综述：睾酮在胶质母细胞瘤中的双重作用：从靶向治疗到肿瘤微环境调控与神经保护

《Biomimetic Intelligence and Robotics》：The duality of testosterone in glioblastoma: From targeted therapy to modulation of the tumor microenvironment and neuroprotection

　　

胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GB）仍是人类最具侵袭性和致死性的肿瘤之一，其在男性中的显著高发提示性激素尤其是睾酮（Testosterone, TST）可能参与其发病机制。本综述系统整合了当前关于睾酮在GB生物学中双重作用的研究证据。一方面，睾酮通过激活雄激素受体（Androgen Receptor, AR）并促进其转化为雌二醇，触发增殖信号级联反应，从而促进癌症干细胞（Cancer Stem Cells, CSCs）的增殖、存活与侵袭，推动致癌进程。另一方面，睾酮通过调节神经发生、减轻神经炎症反应以及增强正常神经干细胞和间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）的修复潜能，发挥强大的神经保护作用，维持中枢神经系统稳态。这种双重性构成了复杂的治疗困境。综述探讨了抗雄激素疗法和芳香化酶抑制剂作为靶向策略的潜力，其疗效在很大程度上取决于肿瘤的分子背景。作为一种减轻标准治疗相关神经毒性的创新策略，本研究提出了一种新型生物医学方法，该方法基于使用经睾酮处理的缺氧预处理体外（ex vivo）间充质干细胞（MSC）的功能增强型分泌组。该策略旨在实现神经营养和抗炎因子的局部递送，以保护脑组织并扩大强效细胞抑制治疗的窗口期。综上，这些见解强调了需要将个体化抗雄激素疗法与辅助性神经保护策略相结合，从而为GB患者开发更有效、更全面的治疗范式。

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   引言
   胶质母细胞瘤（GB）是一种侵袭性强且预后极差的原发性脑肿瘤，对现有疗法几乎完全耐药。除电离辐射暴露及神经纤维瘤病、Li-Fraumeni综合征等遗传综合征外，GB显著的男性高发特征提示睾酮可能在肿瘤进展中发挥驱动作用。睾酮作为主要的男性激素，除生殖功能外，还调节大脑神经发生，维持参与社会认知和性别二态行为模式的神经元网络活性，并决定形态分化轨迹，导致小胶质细胞雄性化。越来越多的证据表明，睾酮参与GB细胞与局部肿瘤微环境的相互作用，这使其成为抗胶质瘤策略的潜在治疗靶点。同时，GB发病高峰出现在60至70岁，此时睾酮对维持认知功能、预防认知衰退、调节修复过程及免疫防御和脑稳态至关重要。睾酮强大的神经保护潜力使其成为开发先进生物医学技术的重要候选者，有望改善GB及其他恶性肿瘤患者的治疗结局。本文旨在系统梳理睾酮在GB发病机制中的双重作用，并基于现代生物技术提出抗肿瘤治疗的新策略。
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   睾酮
   睾酮属于饱和四环烃甾烷衍生物。男性主要由睾丸合成，女性主要源于卵巢及少量肾上腺皮质。男性血清睾酮水平为10–25 nmol/L，女性在0.5–2.5 nmol/L，峰值出现在20–29岁，30岁后每年下降约1%，70岁时降至最低点，但老年男性游离睾酮水平常维持在中位参考范围内，且存在显著的个体差异，受体力活动、合并症、吸烟、饮酒及肥胖等因素影响。睾酮生物合成受下丘脑-垂体-性腺轴的负反馈调节，男性每日产量4–8 mg，清晨分泌达峰值。男性对睾酮敏感性更高，归因于雄激素受体（AR）丰度更高——该蛋白分子量约110 kDa，在非活化状态下与热休克蛋白HSP27、HSP40、HSP70等分子伴侣共同存在于胞质中。