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#1
雄激素和結締組織
筋膜與性激素
性激素——主要是雌激素、孕激素和雄激素,新證據(jù)強調(diào)其對結締組織的顯著影響。研究證實性激素直接調(diào)控筋膜的組成與力學特性。
雄激素對結締組織的潛在影響
睪酮作為主要的男性性激素,在肌肉質量和骨密度方面起著關鍵作用。盡管睪酮對人體筋膜的直接影響尚未得到研究,但其對結締組織重塑和ECM生成的作用已得到充分證實。相反,睪酮缺乏(常見于老年男性)與肌肉骨骼疾?。ò∪鉁p少癥和骨關節(jié)炎)的發(fā)病率增加相關。
生理水平的睪酮通過增強一氧化氮(NO)的產(chǎn)生,從而減弱心臟成纖維細胞的促纖維化活性。睪酮還通過轉化生長因子-β(TGF-β)和血管緊張素II(Ang II)途徑抑制Akt和Smad2/3的磷酸化,減少成纖維細胞的活化、遷移和膠原蛋白生成,可能對心力衰竭有益 。在皮膚成纖維細胞中,雄激素抑制膠原沉積并調(diào)節(jié)炎癥,影響愈合過程中的ECM組成。
睪酮的作用由雄激素受體(AR)介導,既可直接作用,也可通過其更有效的代謝物二氫睪酮(DHT)——由5α-還原酶產(chǎn)生——來介導。DHT對AR的親和力高2至3倍,它通過調(diào)節(jié)膠原蛋白、蛋白聚糖、基質金屬蛋白酶(MMPs)及其組織抑制劑(TIMPs)來影響ECM重塑,這些成分對于組織穩(wěn)態(tài)和修復至關重要。然而,在病理條件下,例如前列腺纖維化和硬纖維瘤型纖維瘤病中,DHT可通過AR依賴性機制促進纖維化反應。
筋膜和激素的兩性差異
此外,多位學者已證明雄性和雌性軟骨細胞對睪酮表現(xiàn)出不同的反應性。雌性表現(xiàn)出更高的芳香化酶活性,有利于轉化為雌二醇;
而在雄性中,DHT介導了生長板軟骨細胞中性別特異性的膜效應。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了理解結締組織穩(wěn)態(tài)中基于性別差異的必要性。
激素波動,尤其是在女性中,會影響肌肉骨骼健康。例如,月經(jīng)周期中筋膜僵硬度和膠原組成的差異可能會影響受傷風險和康復結果。激素療法,包括激素替代療法和口服避孕藥,可能為調(diào)節(jié)筋膜特性和緩解相關癥狀提供治療途徑。
與女性相比,男性通常表現(xiàn)出更大的筋膜厚度和組織僵硬度,這可能是由于較高的基礎睪酮水平和增加的雄激素受體活性所致。結締組織特性的這種性別二態(tài)性可能具有生物力學意義。
例如,男性可能通過筋膜擁有更強的力量傳遞能力,但彈性可能降低,這可能影響其對某些肌肉骨骼損傷或疼痛綜合征的易感性。此外,與年齡相關的雄激素水平下降(即男性更年期)與肌肉萎縮和關節(jié)退變風險增加相關,表明睪酮在結締組織穩(wěn)態(tài)中具有保護性和維持作用。這一點得到了細胞外基質(ECM)隨年齡變化證據(jù)的支持。
雄激素水平的下降可能加劇ECM重塑,促進肌肉減少癥和關節(jié)退變。另一方面,女性體內(nèi)的睪酮,盡管濃度低于男性,但也參與ECM的調(diào)節(jié)。例如,研究表明,給予睪酮可誘導年輕女性的肌纖維肥大并改善毛細血管化,尤其影響II型肌纖維。此外,睪酮抑制人子宮內(nèi)膜基質細胞中基質金屬蛋白酶-1(MMP-1)的產(chǎn)生,表明其在減少膠原降解方面起作用。
綜上所述,這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了睪酮在男性和女性健康中的重要性,特別是在結締組織完整性和肌肉骨骼功能方面。理解睪酮的細致作用可以為旨在解決肌肉骨骼疾病和結締組織隨年齡變化問題的治療策略提供信息。
#2
實驗過程
筋膜與性激素
