5a-还原酶在男性生殖中的作用

5a-还原酶(5a-R)是靶细胞内的膜蛋白，主要定位于微粒体膜和核膜，依赖还原型辅助酶Ⅱ(NADPH)为供氢体，催化一系列类固醇底物的△⒋5双键还原，并使C-5位上的氢加在a位上成为相应的5a-羟化产物。该酶对雄激素生成，代谢和转化尤其重要，因为5a-R将睾酮(T)不可逆地还原为活性更强的双氢睾酮(DHT)，后者在靶组织和(或)非靶组织中除具有强化与放大T的作用外，还发挥其独特的生物 学作用。近年来对T-5 a-R-DHT-雄激素受体(AR)系统的研究取得许多新进展，综述如下。

一、T和DHT的作用

血浆内T占总雄激素的80%，DHT约占20%;但在前列腺中则相反，因前列腺中含有丰富的5a-R,可以将来自血循环的T转化为DHT，故其所含雄激素90%是DHT。有人将T视为一种前体激素，它可经由5a-R催化的不可逆5a-还原作用生成DHT。外周循环中DHT的70%-80%来自T在外周的转化，仅约15%由雄甾烷二酮转化而来，尚有很少部分由睾丸直接分泌。

男(雄)性体内T和DHT两种雄激素的活性最高，但，只有一种AR(受体)，二者均是AR的特异配基，这就是所谓的“两配基一受体”学说。X染色体上AR基因突变导致T和DHT依赖的生物学过程均发生障碍，说明确实存在“两配基一受体”。其中DHT与AR的亲和力较强，是T的4~20倍，所以DHT被认为是人体内最强的天然雄激素。

T和DHT虽然与相同的受体结合，却发挥不同的生物效应。T在男性胎儿性分化过程中刺激中肾管(WoIffian管)发育成男性内生殖器官(附睾，精囊，输精管等);在青春发育期启动并维持精子发生，反馈调节垂体促性腺激素的合成分泌。DHT刺激46XY胎儿尿生殖窦原基分化形成男性外生殖器(阴茎，阴囊，男性尿道等)，刺激前列腺分化形成，促进青春期第二性征的发育(胡须和体毛生长，男性发型，外生殖器官发育成熟)。由此可见，T和DHT是男性体内不可相互替代的雄激素。

但T和DHT结合相同的AR却产生不同生物学作用的机制，目前仍不清楚。除了DHT与AR结合亲和力更强外，DHT更易使AR转化为DHT结合状态，DHT-AR复合物可以更有效地激活靶基因及一些不对T-AR起反应的特殊靶基因。因此，DHT具有两方面作用：一是放大信号，强化或扩大T的生物学效应，二是调节某些特殊靶基因的特异功能。

T和DHT都能和AR结合，分别形成了TR和DR两种复合物，由于DHT与AR的亲和力强，DR又比TR稳定，故DHT的作用比T强的多，是前列腺等特异靶器官内起决定作用的激素。DR和TR与细胞核内特殊的DNA部位结合，导致有关基因的复制，产生mRNA最终刺激细胞浆内的核蛋白体合成，细胞增生;反之，若从雄激素依赖组织中撤除或减少雄激素，蛋白合成将减少，组织退化，细胞凋亡。

二、5a-R缺失症

患者体内主要是Ⅱ型5a-R的基因发生突变失去活性，而Ⅰ型5a-R基本正常。Ⅰ型5a-R主要广泛分布于非靶器官如肝脏中，在类固醇代谢中起合成代谢作用;Ⅱ型5a-R是靶器官如前列腺，睾丸及附睾丸中的优势同攻酶，在类固醇代谢中起合成代谢作用。多年来对5a-R在睾丸细胞中的定位存在不同观点，争论焦点是5a-R活性主要存在于间质细胞还是生精小管上皮细胞?

国内有人用Ⅱ型5a-R的cRNA基因探针观察到该基因仅在人睾丸生精小管上皮内支持(Ser-tIi)细胞和睾丸间质(Leydig)细胞胞浆中显示出较强的杂交信号，而在SertIi细胞核和各级生精细胞核及胞浆中均未见到杂交信号，在附睾则发现5a-R的活性在细胞核内和细胞浆微粒体中有所不同，核内酶活性呈附睾头部最高，尾部最低;而胞浆及微粒体组分中酶活性为体部高于头尾部。此外，人附睾微粒体中Ⅱ型5a-R占优势。胞浆和核中Ⅰ，Ⅱ型酶差异不明显。Ⅰ，Ⅱ型5a-R在附睾的分布特点与精子在附睾中逐渐成熟过程相关，提示5a-R可能是调节附睾精子成熟的重要因素。

应用现代分子生物学技术(1)，发现Ⅰ型5a-R基因在雄激素靶组织和非靶组织均有表达，其活性呈组织广泛分布的特点，如肝脏和肌肉;Ⅱ型5a-R在雄激素靶组织中高表达，其活性主要分布在前列腺和附睾。两种5a-R同攻酶均有介导T→DHT的转化，但在雄激素靶组织中起主要作用的是Ⅱ型5a-R。在对Ⅱ型5a-R基因缺陷(大多数是由于点突变)所导致的5a-R缺乏症患者的临床与实验研究发现，患者的Ⅱ型5a-R活性缺陷，其Ⅰ型5a-R基因和活性表达是完整的。

三、5a-R对男性生殖器官的影响

先天性5a-R缺陷的患者表现为依赖T刺激WoIffian管发育分化形成的内生殖器官如附睾，输精管，射精管和精囊均正常;而依赖于DHT刺激尿生殖窦和尿生殖结节演变形成的外阴部则出现畸形，且前列腺不发育。这是因为雄性外生殖器官和前列腺均需要DHT才能发育。