睾酮或其更强效代谢物双氢睾酮（Dihydrotestosterone, DHT）与AR结合后引发构象变化，使受体与伴侣蛋白解离，通过经典基因组通路及Src/MAPK、PI3K/Akt、钙信号、cAMP/PKA等非基因组机制启动信号转导。睾酮存在明显的空间区隔化：睾丸内浓度较血清高25–100倍，由血-睾屏障维持。除调节精子发生和第二性征外，睾酮还对肌肉生长、骨密度和脂肪分布具有多效性作用。在脑内，睾酮作为神经类固醇可自由穿过血脑屏障，由神经元、星形胶质细胞及神经生发生态位细胞局部合成，并通过芳香化酶转化为雌二醇，以缓解过度雄激素效应。其主要脑内作用包括神经保护、促进神经发生、合成神经营养因子（如脑源性神经营养因子BDNF）、抗凋亡及抵抗氧化应激。此外，睾酮可促进髓鞘修复，抑制星形胶质细胞炎症因子及趋化因子CXCL1分泌，限制免疫细胞募集，并通过上调趋化因子受体CXCR4及其配体CXCL12促进少突胶质细胞介导的轴突再髓鞘化。睾酮还具有抗炎活性，可与IL-10、TGF-β等免疫抑制细胞因子协同，通过阻断Smad3的DNA结合能力抑制细胞凋亡，从而保护受损细胞。
3. 3.
   睾酮与神经干细胞
   神经干细胞（Neural Stem Cells, NSCs）是存在于侧脑室室下区等脑生发中心的具有多向分化潜能的细胞群，可持续自我更新并分化为中枢神经系统各谱系细胞。睾酮通过芳香化酶CYP19A1转化为17β-雌二醇，后者通过核雌激素受体ERα和ERβ促进NSCs增殖并抑制新生神经母细胞凋亡，维持神经生发生态位的增殖活性。睾酮还可调节NSCs线粒体代谢，诱导决定NSC命运的基因启动子区域表观遗传修饰，促进新生神经元整合入复杂神经环路，并可通过抑制ERα/SIRT1/NF-κB信号通路延缓NSCs衰老。年龄相关性雄激素水平下降与室下区祖细胞池减少、神经生发生态位促炎性重塑及中枢神经系统修复能力下降密切相关。
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   睾酮与骨髓间充质干细胞
   间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）是骨髓中两大主要干细胞群之一，具有贴壁生长、成骨成脂成软骨多向分化潜能及免疫调节特性。睾酮通过刺激MSCs增殖、存活并增强其修复潜能，在其生物学中发挥关键作用。MSCs分泌的微囊泡/外泌体含有多种修复因子，包括抗炎介质、生长因子及非编码RNA，可保护组织特异性干细胞免受环磷酰胺等高细胞毒性化疗药物损伤。睾酮可刺激MSCs产生BDNF、神经生长因子、胶质细胞源性神经营养因子、血管内皮生长因子（VEGF）及抗炎细胞因子IL-10和TGF-β，其修复作用在神经谱系细胞中尤为显著，可促进前体细胞向神经元分化、细胞外基质再生、抑制炎症并启动突触可塑性。此外，睾酮可诱导MSCs向激素分泌细胞分化，形成自分泌环路以增强损伤部位的局部再生。
5. 5.
   睾酮与造血干细胞
   造血干细胞（Hematopoietic Stem Cells, HSCs）主要为悬浮细胞，以CD34为主要标志物，可分化为红细胞、血小板及白细胞。睾酮是造血的强力调节因子，可显著刺激红系造血，上调HOXA9、HOXB4等造血相关基因表达，增加集落形成单位数量，这与男性血红蛋白水平显著高于女性相关。睾酮还可促进红细胞生成素、基质细胞衍生因子CXCL12、骨钙素的合成，并增强局部缺氧对造血生态位及骨组织成分的调节作用。在骨髓中，睾酮通过AR介导的直接转录激活或间接旁分泌调节，调控VEGF、血管生成素-1、基质金属蛋白酶-9等血管生成因子，SCF、TPO、GM-CSF等造血因子，IL-10、TGF-β1等免疫调节因子，BMP-2、BMP-6等骨调控因子及乳铁蛋白等代谢抗氧化因子的表达与释放，从而维持HSCs稳态、促进血管新生、调节免疫炎症反应及支持骨组织修复。睾酮对淋巴谱系的影响表现为抑制B淋巴细胞生成，并具有免疫调节作用，可提高异体HSCs移植后的生存率，低移植前睾酮水平与较差生存及造血重建延迟相关。
6. 6.
