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睾酮是一种类固醇激素，相对分子质量为288，由睾丸间质细胞合成与分泌，体内少部分雄激素来源于肾上腺。睾酮是男性体内分泌量最多、生理作用最重要的雄激素，其贯穿从胚胎发育到衰老的全部男性生理活动中，对男性生活质量有重大影响[1]。因此，全面了解睾酮生物合成及调节途径对治疗男性雄激素缺乏具有重要的意义。95%的睾酮是由睾丸间质细胞合成和分泌的，睾酮主要由经典的下丘脑－垂体－性腺轴途径来调控。下丘脑分泌促性腺激素释放激素，分为促卵泡激素释放激素和促黄体激素释放激素，两者作用于脑垂体使之分泌促性腺激素，分为卵泡刺激素和黄体生成素(LH)，后者作用于睾丸间质细胞膜上的LH受体，使睾丸间质细胞分泌睾酮。同时，睾酮对下丘脑和垂体具有负反馈调节作用[2]。近年来，越来越多的科学家在研究LH是如何影响睾丸间质细胞的分泌和调控，为此，本文就雄激素调节的新靶点作一综述。
近期研究发现，当LH与睾丸间质细胞膜上的LH受体结合后，刺激睾丸间质细胞合成睾酮的细胞内信号主要通路如下：LH受体被刺激后会使cAMP形成，活化蛋白激酶A，使转录因子GATA－4和CREB磷酸化，进而调节类固醇激素合成急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein，StAR)，再与线粒体外膜转移蛋白(translocator protein，TSPO)相互作用，将胆固醇转移进线粒体，胆固醇在线粒体内转化为孕烯醇酮，孕烯醇酮又转位进滑面内质网，并在滑面内质网中转化为睾酮，最后被睾丸间质细胞分泌出来[3]。目前从这一通路中发现了5个潜在的调控新靶点。
LH与LH受体结合后，使ATP转化为cAMP，随后引发下游信号通路一系列的变化，因此cAMP的产生是睾酮产生的一个重要步骤。cAMP的产生取决于PDE降解的速率。PDE可以使cAMP水平下降，那么PDE抑制剂则能通过抑制PDE的活性从而使cAMP水平的上升，促进睾酮的合成。PDE有多种家族成员能介导cAMP和cGMP的降解。其中，PDE5、6、9对cGMP有特异性，PDE4、7、8对cAMP有特异性。研究发现，PDE4B、PDE4C和PDE8A、PDE8B在啮齿类动物的睾丸间质细胞中得以表达，联合使用PDE4抑制剂与PDE8抑制剂能显著增加睾酮的合成[4]。而在PDE8A、PDE8B中，其中PDE8A的作用最重要，其在睾丸细胞中得到大量表达[5]。将小鼠PDE8A基因敲除，发现睾丸内cAMP浓度显著升高，并且睾酮比野生型小鼠升高达3倍[6]。使用PDE抑制剂能促进PDE降解，从而使睾酮合成信号通路中的cAMP增高，进而促进内源性睾酮的合成[7]。因此PDE成为内源性睾酮调节的潜在新靶点。
TSPO是一种线粒体外膜蛋白，与胆固醇结合有高度的亲和力，能将细胞内储存的胆固醇转移进线粒体，同时也是类固醇激素合成过程中一个关键的限速步骤。由于TSPO对许多类药物的结合具有高度的亲和性与特异性，此外在睾丸间质细胞中能与血脂胆固醇特异性地结合，因此TSPO也成了研究的焦点[8]。有研究报道，在研究分析老龄鼠与对照组大鼠的睾丸间质细胞的过程中发现老龄鼠睾丸间质细胞中缺乏TSPO[9]，因此在体外实验中分离出老龄鼠的睾丸间质细胞并加入TSPO药物配体FGIN－1－27处理，以及在体内实验中向老龄鼠体内注射FGIN－1－27，2个实验组均与对照组相比，均能从中发现分离出的睾丸间质细胞与老龄鼠体内的睾酮水平显著提升；加入TSPO特异性抑制剂19－Atriol，则能显著下调2个实验组的睾酮水平[10]。TSPO药物配体提升睾丸间质细胞分泌睾酮是独立于LH通路的，即LH非依赖通路。这也提出了TSPO配体药物治疗继发性性腺功能减退的可能性。