本研究檢測了雄激素受體(AR)在人類深筋膜中的表達,并研究了二氫睪酮(DHT)對筋膜成纖維細胞膠原蛋白生成的影響。
采集自四名成年供體(兩男兩女)的闊筋膜和胸腰筋膜樣本。通過免疫組織化學和免疫細胞化學評估了AR的表達。筋膜成纖維細胞在體外用反映生理水平的DHT濃度處理24小時:0.4 ng/ml(女性水平)、4 ng/mL(男性平均水平)和10 ng/ml(男性高劑量)。使用天狼星紅染色(Picrosirius Red staining)定量膠原蛋白總含量,并通過免疫細胞化學和圖像分析評估I型和II型膠原蛋白,并與未處理的對照組進行比較。
圖1. 陰性對照(A)顯示省略一抗的效果,(B-D)分別為男性(B)和女性(C、D)人體闊筋膜石蠟切片中的雄激素受體陽性表達。細胞核經(jīng)蘇木素復染。比例尺:50微米。
圖2. 男性(A、C)與女性(B、D)人體胸腰筋膜石蠟切片中的雄激素受體陽性表達。細胞核經(jīng)蘇木素復染。比例尺:50微米。
圖3. 大腿闊筋膜(A-C)與胸腰筋膜(D-F)分離成纖維細胞中的雄激素受體表達。插圖區(qū)域顯示高倍放大圖像,(A,B,D,E)為明場圖像。比例尺:A、B、D、E為50微米;C、F及插圖為10微米。
圖4. 筋膜成纖維細胞經(jīng)雙氫睪酮(DHT)處理24小時后的天狼星紅染色:對照組(A)、0.4 ng/mL(B)、4 ng/mL(C)及10 ng/mL(D)。比例尺:10微米。
圖5. 抗膠原蛋白I/III抗體陽性率隨雙氫睪酮(DHT)劑量(ng/mL)的變化趨勢。* p < 0.05(統(tǒng)計學顯著),** p < 0.01(高度統(tǒng)計學顯著),均相對于未激素處理的對照組。
圖6. 經(jīng)雙氫睪酮(DHT)處理的筋膜成纖維細胞中膠原蛋白I(A-D)及膠原蛋白III(E-H)表達:0.4 ng/mL (B,F)、4 ng/mL (C,G) 或 10 ng/mL (D,H)處理組;對照組(A,E):未與DHT共孵育的細胞。比例尺:50微米。
在所有樣本中均檢測到AR表達。低劑量DHT(0.4 ng/mL)與對照組相比(I型膠原:2.09 ± 0.91%;II型膠原:10.46 ± 0.53%),顯著增加了I型膠原(4.80 ± 1.75%)并減少了II型膠原(3.32 ± 0.46%)(p< 0.05)。更高劑量的DHT在膠原蛋白亞型表達上引起較小或無顯著變化(例如,10 ng/mL:I型膠原 2.03 ± 0.81%,II型膠原 8.49 ± 1.85%)。
#3
討 論
筋膜與性激素
本研究為雄激素在人類筋膜中的作用提供了新的見解,首次證明了雄激素受體(AR)在來自胸腰筋膜和闊筋膜的成纖維細胞中均有表達。這表明筋膜是一種對激素有反應的組織,能夠響應雄激素信號調(diào)節(jié)細胞外基質的重塑,正如我們先前關于女性激素效應(特別是雌激素和松弛素)的研究所記載的那樣。
在我們之前的研究中,筋膜成纖維細胞根據(jù)月經(jīng)周期階段和雌激素水平,在膠原組成和原纖維蛋白生成方面表現(xiàn)出顯著變化,突顯了女性筋膜的動態(tài)特性及其對激素波動的敏感性。具體而言,排卵期或妊娠期的雌激素峰值會減少I型膠原,同時增加II型膠原和原纖維蛋白,促進形成更具彈性的基質;而絕經(jīng)期的雌激素水平則促進形成更具纖維化的筋膜組織。
本研究首次證明人類深筋膜也對雄性激素敏感。有趣的是,我們既未觀察到基于組織解剖來源(闊筋膜 vs. 胸腰筋膜)的差異,也未觀察到基于供體性別的差異,無論是在雄激素受體表達方面,還是在細胞對激素處理的反應方面。所有DHT濃度均在女性和男性來源的成纖維細胞中進行了測試,以分析跨性別的劑量依賴性反應。兩組細胞,無論來自哪個筋膜區(qū)域,均表達該受體,并以可比較的、劑量依賴性的方式對二氫睪酮(DHT)作出反應。