   睾酮与神经炎症
   神经炎症是胶质瘤及神经退行性疾病发病的关键机制，可由应激、创伤、感染等因素通过TLR/NF-κB信号通路激活脑驻留小胶质细胞引发，星形胶质细胞随之活化并成为神经炎症期间细胞间相互作用的核心调节者。活化的星形胶质细胞形成隔离损伤灶的屏障，产生活性氧及补体成分，破坏神经发生并损伤神经元。炎症刺激还可破坏星形胶质细胞、周细胞与血管内皮的接触，激活TNF-STAT3信号通路，损害脑内皮细胞功能并增加血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）通透性，促进免疫细胞渗出进入脑实质。CXCL10–CXCR3信号轴在招募T淋巴细胞进入脑内中起关键作用，而BBB受损时，损伤脑组织释放的基质细胞衍生因子1α（SDF-1α）则通过CXCR4受体增强淋巴细胞募集。先天免疫系统在大量淋巴细胞浸润时可发挥抑制功能，通过产生TGF-β限制适应性反应的致炎效应，并激活与正常MSCs归巢密切相关的修复机制。睾酮在脑内作为强效抗炎剂，可增强MSCs免疫抑制作用，减弱免疫细胞毒性，与TGF-β协同抑制NF-κB级联反应，发挥强大神经保护作用。男性年龄相关性雄激素下降会加剧神经炎症，增加痴呆风险，而老年男性补充睾酮可显著改善认知功能。
7. 7.
   睾酮与胶质母细胞瘤
   癌症干细胞（CSCs）是GB发病机制的核心，驱动肿瘤异质性、可塑性、治疗抵抗及进展，其起源于侧脑室下区等脑生发中心的正常神经干细胞（NSCs）。神经炎症作为始动因素，通过激活的小胶质细胞产生的活性氧氮及促炎细胞因子诱导DNA损伤与突变积累，扰乱神经生发生态位，促使突变祖细胞池形成。睾酮可能作为CSCs生态位的促进因子发挥作用：GB细胞与正常星形胶质细胞类似，具备睾酮生物合成的酶系，且GB患者血清及瘤内睾酮水平均显著高于健康人群。睾酮及其代谢物双氢睾酮可在体外促进GB细胞增殖、迁移与侵袭。GB的分子分型决定AR表达水平：IDH野生型肿瘤因AR基因启动子低甲基化而AR转录活性最高，与最差的总体生存相关；IDH突变型则因G-CIMP表型的高甲基化抑制AR表达。睾酮在脑内的局部过量可通过芳香化酶转化为雌二醇（E2），后者通过激活CSCs内的雌激素受体ERα和ERβ发挥双重效应：ERα刺激促进CSC增殖、上皮间质转化及化疗耐药；ERβ则不促进增殖，反而增加胶质瘤细胞对化疗药物的敏感性并降低干性标志物表达。因此，睾酮对CSCs的影响不仅取决于血液基线水平，更与局部激素生成、芳香化酶活性及CSCs内雌激素受体优势亚型密切相关。此外，睾酮通过作用于肿瘤微环境中的髓系细胞，促进其分泌抗炎细胞因子，参与形成“冷”CSC微环境。