朱立堅(jiān) 李海龍 張 婷 傅杭杰 翁志偉 丁 濱

浙江中醫(yī)藥大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，杭州，310053

雄激素性脫發(fā)(androgenic alopecia，AGA)是一種以頭發(fā)密度進(jìn)行性減少為特點(diǎn)的疾病，中國(guó)男性總體患病率為21.3%，且隨著年齡的增長(zhǎng)而增加[1]。AGA嚴(yán)重影響患者的社交和心理，患者求治心切。AGA的病理特點(diǎn)包括毛囊小型化、毛囊生長(zhǎng)期縮短和休止期延長(zhǎng)[2]。毛囊的周期性生長(zhǎng)分為四個(gè)時(shí)期：生長(zhǎng)期(anagen)，位于真皮乳頭細(xì)胞(dermal papilla cells，DPCs)周圍的毛基質(zhì)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖，毛干生長(zhǎng)；退行期(catagen)，毛囊發(fā)生受嚴(yán)格控制的細(xì)胞凋亡和細(xì)胞外基質(zhì)重塑；休止期(telogen)，毛干附著在毛囊上皮球狀基部，可因梳洗而脫落；活躍脫毛期(exogen)，這是休止期毛發(fā)的脫落階段[3,4]。睪酮(testosterone，T)是人體內(nèi)主要的性激素之一，DPCs中表達(dá)的5α-還原酶(5α-reductase，5αR)催化T轉(zhuǎn)化為更具活性的5α-二氫睪酮(5α-dihydrotestosterone，DHT)[5](圖1)。DHT和毛發(fā)基質(zhì)細(xì)胞上的雄激素受體(androgen receptor，AR)結(jié)合，形成DHT-AR復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核，作為轉(zhuǎn)錄因子誘發(fā)AGA[6,7]。此外，雄激素通過影響皮脂腺增生導(dǎo)致毛發(fā)營(yíng)養(yǎng)不足也是導(dǎo)致AGA的一個(gè)重要原因之一，AGA患者多存在頭皮微循環(huán)功能障礙，常表現(xiàn)為血管變細(xì)、血流緩慢粘滯和紅細(xì)胞聚集等[7]。

圖1 5αR2催化T轉(zhuǎn)化成DHT

毛囊生長(zhǎng)依賴毛囊干細(xì)胞與DPCs間的信號(hào)分子交流，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)、角質(zhì)形成細(xì)胞生長(zhǎng)因子(keratinocyte growth factor，KGF)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)等多種信號(hào)分子參與其中，涉及Wnt/β-catenin、TGF-β/Smad、PI3K/Akt、Notch、Shh、ERK等多條信號(hào)通路[8]。DHT-AR復(fù)合物誘發(fā)AGA的過程中，Wnt/β-catenin和TGF-β/Smad是兩條核心通路。此外，AGA患者頭皮均檢測(cè)到毛囊微炎癥和淋巴細(xì)胞性毛囊炎[9]，可能與DHT導(dǎo)致的皮脂分泌過多，引起頭皮微生物過度增殖有關(guān)。在促炎因素持續(xù)存在的情況下，毛囊隆起處持續(xù)的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)會(huì)導(dǎo)致結(jié)締組織重塑，進(jìn)而導(dǎo)致毛囊周圍進(jìn)行性纖維化，損傷毛囊干細(xì)胞，使毛囊生長(zhǎng)周期失調(diào)[3,4]。尤其是中性粒細(xì)胞持續(xù)浸潤(rùn)產(chǎn)生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)源凋亡途徑，加劇AGA[10]。

AGA治療手段有限，目前獲批的臨床用藥僅有合成藥物非那雄胺(finasteride，F(xiàn)IN)聯(lián)合米諾地爾(minoxidil，MXD)對(duì)AGA有一定療效。FIN是一種4-氮雜甾體，它競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合5αR2而防治AGA[6]；MXD通過打開ATP敏感的K+通道(KATP通道)，上調(diào)VEGF，激活DPCs中的Wnt和Akt通路等而防治AGA[11-13]。但該法用藥時(shí)間長(zhǎng)，不良反應(yīng)明顯，如FIN有陽(yáng)痿、性功能異常和女性乳房發(fā)育不良等，使很多患者不能堅(jiān)持用藥[6]。因此急需效果顯著又不良反應(yīng)小的替代品。各國(guó)民間均有關(guān)于草藥洗發(fā)防脫的記載。挖掘這些資源是防治AGA的新思路。本文通過文獻(xiàn)查找，對(duì)比分析整理了有關(guān)植物提取物防治AGA的主要作用靶點(diǎn)以及相關(guān)的藥理學(xué)機(jī)制的研究。其中，5αR、AR和前列腺素(prostaglandins，PGs)等與雄激素敏感性相關(guān)的靶點(diǎn)，KATP通道和VEGF等涉及毛囊營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)的靶點(diǎn)，以及TGF-β/Smad、Wnt/β-catenin和PI3K/Akt等涉及毛囊生長(zhǎng)調(diào)控的信號(hào)通路，均有相關(guān)報(bào)道，詳述如下。

