1.2 运动、睾酮与脂代谢

1.2.1 运动与脂代谢

1.2.1.1 运动与低密度脂蛋白受体

1.2.1.1.1 低密度脂蛋白受体基因表达的调控因素

低密度脂蛋白受体（LDL-R）是多功能蛋白，由836个氨基酸组成，在基因组中的长度大于45Kb，含有18个外显子，被17个内含子分隔开，由五个不同的结构域构成。LDL-R广泛分布于肝脏、动脉壁平滑肌细胞、肾上腺皮质细胞、血管内皮细胞、淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞。各组织或细胞的LDL受体活性差别很大。将近70%的LDL-R活性集中在肝脏。在肝脏，LDL-R转运LDL，并与LDL-R相关蛋白一起从外周循环中摄取LDL、VLDL和乳糜微粒残余物。离体和在体的研究表明，所有类固醇合成组织（人类的或非人类的）都有LDL-R途径，即通过LDL-R途径摄取脂蛋白胆固醇提供类固醇激素合成需要[23]。在所有的脂蛋白受体中，LDL-R的发现最早，所以对它的代谢、作用机制已了解得比较清楚。

LDL-R介导的细胞内吞作用理论认为：人体肝细胞和肝外组织细胞表面有LDL受体，可使LDL分子附着于细胞膜表面特殊区域——被覆陷窝处，当LDL与受体结合后，LDL分子内含的胆固醇颗粒就被包裹起来，挤进细胞内[24]。LDL-R的活性及合成LDL-R的速度与细胞内胆固醇的含量成反比。在正常情况下，人体细胞内胆固醇含量不足时，细胞便加速LDL-R的合成，以使血浆中更多的LDL被受体识别而进入细胞。如果人体各型细胞上缺少这种受体，LDL便不能正常进入细胞；细胞内游离胆固醇过多时，也会因反馈作用抑制LDL-R的合成，从而抑制LDL进入细胞，这样血浆中的LDL-CE浓度就会升高，从而引起高胆固醇血症，成为动脉粥样硬化的诱因。某些家族性高脂血症患者，由于LDL-R基因遗传性缺损导致细胞不能从血液中摄取LDL，使血液中胆固醇水平升高，从而引发严重的动脉粥样硬化。LDL或其他含载脂蛋白B100、载脂蛋白E的脂蛋白如VLDL、β- VLDL均可与LDL受体结合，内吞入细胞使其获得脂类，主要是胆固醇。因此，LDL-R的主要功能是摄取胆固醇进入细胞内，用于细胞增殖和固醇类激素、胆汁酸盐的合成等。

如果LDL-R途径是合成类固醇激素的胆固醇的唯一来源，那么LDL-R调节的内吞作用异常就会导致类固醇激素生成异常。但事实并非如此。血β脂蛋白缺乏症患者，即循环的LDL缺少，并没有出现血或尿的皮质醇异常，但是他们对ACTH刺激的应答相对较弱。ACTH刺激后的醛固酮和雄烯二酮分泌并没有受到影响。血β脂蛋白缺乏症患者的卵巢、睾丸和胎盘的功能变化尚未得到系统的研究，但在月经黄体期出现血浆黄体酮降低的女性患者的黄体酮浓度正常。此外，大量关于家族性高血脂的研究指出，高血脂是由于LDL-R缺乏，并没有关于肾上腺、卵巢、睾丸类固醇合成功能紊乱的描述。一般，杂合子家族性高血脂患者的血浆皮质醇的基础值是在正常范围内的，但在ACTH刺激后其血浆皮质醇的浓度低于对照组。LDL-R缺乏的兔子的肾上腺、卵巢功能较弱。虽然兔子的生育能力相对降低，但并没有出现其他内分泌异常。在LDL-R纯合子基因敲除大鼠的研究中也观察到类似的结果。而且，雌性纯合子家族性高血脂患者可以正常受孕和生产。有趣的是，没有发现胆固醇合成抑制剂对家族性高血脂患者肾上腺和性腺功能的抑制作用。综合这些研究，说明还存在其他的脂蛋白胆固醇向细胞内转运的途径，以提供足够的脂蛋白胆固醇满足各种类固醇组织合成激素的需要[23]。