孕激素同样参与GB微环境调控，低浓度促进CSC增殖，高浓度则抑制增殖并增强替莫唑胺疗效。睾酮对GB的作用还受肿瘤微环境不同CSCs状态影响：在类似神经元祖细胞的侵袭前沿，睾酮模拟生理神经发生作用促进增殖；在类星形胶质细胞状态，受TGF-β等因子调控；在间充质样状态，则与炎症微环境相互作用调节免疫反应。GB的三个特征性生态位亦受睾酮调控：缺氧生态位中睾酮可能抑制自噬加速肿瘤细胞死亡；血管生成生态位中睾酮通过诱导VEGF、FGF2等因子促进血管新生及CSC增殖；侵袭生态位中睾酮通过AR/β-连环蛋白信号轴驱动上皮间质转化，而超生理剂量则可能诱导CSCs分化退出干性状态，降低侵袭能力。
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   睾酮与GB治疗方法：抗雄激素药物
   目前GB的标准治疗仍为Stupp方案，即最大安全范围手术切除后辅以同步放化疗及替莫唑胺（Temozolomide, TMZ）辅助化疗，虽将2年生存率从10%提升至27%，但中位无进展生存期仅6.9个月，且伴随放射性坏死及多系统毒性。复发GB的治疗选择有限，再手术比例随次数增加而锐减，再放疗应用受限，化疗仍是延长生存的核心手段，但剂量提升及联合用药的获益有限。贝伐单抗等抗血管生成药物联合放化疗或免疫检查点抑制剂均未显著改善总生存。PARP抑制剂奥拉帕尼及组蛋白去乙酰化酶抑制剂联合TMZ也未获得统计学生存获益。抗雄激素药物成为优化GB多模式治疗的重要方向，但其疗效取决于肿瘤微环境及伴随的细胞因子背景，且与表皮生长因子受体（EGFR）抑制剂等联合可能优于单药。需注意GB中存在类似前列腺癌的AR剪接变异体AR-v7，可导致AR组成性激活而不依赖睾酮，这为治疗抵抗带来复杂性。不同抗雄激素药物的血脑屏障穿透能力差异显著：第一代非甾体类氟他胺穿透有限，比卡鲁胺虽可穿透但临床未改善生存，尼鲁米特因毒性无治疗潜力；甾体类醋酸环丙孕酮可能刺激肿瘤生长并增加脑膜瘤风险；促性腺激素释放激素类似物亮丙瑞林无法穿透BBB，仅发挥外周作用；CYP17抑制剂阿比特龙需与地塞米松联用，其活性代谢物可穿透BBB但受地塞米松影响；新一代AR抑制剂中，恩扎卢胺可穿透BBB并抑制CSCs干性基因表达，与TMZ及放疗有协同作用，在小型队列中耐受良好但生存数据不足；阿帕鲁胺穿透性类似，达洛鲁胺穿透极低。芳香化酶抑制剂来曲唑在临床前模型中可显著抑制GB体积，但人体试验证据缺乏。总体而言，抗雄激素药物仍是GB综合治疗的重要候选，但其疗效与局部肿瘤微环境的激素浓度及分子背景密切相关，仍需更多临床证据验证。
9. 9.