1 5α-還原酶

人體內(nèi)有5αR1、5αR2和5αR3三種同工酶，其中5αR2主要存在于頭皮毛囊的外根鞘內(nèi)層、毛囊近端區(qū)及毛囊漏斗部[7]。抑制5αR可有效降低毛囊的雄激素敏感性。具有該酶抑制活性的植物提取物通常含甾醇、萜類、皂苷類、脂肪酸和黃酮類等化合物，而5αR結(jié)構(gòu)的可變區(qū)可能是抑制劑發(fā)揮特異性作用的部位[14]。

海欖雌(avicennia marina)的甲醇提取物含有萜類化合物和甾體化合物，如羽扇豆醇、肉毒毒素、β-谷甾醇和β-丁二酸，均具有抑制5αR活性的潛力[6]。鋸葉棕(serenoa repens)漿果提取物含有β-谷甾醇、脂肪酸、β-胡蘿卜素和多糖，也被證明可抑制5αR[15]。異株蕁麻(urtica dioica)根提取物作為5αR抑制劑亦適用于AGA[9]。莪術(shù)(curcuma aeruginosa)的倍半萜類物質(zhì)能抑制5αR和DHT的產(chǎn)生，其中主要倍半萜類化合物—吉馬酮，被證明有抗炎和抗雄激素活性[16]。大花菟絲子(cuscuta reflexa)中的甾醇[17]、靈芝(ganoderma lucidium)中的靈芝總?cè)芠18]和粉葛(pueraria thomsonii)中的大豆皂苷Ⅰ和槐花皂苷Ⅲ[19]和茶(camellia sinensis)的表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)[20]均被報(bào)道有抑制5αR的活性。在植物界廣泛分布的黃酮類化合物如楊梅黃酮、槲皮素、茜素、山奈酚、染料木素和黃豆苷元等均表現(xiàn)出抑制5αR的活性[20]。植物中的月桂酸同時(shí)對(duì)5αR1和5αR2表現(xiàn)出一定的抑制活性[21]。此外，何首烏、側(cè)柏葉、鎖陽(yáng)、紅花、墨旱蓮、枸杞子、甘草、南瓜子、洋蔥、金合歡等均被報(bào)道有5αR抑制活性[7,22-24]。

2 雄激素受體和前列腺素

有研究證實(shí)，AR在脫發(fā)區(qū)毛囊中的表達(dá)高于非脫發(fā)區(qū)毛囊[4]，這提示AR是防治AGA的一個(gè)重要靶點(diǎn)之一。黃芩(scutellaria baicalensis)提取物和黃芩苷不但可以促進(jìn)DPCs有絲分裂，同時(shí)還表現(xiàn)出一定程度地阻止DHT-AR復(fù)合物形成并可防止DHT驅(qū)動(dòng)的AR核移位的活性[15,25]。另外，EGCG也可以通過抑制NF-κB通路下調(diào)AR表達(dá)[26]。

除DHT外，PGs也參與調(diào)控毛囊生長(zhǎng)周期[2]。前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)和前列腺素F2a(prostaglandin F2a，PGF2a)能刺激毛發(fā)生長(zhǎng)[2]。相反，前列腺素D2(prostaglandin D2，PGD2)可誘導(dǎo)毛囊提前進(jìn)入退行期，在DPCs中，PGD2通過與受體結(jié)合促進(jìn)AR表達(dá)[27]。雄激素會(huì)上調(diào)PGD2合成酶(prostaglandin-D2 synthase，PTGDS)水平，在AGA患者脫發(fā)頭皮中比未脫發(fā)頭皮中高[27]。抑制PGD2或上調(diào)PGE2、PGF2水平是可能的防治AGA方法。蓖麻油酸、麥角甾苷和穗花杉雙黃酮等被報(bào)道是PTGDS的抑制劑[8]。迷迭香(rosmarinus officinalis)油能增加人多形核白細(xì)胞中PGE2的產(chǎn)生，這是其促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)的原因之一[8]。