线粒体在细胞功能中扮演着重要的角色，尤其是氧化磷酸化和ATP合成的功能。线粒体参与了许多细胞功能进程，比如脂肪酸β氧化、细胞凋亡等[11]。在睾酮合成的过程中，StAR和TSPO将细胞质内的胆固醇转移至线粒体内膜，因此线粒体很有可能是一个关键的新靶点。为研究ETCM是否与睾酮的合成相关，Allen等[12]在体外用cAMP、cAMP与ETCM复合体Ⅲ抑制剂——抗霉素a作用于MA－10细胞分别作为对照组与实验组，处理3 h后实验组的孕酮水平比实验组减少90%，这就表明了阻断ETCM复合体Ⅲ能显著抑制cAMP介导的类固醇激素的合成。线粒体毒素黏噻唑(MYX)是从黏球菌中分离出的一种抗生素，在低浓度下(0.01～3 μg/ml)能抑制酵母菌和真菌的增殖，通过阻止线粒体电子传递而降低细胞的氧消耗。Midzak等[13]的研究发现，在大鼠实验中ETCM抑制剂MYX能抑制LH介导的睾酮合成，而在体外实验中用MYX处理睾丸间质细胞，在缺乏LH刺激的作用下，睾酮的合成却增长了300%。因此MYX在刺激睾酮分泌的过程中出现了两方面的作用：抑制LH介导的间质细胞分泌睾酮，却能促进无LH介导的睾酮分泌。这也表明线粒体在睾酮合成的过程中可不依赖经典的LH刺激间质细胞的睾酮合成通路，因此线粒体以及其电子传递链也是内源性睾酮调节的潜在靶点。
当LH作用于睾丸间质细胞膜受体或睾丸间质细胞受到炎症影响时，细胞内花生四烯酸的合成将会增加。花生四烯酸在Cox－2作用下转化为前列腺素H2。前列腺素H2可继续转化为前列腺素，或在TAS的作用下转化为血栓素A2。前列腺素与血栓素A2通过与其相应的受体结合来抑制StAR基因的启动子，从而使睾酮合成减少。Matzkin等[14]在体外分离出仓鼠的睾丸间质细胞，在实验组中加入催乳素，使细胞内的Cox－2与前列腺素2合成增加，进而使睾酮合成减少。为研究TAS在睾酮合成中的作用，在实验中，分离老年大鼠的睾丸间质细胞，在实验组中加入不同浓度的TAS抑制剂——呋格雷酸，实验组中睾酮水平较对照组均有增加，且当呋格雷酸的浓度达到0.8 mmol/L时，睾酮水平较对照组增加16倍[15]。为研究血栓素A2在睾酮合成中的作用，在实验组中加入血栓素A2受体拮抗剂——SQ29548，实验组中StAR蛋白的表达显著增加，且睾酮的合成较对照组增加8.5倍。因此，Cox－2和TAS以及也是潜在的调控睾酮合成的新靶点。
除上述的作用于睾丸间质细胞的LH受体产生睾酮外，还有一些代谢激素如骨钙素等能通过结合GPCR促进睾丸间质细胞合成睾酮[16]。
GPCR是一类具有7个跨膜域的细胞膜蛋白家族。这些GPCR能被生物胺、脂类、神经肽、糖蛋白激素等激活，通过激活的异源三聚体G蛋白来调控细胞内的信号通路。GPCR在各系统的生理过程中发挥重要的作用[17,18]。如在男性生殖系统，体内外的实验发现，骨钙素水平的高低能影响总睾酮与游离睾酮的水平。研究表明，代谢激素如骨钙素等是通过促进睾丸间质细胞内cAMP的生成来发挥作用的，故推测睾丸间质细胞膜上的受体属于GPCR[16]。GPCR是一个庞大的家族，具有多种亚型。为进一步论证是哪一个或哪一类GPCR与睾酮的合成有关，研究者通过对103种GPCR表型的分析，最终确定了只在睾丸间质细胞膜上表达或大量表达的4种GPCR亚型，包括：GPRC6A、GPR45、GPR112、GPR139[16,18]。其中以GPRC6A了解较多。