LDL-R基因转录与反馈机制密切相关。LDL-R基因表达的调控因素包括胆固醇、脂蛋白、HMG-GoA还原酶抑制剂、生长因子、分裂素等[25]。胆固醇类对LDL-RmRNA有抑制作用。当细胞内胆固醇浓度增加或需要减少时可下行调节LDL-R的合成，使受体数目减少，血清总胆固醇、LDL-CE代谢障碍。饮食中的胆固醇降低了肝脏LDL-RmRNA水平，因此降低了肝LDL-R数量，引起血循环中LDL的堆积。Lecra研究发现，在基础条件下，肝细胞和人类成纤维细胞的LDL-RmRNA表达增多，且肝细胞比成纤维细胞增加明显；在含有25-羟胆固醇和胆固醇酯的混合液中，肝细胞和成纤维细胞的LDL-RmRNA水平下调；在含有缺乏脂蛋白血清（LPDS）和2.5μm洛伐它丁（Mevinolin）的细胞培养液中，两种细胞的LDL-RmRNA水平上调[26]。雌激素对肝细胞膜上LDL-RmRNA有强烈的诱导作用，主要作用在LDL-R的转录水平，使其mRNA水平升高。Thomasm、Stulming等人研究表明，不仅是血清LDL-CE, HDL-CE也可下调外周血淋巴细胞LDL-RmRNA水平，而且HDL-CE对LDL-RmRNA的下调作用是LDL-CE的3倍，并证实LDL-CE与HDL-CE是以不同的病理机制发挥各自对LDL-RmRNA的下调作用[25]。LDL-R和HMG-CoA还原酶是肝脏胆固醇代谢的两个关键物质。HMG-CoA还原酶的竞争抑制剂可抑制内源性胆固醇的合成，诱发LDL-R的活性，从而降低血浆胆固醇水平。Youngmik Park研究发现，肝细胞生长因子（HGF）使LDL-R的基因转录提高4倍～5倍，用HGF培养的肝细胞的LDL-RmRNA水平升高，并具有一定的时间和浓度依赖特性[27]。

LDL-R家族的其他成员，还参与肝脏内乳糜微粒和乳糜微粒残余物的代谢，同时他们还有一些脂质代谢以外的功能[23]。

1.2.1.1.2 运动与LDL-R

关于运动与LDL-R的研究方向多集中在运动对高胆固醇血症、动脉粥样硬化、冠心病等临床治疗效果的研究上。有氧运动可在转录水平对抗高脂负荷，并具有上调大鼠肝脏LDL-R表达的作用，有助于预防和改善高脂饮食引起的LDL代谢异常[28]。运动通过某种途径调节肝细胞LDL-R活性，增加对血清LDL-CE的摄取，改善血脂水平。YanY、杨锡让等研究了实验性高胆固醇血症肥胖大鼠的肝脏LDL-R活性变化及有氧运动对LDL-R活性调节的影响，认为高脂膳食大鼠运动所致LDL-R活性提高，可能与下列因素有关：运动可能增加了肝细胞内胆固醇的排出，通过氧化固醇“细胞核酸结合蛋白”固醇反应性成分系统的反馈调节，使LDL-R基因转录增加，LDL-R结合活性随之增加；运动可能通过增加对细胞内胆固醇的利用和降解，反馈作用于下行调节过程影响LDL-R的合成，增加对LDL-C摄取而改善血脂水平[29],[30]；此外，胰岛素可增加LDL-RmRNA的生成和培养细胞的LDL-R活性，运动可能通过提高肝细胞对胰岛素的敏感性增进LDL-RmRNA的表达，使LDL-R数目增加。运动影响LDL-R的确切机制尚不清楚，还有待于进一步研究。

1.2.1.2 运动与清道夫受体

20世纪70年代，Brown和Goldstein等通过实验发现一种可以和氧化低密度脂蛋白结合的受体——2AcLDL受体，因为它可以和多种配体结合，并且参与机体免疫功能，故将其命名为清道夫受体[31]。清道夫受体是一种细胞表面的糖蛋白，具有广泛的配基结合活性，按其家族成员的结构和性质可分为A类（SR-A）、B类（SR-B）、C类（SR-C）、D类（SR-D）、E类（SR-E）、F类（SR-F）6类。

1.2.1.2.1 清道夫受体BI（SR-BI）

SR-BI属于具有免疫控制配体结合区特征的清道夫受体家族B族，同时也是分化群抗原（cluster of differentiation antigen, CD）36家族成员，有30%的序列与CD36家族同源。成熟的SR-BI蛋白质的分子量约为82kD，由509个氨基酸残基组成。受体蛋白在细胞膜上的结构似马蹄形，含有两个胞浆域、两个跨膜域和一个胞外域。N-末端的胞浆域由9个氨基酸残基组成，接着是22个氨基酸残基构成的跨膜域[32]。受体的主要部分为胞外域（403个氨基酸残基），该域含有6个半胱氨酸残基，有多个潜在的N-糖基化位点，对于高密度脂蛋白胆固醇（HDL-CE）的选择性摄取非常重要[33]。