某些雄激素依赖器官如阴茎，在青春发育以后受体下调以限制其继续增大，但前列腺内的AR则持续到老年。良性前列腺增生(BPH)患者前列腺内的5a-R活性和DHT浓度较同龄正常人分别袄出2~3倍和3~4倍。虽然皮肤不是性腺组织，但近来发现黄体生成素人绒毛膜促性腺激素(LH/hCG)可调节皮肤中Ⅱ型5a-R及AR，而且可使5a-R下降(2)。

男性5a-R缺乏症患者主要是Ⅱ型5a-R缺陷，而Ⅱ型5a-R活性缺乏的程度也有所不同，因此Ⅱ型5a-R基因发生点突变引起该酶活性缺乏，靶组织不能从T合成足够量的DHT，导致依赖DHT的摆器官(阴茎，阴囊，尿道及前列腺等)发育和成熟异常。

分子基因的研究证据如基因缺失，点突变和位点诱变(site-directed mutagenesis)均证实Ⅱ型5a-R基因是5a-R缺乏症的关键突变基因(1)。这些突变导致机体合成无功能蛋白质或功能低下的蛋白质，从而引起不同程度的男性化缺陷。而且5a-R基因突变造成的异常不仅限于少见的5a-R缺乏症，在尿道下裂患者中也发现多种5a-R基因突变，如：A49TLII3V，H23IR等(3)。

四、5a-R在中枢性分化过程中的作用

脑内5a-R不仅参与调节激素分泌和刺激动物的交配过程，并对胚胎脑组织性分化具有重要作用(4)。研究发现，鼠Ⅰ型5a-R活性主要存在于下丘脑和桥脑，而且不受雄激素调空;而Ⅱ型5a-R以小脑和延髓为主，只有在出生前的鼠脑中高表达。从胎龄14d到成年，Ⅰ型5a-RmRNA在动物脑中均可检出，而Ⅱ型5a-RmRNA只有在胎龄18d时开始表达，生后两天达到高峰，然后逐渐下降至成年水平(5)。

而Ⅱ型5a-R这种暂时性及依赖雄激素调控表达程式与中枢性分化的关键时序相吻合，说明而Ⅱ型5a-R对中枢神经系统性别分化具有重要作用。动物出生后脑内5a-R含量趋于稳定，给予各种性激素，神经阻滞或手术去势均不影响下丘脑的5a-R活性。抗雄激素的fIutamide(氟他胺)可以抑制雄性胚胎脑中Ⅱ型5a-R表达，雄性胚胎的变化则小得多。StoffeI等(6)发现，成人和儿童的海马中有Ⅰ型5a-RmRNA表达，但无Ⅱ型5a-RmRNA表达。在人脑颞叶中可以检出5a-R的两种同攻酶，但以Ⅰ型活性为主。

五、5a-R对生精功能的影响

近来的研究不仅证实5a-R对精子成熟过程具有调控作用，而且其活性的正常对精子生成也具有重要意义。尽管有研究显示东西方人种男人的Ⅱ型5a-R活性并无不同(7)，但两者的性毛分布，痤疮和前列腺疾病发生率，雄激素代谢率等存在明显差异。雄激素单用或雄，孕激素合用在亚洲人中可获得接近100%的无精子和严重少精子，但在白种人中只有60%~70%可达到无精子。

在比较雄激素诱导的无精子与严重少精子的志愿者雄激素代谢特征时发现，维持低水平精子发生者的T向DHT转化率和3a-雄烷二醇的血清含量明显高于无精子者，达到无精子者的生殖腺局部5a-R活性低于严重少精子者(8)。这些差异，提示5a-R及其代谢产物DHT在男性精子发生中可能起一定的调控作用，但需要进一步研究。

研究证实，DHT可以抑制正常雄性大鼠的血清LH和T水平，去势雄性大鼠及时补充DHT可以抑制LH和FSH的升高;因为DHT不能被芳香化酶转变为雌二醇(E2)，说明DHT本身具有负反馈抑制下丘脑-垂体-性腺轴的生物学效应。这与能够被芳香化酶转变为E2的T是不同的。三苯氧胺(tamoxifen)可以通过降低LH和T水平导致雄性大鼠的生精功能呢感低下和不育，补充足够剂量的DHT可以抵消三苯氧胺的抑制效应(9)。

在雄性节育的研究中心，O′Donnell等(10)发现，联合应用T和雌激素可以抑制雄性大鼠的生精功能，在停用T与雌激素合剂后生精恢复如果给予5a-R的活性及代谢产物DHT的水平对生精过程中激素依赖的精子形成非常重要，尤其在睾丸局部底T环境时。

但是，澳大利亚McLachlan等(11)和英国Kinnibergh等(12)学者分别将5a-R抑制与T或T-孕激素类似物合剂合并使用，结果发现加用5a-R抑制剂后并没有增前对受试者生精功能的抑制。这表面上似乎与以往的研究结果有矛盾，但5a-R活性及DHT水平对雄性精子生成和成熟肯定有影响，这两项实验结果也没有推翻以往的结论，只是提示T-5a-R-DHT-AR系统中还有许多未知的内容。

综上所述，T-5a-R-DHT-AR系统的研究已使我们对其生物学功能有了更多的了解，为在生理，病理，临床及其在男性计划生育的理论研究和应用奠定了基础。但也给我们带来了更多的未知和挑战，需要更多的研究和探索。