GPRC6A是G蛋白偶联受体C族的一种亚型，在睾丸间质细胞中大量表达[19]。研究表明GPRC6A能被大量的基本L－α－氨基酸激活，此类氨基酸通常是由L－精氨酸、L－赖氨酸、L－鸟氨酸组成的。GPRC6A也能被二价阳离子如Ca2＋在高于5 mmol/L的浓度下直接激活或正向调节，此浓度高于绝大多数组织中的Ca2＋浓度，因此，在体内生理条件下，Ca2＋也能与GPRC6A结合发挥生理效应[20]。近来发现，雄性小鼠GPRC6A的缺失将导致雄性特征的退化和功能的减退，如：睾丸重量的减轻，循环睾酮水平的降低等。GPRC6A若表达提升，则能够调节睾酮的分泌以及精子形成，并且能被骨钙素和(或)类固醇激素激活[21]。因此，GPRC6A也因此成为药物治疗方面的新靶点[22]。
骨钙素是由成骨细胞分泌并能促进骨基质形成的重要蛋白质[23]。近年来骨钙素被看作一种内分泌激素能调控全身各系统，其研究被大量报道。而GPRC6A正是骨钙素特异性结合的受体。研究表明，第一，在钙离子存在的基础上，骨钙素激活GPRC6A存在剂量依赖关系；第二，骨钙素能与表达GPRC6A基因的野生型细胞结合，而不能与无GPRC6A表达的细胞结合；第三，在骨钙素的参与下，GPRC6A在调控能量代谢的组织中得以表达，例如：GPRC6A在小鼠的胰腺组织得以表达，并且骨钙素能激活细胞外信号调节酶(ERK)的活性并促进胰腺分泌胰岛素；第四，敲除掉GPRC6A的小鼠表现出葡萄糖耐受不良，胰岛素分泌受损，雄性特征丧失。因此能证实骨钙素能与GPRC6A结合并发挥生理作用[24,25]。
Oury等[18]研究表明骨钙素具有促进睾酮合成的作用，其机制正是通过作用于睾丸间质细胞膜上的GPRC6A，当GPRC6A激活后调节胞内的cAMP与转录因子CREB，促进关键的固醇类合成酶的表达，最终实现睾酮的合成[2,26]。同时也发现，经典的下丘脑－垂体－性腺轴中LH与间质细胞膜上的LHCGR受体结合，也是通过激活细胞内cAMP与转录因子CREB而实现睾酮分泌的。为了进一步验证LH通路与骨钙素通路是两条不同的信号通路，Oury等[18]研究LH－信号通路与骨钙素信号通路之间的关系，发现缺乏骨钙素表达的小鼠循环中的血浆LH会有显着的增高，因为骨钙素促进的睾酮分泌较少会对下丘脑和垂体进行正反馈调节，通过下丘脑－垂体－性腺轴促进LH的分泌。但同时检验循环中的睾酮水平，则低于同时表达LH与骨钙素的小鼠，这表明了LH水平增高所促进分泌的睾酮水平并不能弥补骨钙素缺失所导致的睾酮水平的降低。这一实验说明了LH与骨钙素是通过不同的路径促进睾丸间质细胞分泌睾酮的[2]。
GPR45、GPR112、GPR139作为3种在睾丸间质细胞中单独或主要存在的G蛋白偶联受体[27]，目前3种受体在男性生殖系统中的研究较少，故在睾酮合成的研究方面尚有足够的空间。未来对这三种受体的研究成果将是对睾酮合成途径的进步一拓展、更新或是纠正。
综上所述，研究睾酮合成与调节过程是治疗睾酮缺乏相关疾病的必经之路。其过程既有经典的LH路径又有新的骨钙素路径，骨钙素能与睾丸间质细胞膜上的GPRC6A结合促进睾酮的合成与分泌，但又独立于LH路径。这是对传统的下丘脑－垂体－性腺轴途径的进一步深化与补充。PDE、TSPO、ETCM、TAS它们都是调控内源性雄激素的未来研究方向，骨钙素和GPRC6A更是在调控睾酮合成中值得关注。