3 VEGF和KATP通道

毛囊生長(zhǎng)周期調(diào)控依賴于VEGF。VEGF主要由外根鞘毛囊角質(zhì)形成細(xì)胞分泌，通過受體VEGFR2激活下游的信號(hào)通路；包括PLCγ和ERK1/2介導(dǎo)細(xì)胞增殖，粘著斑激酶(focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)介導(dǎo)細(xì)胞遷移，PI3K/Akt介導(dǎo)細(xì)胞活性，內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)介導(dǎo)血管通透等[29]。此外，MXD可能通過缺氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor-1，HIF-1)誘導(dǎo)VEGF表達(dá)以促進(jìn)血管生成[11]。

三七總皂苷和植物提取物中的β-谷甾醇被證明可促進(jìn)VEGF表達(dá)，進(jìn)而激活血管生成和毛發(fā)生長(zhǎng)[9,30]。女貞(ligustrum lucidum)子中的齊墩果酸可促進(jìn)體外培養(yǎng)小鼠觸須毛囊干細(xì)胞生長(zhǎng)因子和VEGF的表達(dá)[7]。細(xì)辛(asiasari radix)提取物也可促進(jìn)DPCs中VEGF表達(dá)[31]。米糠提取物在促進(jìn)VEGF、IGF-1、KGF表達(dá)的同時(shí)，可以抑制TGF-β mRNA表達(dá)[32]。日本扁柏(chamaecyparis obtusa)精油和紅花(carthamus tinctorius)的乙醇提取物均表現(xiàn)出促進(jìn)VEGF和KGF表達(dá)的活性[33,34]。干姜五指方(含干姜和五指毛桃)可顯著促進(jìn)AGA模型小鼠毛發(fā)生長(zhǎng)，其機(jī)制是在促進(jìn)VEGF表達(dá)的同時(shí)抑制TGF-β1的表達(dá)[35]。

已知在血管平滑肌中，KATP通道通過降低鈣離子濃度，提高蛋白激酶A活性促進(jìn)血管舒張[36]。但并非所有血管舒張劑都促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)[37]，因此推測(cè)KATP通道還存在其他機(jī)制促進(jìn)生發(fā)。有研究報(bào)道KATP通道作為Akt的下游參與Akt/KATP/ERK信號(hào)通路，影響熱休克蛋白(heat shock proteins，HSPs)的激活或釋放[38,39]，而HSPs-AR復(fù)合物是DHT與AR結(jié)合前AR存在的形式[7]。青裙帶菜(undariopsis peterseniana)被證明具有通過開放KATP通道維持毛發(fā)生長(zhǎng)的潛力[40]。

4 Wnt/β-catenin信號(hào)通路和IGF-1

Wnt/β-catenin通路在發(fā)育過程中決定細(xì)胞的分化命運(yùn)的經(jīng)典通路，也是防治AGA中研究最多的通路之一。磷酸化的GSK3β活性被抑制，促進(jìn)了胞質(zhì)中β-catenin增加[5]，進(jìn)入細(xì)胞核結(jié)合TCF/LEF激活基因表達(dá)，誘導(dǎo)毛囊進(jìn)入生長(zhǎng)期[4,41]。DHT-AR復(fù)合物與β-catenin有高親和力，抑制β-catenin進(jìn)入DPCs細(xì)胞核，下調(diào)cyclin D1、COX2等Wnt/β-catenin通路的靶基因表達(dá)，從而抑制細(xì)胞周期進(jìn)程[4,12]。

有研究提示紅參油治療可上調(diào)Wnt/β-catenin和Shh/Gli等途徑介導(dǎo)的蛋白，例如β-catenin、LEF1、Shh、Bcl2、cyclin D1和cyclin E等的表達(dá)，同時(shí)下調(diào)TGF-β水平[15]。黃芩苷刺激Wnt3a、Wnt5a、Frizzled7和Dishaveled2的表達(dá)，拮抗β-catenin降解復(fù)合物[41]，增加DPCs中的堿性磷酸酶水平，激活Wnt/β-catenin[15]。莫諾苷是山茱萸(cornus officinalis)中的一種有效成分，可通過上調(diào)Wnt10b、β-catenin和LEF1水平促進(jìn)毛囊的生長(zhǎng)和發(fā)育[42]。此外，烏頭(aconitum ciliare)塊莖提取物[43]、桑樹(morus alba)根提取物[44]、葉狀鐵釘菜(ishige sinicola)提取物[45]、朝鮮五加(acanthopanax koreanum)提取物[46]、側(cè)柏(thuja orientalis)提取物[47]和青裙帶菜提取物[40]均被報(bào)道可激活胞質(zhì)內(nèi)β-catenin，改善DPCs的細(xì)胞周期。