人的高密度脂蛋白受体称为CLA-1（CD36 and LIMPⅡanalogous 1），编码基因定位在12q24.2-qter，整个基因跨度为75kD，包含13个外显子和12个内含子[34]。从CLA-1氨基酸序列可以推断CLA-1具有两个跨膜结构域，分别在N端1-8位和C端463-509位的胞浆域和一个位于胞外的结构域，在氨基酸残基37和39之间。在胞外结构域的后半部具有6个半胱氨酸，而且这一结构还有7个典型N-连接糖基化位点分布于序列间。

SR-BI是一个含509个氨基酸的糖蛋白（图1-1）。受体蛋白在细胞膜上的结构似马蹄形，含有两个胞浆域、两个跨膜域和一个胞外域。N-末端的胞浆域由9个氨基酸残基组成，接着是22个氨基酸残基构成的跨膜域[32]。受体的主要部分为胞外域，该阈含有半胱氨酸残基，有多个潜在的N-糖基化位点。受体的第二个跨膜阈含氨基酸残基。

SR-BI可与天然或修饰的脂蛋白、阴离子磷脂、凋亡细胞等结合，进一步研究发现其主要表达于小鼠、大鼠和人类的肝脏、肾上腺、睾丸、卵巢等组织[34],[36],[37]。此外，在小肠，怀孕大鼠的乳腺，子宫发育期胚胎、卵黄囊和胎盘，母体的子宫内膜等部位也可观察到较低水平的SR-BI。也有报道，在肺、输胆管、巨噬细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、神经胶质细胞、视网膜颜色上皮细胞和角化细胞也存在SR-BI[23]。而大脑、肾、脾、棕色脂肪、肺、骨骼肌和胎盘中则不含SR-BI[38]。SR-BI在人类和鼠的组织分布类型相同，人、豚鼠、小鼠和牛的SR-BI的DNA序列有80%以上的同源性，可能代表着同一个基因。用免疫组化的方法已经证实SR-BI主要在成年哺乳动物的肝脏、类固醇合成组织表达量较高。

1.2.1.2.2 SR-BI的表达调控

SR-BI的表达调控是种属和细胞类型依赖性的，胆固醇水平和激素对SR-BI的表达有相当重要的调节作用。在不同组织和细胞中，多种转录因子相互配合，形成一个复杂的调控系统[39]。因此，SR-BI的基因表达存在组织特异性和SR-BImRNA转录后调节机制。

在肝脏，SR-BI的表达量受机体胆固醇总量的负反馈调节，同时肝脏SR-BI的表达量又进一步调控胆固醇的逆转运，从而调控机体胆固醇总量，形成一个复杂的自我调控体系。在类固醇合成组织，如肾上腺、卵巢、睾丸，激素和细胞胆固醇水平联合对SR-BI的表达起重要的调节作用[40]，从而调节胆固醇的选择性摄取，最终调节类固醇激素的合成。

研究发现，雌激素、hCG、促性腺皮质激素等对SR-BI的基因表达有调节作用[41]。SR-BI的表达受肾上腺皮质、睾丸和卵巢甾体类物质合成的调节[42-47]。促肾上腺皮质激素（ACTH）可促进人CLA-1mRNA在离体培养的肾上腺皮质细胞的表达[46]。当把大鼠放到冷水中时，冷水可刺激促肾上腺皮质激素和皮质类固醇合成，冷水中大鼠的肾上腺中的SR-BImRNA的表达比正常大鼠高2倍，由此证明SR-BI在类固醇激素合成组织中的表达受相应的垂体激素的诱导[42]。一些激素促进而另一些激素下调SR-BI的表达，在不同类型的细胞中，同一种激素可能会有相反的作用，预示着激素调控SR-BI表达的复杂性。高剂量的雌激素可显著降低SR-BI在肝脏的表达，但却增加SR-BI在肾上腺和卵巢黄体细胞中的表达，同时伴有肾上腺和卵巢从HDL中摄取脂类的增加[44]。Towns等证明，促性腺激素（LH/hCG）可通过激活环磷酸腺苷（cAMP）酶，上调卵巢间质细胞内SR-BI调节的高密度脂蛋白胆固醇摄取过程[48]。在离体培养的睾丸支持细胞内，SR-BI在生精周期的表达受卵泡刺激素（FSH）的调节[49]。Reave等的实验发现，在hCG刺激睾丸组织脱敏时，Leydig细胞选择性摄取HDL-CE量成倍增加，SR-BI的表达可增加20倍[50]。