我們的體外實驗揭示了DHT處理后膠原合成的劑量依賴性調(diào)節(jié)。在低(女性當量)DHT濃度下,我們觀察到基質向更纖維化的方向轉變,其特征是I型膠原增加(4.80 ± 1.75%)和II型膠原減少(3.32 ± 0.46%)。在男性當量濃度(4 ng/mL 和 10 ng/mL)下,觀察到總膠原含量整體減少,從對照組的14.06%分別降至11.02%和9.77%。然而,通過免疫組織化學測定的I型膠原和II型膠原的具體水平,在男性當量濃度下顯得不那么敏感,與對照組相比沒有顯著變化,除了10 ng/mL下的II型膠原(8.49 ± 1.85% vs. 對照組的10.46 ± 0.53%)。這些發(fā)現(xiàn)與之前在血管和皮膚成纖維細胞中的報道一致,即睪酮和DHT通過AR介導的信號通路下調(diào)促纖維化基因和基質金屬蛋白酶(MMPs),從而減輕纖維化反應。
在較低的女性當量雄激素濃度下觀察到的獨特反應(即I型膠原生成增強),可能反映了一種性別差異。在女性中,DHT可能促進ECM硬化,可能增加整個月經(jīng)周期中受傷的易感性。相比之下,男性范圍的雄激素水平似乎通過維持膠原合成與降解之間的平衡來支持ECM穩(wěn)態(tài),從而防止過度硬化。
示意圖:筋膜在女性(促纖維化效應)和男性(ECM生產(chǎn)的內(nèi)穩(wěn)態(tài))中對雄激素的不同反應。
有趣的是,老年男性的睪酮缺乏與肌肉減少癥、韌帶松弛和關節(jié)不穩(wěn)定的發(fā)生率增加有關,這支持了雄激素在結締組織維持中具有保護作用的假說。
在絕經(jīng)后女性中,雌激素和雄激素水平降低與筋膜組織僵硬度增加相關,這可能導致了該人群中慢性疼痛綜合征(如肌筋膜疼痛)的高患病率。
在雙性筋膜中鑒定出雄激素反應性具有潛在的臨床意義,例如,雄激素作為筋膜重塑、運動損傷或手術恢復中的調(diào)節(jié)劑的作用。再生醫(yī)學的最新研究表明,補充睪酮可能通過促進腱細胞增殖和ECM組織來增強肌腱和韌帶的愈合。
并且,雄激素療法在增加年輕女性的肌肉形態(tài)(導致I型肌纖維肥大和毛細血管化改善)方面顯示出有益效果,在性腺功能減退男性、性別多樣化人群以及接受性別肯定激素治療的女性中也是如此。
此外,抑制雄激素向雌激素轉化的芳香化酶抑制劑,在乳腺癌患者中與肌肉骨骼副作用相關。同樣,以超生理雄激素水平為特征的同化類固醇濫用,可能會擾亂ECM穩(wěn)態(tài),并導致結締組織脆弱和損傷。
這些發(fā)現(xiàn)突顯了雄激素在調(diào)節(jié)筋膜組織特性方面復雜的、劑量依賴性的作用,并通過考慮整個生命周期的激素穩(wěn)定性,可能有助于解釋肌肉骨骼健康方面基于性別的差異。
與女性在月經(jīng)周期、懷孕和更年期期間經(jīng)歷顯著的性激素水平波動不同,男性通常在成年期維持更穩(wěn)定的雄激素水平,并在衰老過程中逐漸下降。女性群體中這些持續(xù)的激素波動具有更強的臨床相關性,導致筋膜張力響應周期性激素變化而發(fā)生周期性調(diào)節(jié)。
#4
總 結
筋膜與性激素
本研究首次提供了證據(jù),證明人類筋膜成纖維細胞表達雄激素受體,并且對二氫睪酮的刺激敏感。暴露于二氫睪酮會誘導膠原蛋白生成的劑量依賴性變化:低(女性當量)濃度誘導基質向纖維化方向轉變,而較高(男性當量)濃度對膠原成分的影響較小。
這些發(fā)現(xiàn)突顯了雄激素在調(diào)節(jié)筋膜組織結構中的一個新作用,并可能有助于解釋結締組織特性、損傷風險和肌肉骨骼健康方面與性別相關的差異。認識到筋膜對激素的反應性,可能有助于未來在康復、損傷預防和肌筋膜疼痛障礙的治療中發(fā)展個性化方法。
References
參考文獻
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