DHT與AR作用會(huì)減少DPCs中IGF-1的生成，進(jìn)而通過Wnt/β-catenin通路影響毛發(fā)生長(zhǎng)[8]。覆盆子(rubus idaeus)中的覆盆子酮和辣薄荷(mentha piperita)精油被證明促進(jìn)DPCs生成IGF-1[8,48,49]。辣椒素和異黃酮的混合物能顯著增加IGF-1的生成，可能的機(jī)制是辣椒素結(jié)合TRPV1受體(transient receptor potential cation channel subfamily V member 1，TRPV1)，增加感覺神經(jīng)元中降鈣素肽(calcitonin gene related peptide，CGRP)的釋放，CGRP增加IGF-1生成[15]。

5 PI3K/Akt信號(hào)通路

GSK3β是Wnt/β-catenin通路的調(diào)節(jié)因子，它本身受PI3K/Akt通路調(diào)節(jié)，Akt磷酸化GSK3β Ser9和β-catenin Ser552，使GSK3β失活并促進(jìn)β-catenin轉(zhuǎn)錄活性[12]。有研究證實(shí)水飛薊(silybum marianum)可通過激活A(yù)kt和Wnt/β-catenin信號(hào)通路促進(jìn)DPCs球體形成[15]。此外，離體培養(yǎng)的人DPCs和小鼠實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了紅參(panax ginseng)提取物及人參皂苷可激活DPCs中Akt和ERK信號(hào)通路，促進(jìn)DPCs和毛基質(zhì)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖，抑制DHT-AR的轉(zhuǎn)錄效應(yīng)[50]。歐菱(trapa japonica)發(fā)酵提取物通過Akt/ERK/GSK3β通路促進(jìn)人DPCs的增殖和細(xì)胞周期進(jìn)程，并能上調(diào)IGF-1和KGF水平[51]。麥麩的主要成分香草酸可激活PI3K/Akt通路并上調(diào)細(xì)胞周期蛋白維持毛囊生長(zhǎng)期，實(shí)驗(yàn)中香草酸能夠通過增加4EBP1(eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein 1)(Thr37/46)的磷酸化水平，消除其對(duì)elF4E(eukaryotic translation initiation factor 4E)的抑制作用，進(jìn)而顯著增加大鼠觸須DPCs細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白cyclin D1、VEGF和FGF2等促增殖因子表達(dá)[12]。

6 TGF-β/Smad信號(hào)通路

TGF-β是細(xì)胞增殖的主要抑制因子，通過磷酸化的R-Smad與Smad4和importin-β結(jié)合形成復(fù)合物并移位入核，激活靶基因轉(zhuǎn)錄[41]。DHT能夠激活DPCs中TGF-β表達(dá)，并通過TGF-β/Smad通路激活細(xì)胞內(nèi)Caspase凋亡途徑，導(dǎo)致毛囊生長(zhǎng)周期縮短[7]。TGF-β的異常表達(dá)也會(huì)導(dǎo)致炎癥[16]。一些神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子作為負(fù)調(diào)控信號(hào)參與雄激素調(diào)控毛囊生長(zhǎng)的過程，尤其是腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)[52]。

咖啡因被報(bào)道能抵消男性毛囊中因T引起的TGF-β表達(dá)，降低女性毛囊中TGF-β表達(dá)，并能增強(qiáng)兩性毛囊IGF-1表達(dá)，延長(zhǎng)毛囊生長(zhǎng)期并促進(jìn)毛基質(zhì)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖[15]。人參皂苷在體外培養(yǎng)的觸須毛囊中刺激毛干生長(zhǎng)，并抑制Hela細(xì)胞中TGF-β引起的ERK磷酸化[15]。在一項(xiàng)研究中，人參皂苷F2降低了TGF-β2和SCAP(sterol regulatory element-binding protein cleavage-activating protein)蛋白的表達(dá)，比FIN能更有效地抑制毛囊向退行期轉(zhuǎn)化[53]。p75神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素受體(p75 neurotrophin receptor，p75NTR)是一種BDNF，參與調(diào)節(jié)毛囊退化[54]。有研究證實(shí)人參正己烷提取物強(qiáng)烈抑制β-神經(jīng)生長(zhǎng)因子與p75NTR的相互作用，從而抑制TGF-β的激活[55]。此外，墨旱蓮(eclipta alba)的石油醚提取物、五味子(schisandra nigra)的乙醇提取物、紅花的乙醇提取物、連翹酯苷A、原花青素B、姜黃素和芹菜素等均被報(bào)道能下調(diào)TGF-β水平，但機(jī)制不明[8,56]。