各种激素除了在转录水平调控SR-BI表达外，还能影响SR-BI异形体SR-BII的比例。正常情况下，雄鼠肝细胞系HepG2细胞只表达SR-BI，通过SR-BI介导胆固醇酯的内化。在17-β雌二醇的作用下，HepG2不再表达SR-BI，而SR-BII表达上升。SR-BII介导胆固醇内化的能力比SR-BI低，因此，推测17-β雌二醇可能通过影响蛋白的稳定性来调节SR-BI/SR-BII的比例[51]。

1.2.1.2.3 SR-BI与胆固醇的逆转运

胆固醇是人体重要的脂类物质之一[52]，胆固醇代谢与内分泌系统的正常功能关系密切。除了参与构成细胞膜以外，它是细胞色素P450胆固醇侧链裂解酶（类固醇激素合成的起始酶）的前体。胆固醇还可在肝脏转化为胆汁酸，在皮肤和肾脏转化为维生素D，在类固醇合成组织合成激素等。因此，内分泌组织尤其是类固醇合成组织和其他类型的一些细胞会通过多种途径确保这种重要的脂质原料的供应和储存。HDL在外周组织与胆固醇结合，并将其酯化为胆固醇酯，以HDL胆固醇酯的形式转运到肝脏进行代谢或转运到合成固醇组织如肾上腺、卵巢、睾丸作为合成固醇激素的原料，这一过程称为胆固醇逆向转运（RCT），又称为胆固醇的选择性吸收，包括胆固醇的流出、脂化和排泄。

HDL可以通过SR-BI介导的胆固醇逆转运途径高效地将外周组织细胞内的胆固醇转运到肝脏和/或类固醇激素合成组织。在肝脏，胆固醇最终转化为胆汁酸被排出体外；在类固醇合成组织，胆固醇被用于合成类固醇激素。

SR-BI作为HDL的受体，与HDL以高亲和性结合，参与胆固醇的逆向转运过程（图1-2）。Themel等首次证明了SR-BI在胆固醇选择性吸收中的生理学功能[53]。从HDL中选择性吸收胆固醇的胆固醇逆转运主要发生在大鼠的肝脏、肾上腺、睾丸和卵巢。当来自外周组织且携带有胆固醇酯的HDL与这些组织细胞表面的SR-BI特异结合后，HDL中的胆固醇酯被选择性地摄入细胞内。在肝脏被肝细胞摄取的胆固醇酯被用以合成胆汁酸排出体外。在肾上腺、睾丸和卵巢，胆固醇被作为合成类固醇激素的原料[33],[54]。SR-BI可能位于质膜上称为“陷窝”的富含胆固醇和鞘磷脂的微区，这些微区被认为与胆固醇运输有直接关系。推测SR-BI与HDL结合后，先选择性介导HDL胆固醇进入陷窝中一个可逆的胆固醇池，随后胆固醇再通过某种机制进入细胞内的胆固醇池中[55]。目前普遍接受的观点是，HDL与细胞表面的SR-BI结合，依靠胆固醇酯的浓度梯度被动扩散到浓度低的胞浆膜，脱掉部分脂质的HDL与细胞分离，重新进入循环。因为HDL颗粒不经过内吞和整个颗粒的降解过程，所以又称为SR-BI介导的胆固醇的选择性吸收[39]。但也有资料表明，SR-BI是一个内吞受体，在SR-BI介导的HDL代谢中，SR-BI本身也经历了内吞过程[32]。Eve Reaven等的研究认为，能够高表达SR-BI的细胞都具有功能性可再生的选择性摄取胆固醇的系统，这一系统有别于LDL内吞作用的胆固醇摄入途径，SR-BI介导选择性吸收途径是高通量、高效率、高特异性的，可能是详细研究胆固醇选择性吸收的理想体系[50]。

Rigotti首次用基因敲除的方法，培育出SR-BI基因缺陷小鼠。与野生型的小鼠相比，杂合子和纯合子小鼠的血浆胆固醇水平显著增加了30%～40%，大约为野生型小鼠的2.2倍。杂合突变体HDL的大小有轻微的增加，而纯合突变体HDL的大小显著增加并伴有明显的遗传异质性[56]。Kozarzky以逆转录病毒为载体，在肝细胞窦状小管和微管表面过度表达SR-BI，引起了血浆HDL的消失和胆汁胆固醇成倍增长，其结果有力地证明了：SR-BI在肝脏HDL代谢、介导细胞内胆固醇的流出和决定血浆HDL浓度等方面具有重要的作用[57]。这些研究结果显示，编码SR-BI的基因在决定小鼠血浆HDL-CE水平的过程中，可能有重要的作用。可以肯定，减少SR-BI的表达势必导致肝脏胆固醇选择性摄入下降。另外，SR-BI基因缺陷小鼠肾上腺胆固醇含量的显著下降，同样确定了SR-BI在为甾类物质合成组织提供胆固醇进行胆固醇聚积储备的过程中具有重要的作用。