   新方法学与生物医学技术
   增强化疗疗效的更可行策略是将AR拮抗剂与CSC微环境调控相结合，通过抑制CXCR4受体阻断髓系来源抑制细胞、耗竭淋巴细胞、调节性T细胞、M2巨噬细胞及MSCs的归巢。CXCR4拮抗剂普乐沙福（Plerixafor, AMD3100）可抑制GBM细胞增殖，减少肿瘤微环境中CXCR4阳性髓系抑制细胞，恢复血脑屏障完整性，诱导免疫原性细胞死亡并提高肿瘤放射敏感性，其与粒细胞集落刺激因子（G-CSF）联用还可减轻化疗相关骨髓抑制，并增加循环造血干/祖细胞比例以支持细胞免疫治疗。抗雄激素药物、芳香化酶抑制剂与靶向药物及免疫治疗的整合必须基于生物标志物指导的个体化范式，需预先确认肿瘤组织AR表达，并考虑性别差异：高AR表达与女性较差生存相关，而与男性较好生存相关，后者可能与DNA损伤反应能力有关，支持联合DNA双链断裂修复抑制剂及高剂量细胞毒性药物。此外，仅靠基因组学和转录组学不足以指导治疗，CSCs的蛋白质组学分析至关重要，可检测功能性AR蛋白及其活性异构体，评估共激活蛋白状态及类固醇生成酶谱，从而精准筛选抗雄激素治疗的获益人群。整合基因组、转录组及蛋白质组学的多组学策略是实现GB精准治疗的关键。
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    睾酮在神经胶质瘤及泛肿瘤治疗中的神经保护作用
    尽管精准肿瘤学取得进展，当前策略仍主要聚焦于治疗反应预测，而针对GB联合疗法的增效减毒新方法亟待开发。Stupp方案推荐用于几乎所有GB患者，其剂量调整仅限高龄或体能状态极差者，但多系统毒性常抵消治疗获益。通过Ommaya储液囊局部给药可降低全身毒性，如局部给予三氧化二砷未见系统性毒性，联合鞘内甲氨蝶呤也可减轻骨髓抑制，但局部给药的主要并发症是神经毒性，包括急性脑病、横贯性脊髓病、无菌性脑膜炎、卒中及血管病变，其机制与铂类损伤背根神经节感觉神经元、紫杉烷类干扰微管蛋白聚合相关，最终导致轴索脱髓鞘、神经发生受损及神经炎症。在此背景下，神经干细胞（NSCs）不仅是CSCs的本体来源，更是决定中枢神经系统适应能力的核心，其功能障碍使根治性肿瘤清除与避免脑关键损伤难以兼得。联合应用细胞毒性药物与神经保护剂是改善局部化疗疗效的重要策略，但既往候选药物如抗癫痫药、抗抑郁药、钙通道阻滞剂及细胞因子等均未显示明确神经保护效应。睾酮因其强大的神经修复潜能成为新的希望，理论上最佳方案是应用经睾酮体外预处理的间充质干细胞（MSCs）外泌体/微囊体，其可通过缺氧预处理进一步增强分泌组功能，富含红细胞生成素（Erythropoietin, EPO）等神经营养因子。EPO通过结合神经元及胶质细胞表面受体激活存活级联，抑制iNOS表达并上调谷胱甘肽、超氧化物歧化酶等抗氧化酶，已在神经退行性疾病模型及化疗诱导神经毒性模型中证实其保护作用。该策略可扩展至更广泛的肿瘤治疗领域，成为GB综合治疗的重要组成部分。
11. 11.
    结论
    睾酮在神经生物学过程中发挥核心作用，调节神经发生、参与神经炎症期间的细胞间相互作用并确保正常神经干细胞（NSCs）修复潜能的实现。神经生发生态位细胞的局部睾酮生成调控着神经干/祖细胞的自我更新，并作为造血和免疫抑制的调节因子。睾酮在GB发病机制中的作用被长期低估，其与抗炎细胞因子的协同作用可调节干细胞与肿瘤细胞的关系，是决定肿瘤转录组表型及CSCs增殖活性的关键因素之一，男性较高的总睾酮水平是性别相关的不良预后因素，但这仅为硬币的一面。化疗是GB治疗的基石，为延长生存必须使用高剂量细胞毒性药物，伴随的多系统毒性限制了其临床应用。局部给药虽可降低全身毒性，却不可避免引发神经毒性，严重影响患者生活质量。睾酮作为神经保护剂的应用，通过确保神经营养因子的局部生成，扩展了抗肿瘤化疗的安全窗。最终，经睾酮体外预处理的MSCs外泌体/微囊体可用于抗肿瘤治疗后续阶段的局部神经保护。这些策略尚需临床前及临床试验验证，以整合入标准治疗流程，最终提升GB患者的治疗效能与适应能力。