7 抗炎和抗氧化

炎癥是皮膚自我保護(hù)的重要方式，炎癥環(huán)境下巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞分泌炎癥介質(zhì)或細(xì)胞因子(如TNF)、吞噬碎片，參與毛囊再生；中性粒細(xì)胞通過產(chǎn)生ROS保護(hù)傷口不受感染并參與傷口愈合。但中性粒細(xì)胞失調(diào)導(dǎo)致大量中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)毛囊，形成持續(xù)的微炎癥，產(chǎn)生過量ROS，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)源凋亡途徑，導(dǎo)致脫發(fā)[10]。ROS能刺激表達(dá)p53，導(dǎo)致小鼠毛基質(zhì)和上皮細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)毛囊進(jìn)入退行期[57]。促凋亡因子Bax和Bak寡聚化并使線粒體釋放細(xì)胞色素c等凋亡因子，活化下游系列caspase或其他途徑引發(fā)細(xì)胞凋亡[41]。毛囊皮脂管中細(xì)菌產(chǎn)生的卟啉化合物的光激活導(dǎo)致氧化組織損傷和毛囊微炎癥，這是導(dǎo)致AGA患者脫發(fā)的重要病理[9]。因此，消除促炎因素的持續(xù)影響(通常是抑菌)、抑制炎性細(xì)胞的過度反應(yīng)以及抑制ROS水平是一些植物提取物改善微炎癥，防治AGA的藥理基礎(chǔ)。

互生葉白千層(melaleuca alternifolia)蒸氣提取物含有松油烯-4-醇，這是一種具有較強(qiáng)的抗菌和抗炎特性的物質(zhì)；由MXD、雙氯芬酸和該提取物組成的微乳劑比MXD單獨(dú)治療AGA更安全有效且更早改善癥狀[28]。人參提取物含有人參皂苷、多糖和酚類物質(zhì)，具抗氧化活性。在一項(xiàng)人臨床試驗(yàn)中，韓國(guó)紅參與外用MXD聯(lián)合使用比MXD更有效地促進(jìn)頭發(fā)生長(zhǎng)；韓國(guó)紅參通過調(diào)節(jié)p53、Bcl2和Bax的表達(dá)來(lái)防止毛囊過早進(jìn)入退行期，提示其抗凋亡活性[15]。此外，一些有潛在防治AGA的植物提取物和其中的主要成分也表現(xiàn)出抗氧化和抗炎的活性。例如，問荊(equisetum arvense)提取物能消除羥基自由基，抑制黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶體系中ROS水平[9]。歐蕁麻(urtica urens)葉提取物能抑制大鼠服用角叉菜膠后的足腫脹，提高過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性[9]。此外，兒茶素類化合物(如EGCG)和原花青素也具抗氧化活性，被證明能緩解AGA癥狀[16,22]。側(cè)柏葉主要成分為揮發(fā)油、黃酮類和鞣質(zhì)等，也具有抑菌、抗炎、抗紅細(xì)胞氧化等作用[8]。迷迭香油可減少白三烯B4的產(chǎn)生并抑制補(bǔ)體系統(tǒng)[28]。

8 小結(jié)

由于AGA病理的復(fù)雜性，涉及多條信號(hào)通路和眾多細(xì)胞因子，單一的有效成分往往無(wú)法協(xié)調(diào)多靶點(diǎn)綜合改善病情，所以盡管最近發(fā)現(xiàn)了許多植物提取物具有防治AGA的作用，但臨床應(yīng)用仍然有限。我們發(fā)現(xiàn)一些研究報(bào)道植物提取物混合物或與合成藥物聯(lián)合使用效果更佳，提示了植物提取物復(fù)配物的應(yīng)用前景，這可能是一個(gè)有價(jià)值的研究方向，但其中機(jī)制仍需進(jìn)一步探索。本文通過閱讀和對(duì)比分析文獻(xiàn)，總結(jié)了AGA發(fā)病機(jī)制以及相關(guān)的植物提取物活性，見圖2和表1，為有效復(fù)配植物提取物和(或)其中的活性成分提供了方便。

圖2 植物提取物防治AGA的部分藥理小結(jié)

表1 植物提取物防治AGA的部分藥理小結(jié)

志謝：本工作由浙江省自然基金會(huì)和杭州至墨生物技術(shù)有限公司共同資助。感謝浙江中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院季巾君老師和徐莉副教授對(duì)文章選題和文章修改的幫助。