SR-BI有多种配基结合位点[23]。关于SR-BI配基的研究多集中在中性脂蛋白。第一个与SR-BI有密切关系的中性脂蛋白是LDL。在此之前，人们认为，LDL的受体只有经典的LDL-R。SR-BI调节的LDL吸收和分解效率比经典的LDL-R低，而且SR-BI调节改造LDL的内吞作用和降解效率也低于LDL-R。SR-BI也可以和VLDL结合。SR-BI呈现单向的竞争，即SR-BI与一种配基结合后会完全抑制它与另一种配基的结合，但相反的事情不会发生，例如SR-BI与HDL的结合会抑制其与LDL的结合，而SR-BI与LDL结合后不会抑制其与HDL的结合[58]。这可能与两者的m氏常数（Km）有关。SR-BI上有与HDL和LDL结合的位点。Strangle发现SR-BI介导内源性胆固醇及细胞表面的胆固醇流出，不但流出至HDL，还流出至LDL，两者作为竞争性配体与SR-BI结合，HDL可以有效地竞争与SR-BI结合，而LDL只能部分地参与竞争[59],[60]。此外，游离胆固醇同样可以经由SR-BI介导被细胞摄取[61]。

SR-BI的表达在胆固醇供需不同的组织所起的作用不同。在肝脏、肾上腺、睾丸、卵巢等组织中，SR-BI的表达则使HDL中的胆固醇酯转移至细胞内，而在不能利用胆固醇的外周组织，SR-BI的表达可以促进细胞中游离胆固醇向HDL转移。原位杂交实验发现，发生动脉粥样硬化的apoE敲除小鼠变厚的主动脉内膜中SR-BImRNA的表达量增加[62]，这表明SR-BI可能促进胆固醇从发生动脉粥样硬化的血管壁或泡沫细胞中流出，从而在预防动脉粥样硬化中发挥作用。目前SR-BI已经成为预防和治疗动脉粥样硬化的一个新的靶点。

有关SR-BI的细胞生物学、生理学、药理学、免疫化学和遗传学研究证明，SR-BI是具有高度同源性的细胞表面HDL受体。SR-BI介导与生理学有关的胆固醇选择性转运，并在控制血浆HDL-CE浓度、HDL结构和向甾类物质合成组织转运胆固醇等方面具有重要的生理功能[63]。

1.2.1.2.4 SR-BI的其他生理功能

通过对SR-BI敲除大鼠的研究发现，SR-BI的表达对α生育酚、NO的代谢、对红细胞的成熟和雌性生育能力都非常重要。SR-BI基因缺陷能引起红细胞形态学上的改变。在SR-BI和ApoE双基因敲除小鼠体内的红细胞无细胞核，血红素含量正常，但表现出大红细胞形状异常和巨大的自噬体等网织红细胞前中间产物的特征[64]。SR-BI基因缺陷的雌性动物易患不孕症[65]，研究发现，SR-BI能够直接或间接地影响卵子的发育，其原因之一可能是SR-BI基因缺陷引起了脂蛋白量、结构及组成的改变。SR-BI表达正常但ApoE基因敲除小鼠无此异常。另外，SR-BI的生理功能还可能涉及对衰老和凋亡细胞的识别。

1.2.1.2.5 运动与SR-BI

关于运动与SR-BI的研究报道很少，截止到2006年3月底，在PUBMED上以“exerciseand and SR-BI”为主题词检索的文章只有1篇[66]。国内学者李则一观察了10周有氧运动对ApoE基因缺陷小鼠部分组织SR-BImRNA的表达的影响，结果观察到，10周有氧运动使ApoE基因缺陷小鼠肝脏SR-BImRNA的表达量增加了1.7倍，肾上腺增加了3.7倍，睾丸增加了1.9倍，卵巢增加了1.5倍[67]。通过分析有氧运动增高组织SR-BImRNA表达，李则一等认为可能存在三种机制（图1-3）：有氧运动提高了对SR-BImRNA表达有上调作用的血清ApoI、hCG、ACTH的水平和活性；组织胆固醇含量的下降可以通过负反馈来调节SR-BImRNA的表达；不排除有氧运动可直接上调组织SR-BImRNA表达的可能。陈近利、赵斐等的研究结果证明，有氧运动和低脂膳食可增加ApoE基因缺陷小鼠肝脏SR-BImRNA表达和蛋白质水平，而高脂膳食可使肝脏SR-BImRNA表达降低[68],[69]。由有氧运动和低脂膳食引起的SR-BImRNA水平和蛋白质水平的改变与ApoE基因缺陷小鼠动脉粥样硬化斑块面积间存在负相关关系。由此推论，有氧运动可以通过对内分泌和脂代谢的影响调控SR-BImRNA的表达。改变SR-BI的基因和蛋白质水平可能是有氧运动和低脂膳食发挥抗动脉粥样硬化斑块形成的潜在机制。

