮细胞及平滑肌细胞，因此可以通过调控内皮细胞及平滑肌细胞而影响血管的功能。

1．内皮功能障碍及雄激素对血管内皮细胞衰老的作用:(1)衰老血管内皮细胞功能障碍:内皮在正常血管适应血压及其他慢性血流动力学改变中十分重要，因此内皮功能障碍可看做动脉衰老的特征之一。NO作为内皮细胞合成的主要生物活性物质之一，是血管功能的体现。Minamino等［12］对人的动脉粥样硬化斑块进行组化研究，发现血管细胞呈现衰老的形态及衰老相关β半乳糖苷酶染色阳性，eNOS活性下降。许多动物实验及人细胞衰老的实验中均证实了衰老的主动脉内皮细胞功能受损这一病理特征［12，13］。年龄相关的内皮功能障碍的分子机制是十分复杂的，目前认为NOS合成酶的表达及活性降低以及NO的生物合成减少是主要因素。(2)雄激素对血管内皮细胞衰老的作用:目前雄激素与内皮细胞的研究主要集中在雄激素对内皮细胞的增生作用及对内皮NO合成的影响。雄激素可促进内皮细胞增生，然而雄激素的促内皮增殖作用与抗衰老的关系尚不明确，其抗血管的衰老作用可能主要体现在促进内皮细胞合成NO上。在大鼠主动脉上，睾酮通过雄激素受体及钙内流显著增加了NO的合成，钙离子通道阻滞剂维拉帕米可以减少睾酮的促NO合成作用［14］。内皮细胞培养也发现睾酮通过蛋白激酶C-丝裂原激活蛋白激酶(protein kinase C-mitogen-activated protein kinade，PKC-MAPK)依赖途径促进NO合成。DHEA可改善由衰老引起的内皮合成NO下降，使cGMP合成增加，改善NO相关的信号途径，明显延缓血管衰老的进程［15］。DHT可通过抑制caspase-3、caspase-9及P38 MAPK保护H2O2诱导的内皮细胞衰老凋亡［16］。Nheu 等［17］的实验结果也证实了DHEA可保护EC免于氧化应激，提高了氧化应激下EC的存活率，且这一效应不依赖于雄激素受体。以上研究证实了3种雄激素均可以产生延缓内皮细胞衰老的保护作用，但剂量效应关系尚未确定，因为也有研究表明，超生理剂量的睾酮抑制内皮细胞eNOS的表达，从而使NO合成减少，可能与氧化应激有关［18］。因此，还需大量实验来探讨雄激素的抗内皮细胞衰老作用的剂量。

2．雄激素对衰老VSMCs的作用:VSMCs的增生和迁移是血管重塑的核心进程，受生长因素及信号网络的调控。探索VSMCs中衰老相关的信号通路，可以帮助我们逐渐理解衰老相关CVD中细胞的反应及功能的改变。衰老动脉平滑肌细胞主要表现为迁移和(或)增生、凋亡增加，BKca通道减少，及对内皮舒张因子及 K+的反应性增加［19，20］。而雄激素对VSMCs的作用恰好也是主要表现在影响其增生、迁移及分化方面［17，21］。且前面也有提到，雄激素激活BKca通道的作用可被NOS抑制剂阻断。因此，雄激素可以通过多种机制作用于VSMCs的衰老进程，而且很有可能也是通过影响NO的合成发挥作用。普遍的研究结果显示雄激素可以促进VSMCs的增生，但仍有一些研究显示DHEA抑制VSMCs的增生。雄激素的抗VSMCs衰老另一机制可能通过减少氧化应激产生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)，因为ROS是引起细胞衰老的重要机制之一。吴赛珠等研究显示，DHEA可以显著减少三丁基过氧化氢(tertbutyl hydroperoxide，t-BHP)或H2O2诱导的β半乳糖苷酶染色阳性VSMCs细胞数、G0/G1期细胞的比例，以及增强SOD活性。而睾酮则通过NADPH氧化酶诱导VSMCs产生ROS，并通过NADPH氧化酶源ROS及c-Src依赖途径诱导VSMCs迁移［21］。睾酮的这一作用与高血压导致的血管重塑有密切关系，但对VSMCs的整体作用是否促进细胞衰老尚未深入研究，睾酮诱导VSMCs的ROS产生很可能是一种促衰老作用。

综上所述，心血管疾病的发生与血管衰老密切相关，血管的衰老涉及功能及结构的改变。雄激素作为体内重要活性物质，通过促进内皮合成NO改善衰老血管的舒张功能。多个研究表明，外源补充DHEA可以改善衰老相关性疾病的进展。然而，目前的研究显示，睾酮在高血压的发生发展中因促进ROS的生成导致血管功能障碍，似乎在血管衰老中起反面角色。雄激素的抗衰老作用机制尚未完全明确，且不同雄激素对血管的抗衰老作用似乎不同。尽管睾酮、DHT、DHEA这3种激素同属于雄激素类，但他们具有各自独特的作用，具体的机制尚未可知。多数研究对DHEA抗衰老作用较为认可，但对睾酮的抗衰老作用尚有争议，且对DHT的研究较少。从目前的研究状况来看，雄激素产生抗衰老作用的剂量及其他不良反应尚未明确，没有充足的证据认为睾酮的替代治疗对心血管疾病有利，还需要大量的临床试验来证实。

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