1.2.1.3 运动与血浆脂蛋白

血浆脂蛋白在体内的代谢可归纳为三条途径：外源性甘油三酯和胆固醇转运、内源性甘油三酯和胆固醇转运以及肝外组织的胆固醇逆向转运。LDL又被称为“致动脉粥样硬化脂蛋白”，即引起动脉粥样硬化（AS）的胆固醇是由LDL运载到受损的动脉管壁上的。相反，HDL与AS呈明显负相关，HDL具有抗动脉硬化的作用[66]，同时在保护血管内皮细胞和拮抗LDL损伤方面也有明显的积极作用[70]。

目前，关于运动与脂代谢的研究多集中在运动对血脂异常疾病的防治上[71],[72]。关于运动对LDL影响的研究较少，但基本都显示运动可使LDL水平下降。推测运动对LDL影响的机制可能是LDL受体活性的增高、ApoB水平降低、富含TG的VLDL和LDL的分解加强、脂蛋白脂肪酶（LPL）的活性提高等因素的综合作用。

有氧运动可明显影响HDL水平和HDL颗粒的组成。其原因是运动引起富含胆固醇的HDL2亚型增加、TC下降、TC/HDL和LDL/HDL下降。运动引起脂蛋白脂肪酶（LPL）和卵磷脂胆固醇脂酰基转移酶（LCAT）活性增加的同时，肝脏的肝脂酶（HL）活性下降。HL催化的较大的HDL2B颗粒向较小的HDL3颗粒转化，导致HDL2代谢速度减慢，使HDL2水平升高，从而促进了胆固醇的逆转运过程[63],[73]。绝大多数研究证实，耐力运动可以通过促进HDL-CE合成代谢增加、分解代谢减少来提高HDL-CE的水平。但最近Marshall等的研究认为，超低脂膳食在冠心病患者HDL-CE升高、脂代谢紊乱缓解过程中发挥主要作用，有氧运动只能起到局部的缓解作用[74]。

1.2.2 睾酮与脂代谢

目前关于男性内源性性激素——睾酮水平与血脂、脂蛋白和载脂蛋白浓度的关系尚无一致结论。多数研究认为，血睾酮水平与HDL-CE呈正相关，与甘油三酯、脂蛋白（a）、总胆固醇水平呈负相关[75-80]。

有假说认为，衰老导致的血睾酮降低促进了动脉粥样硬化的发展。而睾酮治疗可以减少LDL-CE、降低体重指数和内脏的脂肪含量、抑制动脉粥样硬化的形成，从而对心血管系统有益。Jones等的研究发现，在每4个男性冠心病患者中有1个血清睾酮水平在临床诊断的性机能减退的范围内，通过睾酮替代疗法使患者的血清睾酮水平升高，从而利于冠心病的治疗[81]。新近的研究表明，内源性睾酮可能是冠心病的保护因素，而低血睾酮症是冠心病的重要危险因素之一[82]。其原因可能与睾酮影响体内血脂代谢有关，即当血浆睾酮低下时，血脂代谢紊乱，从而诱发冠心病。武强等探讨了不同剂量的外源性睾酮对去势（双侧睾丸切除）雄性家兔性激素以及血脂和载脂蛋白水平的影响，发现不同水平的血清睾酮对血脂代谢产生的影响不同，生理水平血清睾酮使血脂和载脂蛋白发生有益改变，非生理性血清睾酮即单纯去势、低睾酮血症和高睾酮血症导致血脂和载脂蛋白代谢异常[83]。胥学伟等的研究认为，睾酮可能对氧化型低密度脂蛋白（OX-LDL）损伤的内皮细胞具有保护作用[84]。

Handa等报道，内源性高睾酮水平和低雌激素水平导致的血浆HDL-CE浓度下降可能与中年人易发动脉粥样硬化有关[85]。而Langer等认为睾酮尽管会使HDL-CE减少，但它具有加强胆固醇逆转运的作用，因此其抗动脉粥样硬化的作用更大[86]。徐惠芬等的研究认为，冠状动脉的病变与性激素水平无关[87]。Blair等认为，较低的血睾酮水平可以对心血管产生保护作用，从而减少冠心病发生的危险性[88]。德国学者用药物诱导机体血睾酮水平降低后，发现血浆HDL显著升高[89]，从而为Blair的结论提供了有力的证据。Hackney等耐力训练导致的血睾酮安静值水平较低可能会对心血管有潜在的保护作用，对健康有益。同时，Hackney也指出，这种作用仅限于多年从事耐力运动的受试者。另有实验发现，大鼠肌注外源性睾酮后，血浆脂质过氧化代谢产物浓度增高，说明外源性睾酮有促进LDL过氧化修饰的作用。而氧化型LDL是动脉粥样硬化斑块中LDL的主要形式，因而，外源性睾酮在高脂血症大鼠早期动脉粥样硬化形成中起促进作用[90],[91]。

关于血脂与睾酮合成的研究，早在1981年，Quinn就证实在hCG的长时间刺激作用下会导致睾丸Leydig细胞合成睾酮的胆固醇耗竭，通过HDL或LDL提供的胆固醇可以使细胞的睾酮合成增加[92]。Schumacher等也证实hCG导致睾丸Leydig细胞类固醇激素合成减少是胆固醇缺失的结果，HDL和LDL可以弥补这种缺失[93]。Schumacher等认为，hCG导致睾丸Leydig细胞类固醇激素合成减少不是胆固醇转运途径上的问题。Travert等也观察到离体培养的大鼠Leydig细胞可通过HDL摄取胆固醇来加强睾酮的合成[94]。Reave等提示，hCG刺激导致Leydig细胞脱敏时，细胞内SR-BI表达增高，选择性摄取HDL-CE增加，这可能与睾酮的重新合成有关[54]。另有实验观察到，非酯化脂肪酸可以通过抑制细胞内胆固醇的利用而对LH刺激的睾酮合成过程产生抑制，而油酸可以通过抑制细胞内的胆固醇酯酶从而抑制睾酮的生物合成[95]。

1.2.3 胆固醇代谢与运动性血睾酮降低

1.2.3.1 睾丸Leydig细胞内胆固醇的生物合成

通常Leydig细胞内胆固醇来自体内生物合成和由细胞外摄取。与所有合成胆固醇激素的组织细胞一样，睾丸Leydig细胞自身合成胆固醇的部位在胞液和内质网。合成的胆固醇除用于更新细胞的各种脂膜外，还为睾酮的合成提供原料。

在胆固醇的体内生物合成过程（图1-4）中，3-羟3-甲基戊二酸单酰-辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶）使3-羟3-甲基戊二酸单酰-辅酶A（HMG-CoA）转变成甲基二羟基戊酸，这是胆固醇体内合成早期的限速步骤，HMG-CoA还原酶则是限速酶。HMG-CoA还原酶的合成和酶活性受细胞内胆固醇的反馈调节。在大鼠的非肝脏组织，HMG-CoA还原酶活性受合成类固醇激素所需胆固醇和血浆脂蛋白介导的外源性可利用胆固醇之间的平衡的调节。当合成类固醇激素所需胆固醇增加，而外源性胆固醇可以满足时，HMG-CoA还原酶的活性保持不变。而当外源性胆固醇不能满足需要时，HMG-CoA还原酶活性可增加近200倍。当4-APP（4-ami-nopyrazolo pyrimidine）抑制肝脏胆固醇合成，导致血浆胆固醇浓度降低时，肾、肺等非肝脏组织的HMG-CoA还原酶活性和胆固醇合成加强。

相反，当4-APP的抑制作用解除、血浆胆固醇浓度恢复时，HMG-CoA还原酶活性受到抑制[96]。胆固醇脂质饱和实验证实，肾上腺胆固醇脂质的浓度和HMG-CoA还原酶活性之间有阈值关系，胆固醇脂浓度只要恢复到正常值的20%时，还原酶的活性就会被完全抑制。4-APP作用导致胆固醇合成加强的现象在小肠、卵巢和肾上腺也被观察到了。但是Eduardo等认为[97]：与肾上腺相反，睾丸HMG-CoA还原酶不受外周胆固醇浓度变化的调节。4-APP处理的大鼠血浆胆固醇、LH和睾酮浓度显著降低，但是Leydig细胞的HMG-CoA还原酶活性没有变化。

1.2.3.2 睾丸Leydig细胞对细胞外胆固醇的选择性摄取

除自身合成胆固醇外，睾丸Leydig细胞还可通过对HDL的选择性吸收摄取脂蛋白胆固醇（图1-5）。在啮齿类动物体内，HDL-CE的选择性吸收对于胆固醇向类固醇组织（肾上腺、卵巢、睾丸）的转运非常重要[23]，它向类固醇组织提供胆固醇作为类固醇激素合成的底物，并以胆固醇酯滴的形式储存在细胞质内。在大鼠的肾上腺，选择性吸收提供的胆固醇占类固醇激素合成所需胆固醇的90%以上。大量研究证实，hCG导致睾丸Leydig细胞类固醇激素合成减少时，通过HDL或LDL提供的胆固醇可以使细胞的睾酮合成增加[92-94]。

在睾丸，SR-BI主要在合成类固醇的Leydig细胞表达[44]，在Sertoli细胞仅有少量[98]。有观点认为，在Sertoli细胞SR-BI的表达具有清除死亡生精细胞的噬菌作用，但还需要进一步研究证明。Reaven等认为，通常情况下，在成熟大鼠的睾丸Leydig细胞检测不到SR-BI[50]。在普通成熟的睾丸Leydig细胞，用WesternBlot或免疫组化的方法很难检测到SR-BI，相应地是，细胞很少从HDL选择性摄取胆固醇合成类固醇[54]。这说明Leydig细胞在正常合成类固醇激素时不依赖外源性脂蛋白胆固醇。相反，hCG作用会刺激Leydig细胞SR-BI表达显著增加，同时HDL结合、胆固醇脂质选择性吸收和睾酮合成也增加[44]。睾丸脱敏时也会刺激SR-BI表达增加[54]。Reave等的实验发现，在hCG刺激睾丸组织脱敏时，Leydig细胞选择性摄取增加。由于胆固醇是类固醇激素睾酮合成的前体物质，因此，睾丸需要通过自身合成、储存胆固醇脂质、从脂蛋白摄取等多种途径确保提供充足的胆固醇。离体Leydig细胞培养液中，HDL-CE浓度成倍增加时，SR-BI的表达量可增加20倍[50]。这些实验说明，SR-BI在Leydig细胞的胆固醇代谢过程中起重要作用。在hCG介导的脱敏作用下，可以在细胞的微绒毛表面观察到SR-BI。这与在肾上腺、卵巢观察到的结果相似，但大多数SR-BI位于细胞质深层的复合膜通道系统中[54]。总之，Leydig细胞不同于其他类固醇激素合成细胞，通常，在合成类固醇激素时，Leydig细胞不利用外源性脂蛋白胆固醇。但在脱敏时，Leydig细胞SR-BI表达增高，选择性摄取HDL-CE增加，这可能与睾酮的重新合成有关[54]。Wu.Q等的实验证明，虽然SR-BI和ATP结合盒式转运子-1（ABCA1）mRNA在大鼠卵巢细胞都有表达，但细胞内合成雄激素所需的胆固醇主要由SR-BI途径提供。这一结果充分证明了SR-BI在HDL调节的雄激素合成过程中发挥着重要作用[99]。

睾丸Leydig细胞内的胆固醇来源有三种途径：细胞内胆固醇生物合成途径；来自外周组织的胆固醇以LDL-CE形式由LDL-R介导转运到细胞内；来自外周组织的胆固醇以HDL-CE形式由SR-BI介导胆固醇逆转运途径进入细胞。

Leydig细胞也可以通过选择性脂质吸收的方式吸取LDL携带的胆固醇酯。但是由于SR-BI呈现单向竞争，通过SR-BI吸收结合在LDL表面的胆固醇脂质进入细胞的能力显著低于从HDL吸收胆固醇脂质的能力。通过SR-BI将胆固醇转运至细胞的过程，对参与胆固醇代谢的蛋白质和基因都有重要的调节作用。HDL-CE和LDL-CE通过SR-BI转运到细胞，会对HMG-CoA还原酶活性产生下调作用[100]。

1.2.3.3 运动对睾丸Leydig细胞胆固醇代谢的影响

关于运动对睾丸Leydig细胞胆固醇代谢影响的研究报道很少，主要是对Leydig细胞内胆固醇从线粒体外膜向线粒体内膜转运的研究。Leydig细胞内StAR转运胆固醇进入线粒体是睾酮合成的限制因素。王启荣等报道，长时间耐力训练后，大鼠血清睾酮、睾丸总睾酮下降，睾丸Leydig细胞内脂滴数量及StARmRNA表达下降[10]。

衰老导致的睾酮生成减少是由于Leydig细胞内胆固醇酯质生成和代谢能力降低所致。衰老的Leydig细胞HMG-CoA还原酶活性显著降低，胆固醇明显堆积，孕烯醇酮生成减少，hCG刺激时，细胞线粒体内胆固醇聚集能力降低[101]。

运动训练是否会对Leydig细胞的睾酮合成原料——胆固醇的代谢、转运、储量等因素产生影响，尚未见研究报道。本文拟对以下问题进行探讨：长时间大负荷训练是否会导致睾丸Leydig细胞内胆固醇（生成睾酮的原料）的生物合成和转运途径发生异常？这种异常是否与运动性血睾酮降低的发生有关？