综述：使用STEAP3蛋白治疗雄激素性脱发及治疗该病遗传学挑战的理论模型

《Health Science Reports》：A Theoretical Model for the Treatment of Androgenetic Alopecia Using the STEAP3 Protein, and the Genetic Challenges of Treating AGA

　　

背景与目的：雄激素性脱发（Androgenetic Alopecia, AGA）是一种常见疾病。目前可用的治疗方法疗效有限（如米诺地尔），且长期治疗会因影响男性群体生理状态而产生副作用（如5α-还原酶抑制剂）。近年来，关于AGA病因学的知识显著扩展，而现有的治疗方法在新发现面前显得过时。
方法：研究人员对近期关于雄激素性脱发及其病因学和遗传学的出版物进行了综述，旨在检查与以下基因突变相关的分子通路：AR（WNT/β-连环蛋白（β-catenin）通路）、EDA2R（WNT/β-catenin和促凋亡通路）、HDAC9（Treg通路）、PAX1和FOXA2（发育通路）。这促进了采用STEAP3蛋白治疗AGA的理论模型的构建。
结果：研究人员设计了一个基于STEAP3蛋白的AGA治疗理论模型，以激活因AR和EDA2R基因突变而被抑制的WNT/β-catenin通路。STEAP3催化Fe³⁺转化为Fe²⁺，进而促进GSK3β的磷酸化，导致其失活。该过程最终瓦解了阻碍β-catenin转移至细胞核的复合物。
结论：研究人员推测，基于STEAP3的疗法有潜力成为AGA的有效治疗手段，作用于疾病根本病因（由所述突变决定）。需注意，下文中所有分析构成了使用STEAP3蛋白及其衍生物治疗AGA的理论模型，且未得到实验室和临床研究的支持。尽管如此，它们为进一步的体外（in vitro）、体内（in vivo）及临床试验提供了引介。

1 引言
雄激素性脱发（AGA）影响心理健康。研究表明，26岁以下男性患者受此问题影响显著，甚至决定了其功能。两性患者均感到身体吸引力和精神吸引力下降。AGA对患者的显著心理影响促使他们寻求解决方案，如流行的植发和药物治疗。脱发流行趋势严峻，其中雄性激素型占绝大多数病例。约80%男性和50%女性在一生中会经历AGA的进展形式。雄性激素脱发的突出地位导致产生了多样化的治疗方案，来源于不同科学领域，反映了该病的多因素性质。AGA的病因包括：毛囊内血管异常生成、睾酮过度产生、5α-还原酶活性过度、以及遗传条件。对AGA遗传特征的基因分析已确定了该病特有的特定突变，其中最值得关注的包括：Xq11-Xq12（AR/EDA2R）、20p11.22（PAX1/FOX A2）、7p21.1（HDAC9）。多项统计研究显示了AGA与上述基因特定单核苷酸多态性（SNP）标记之间的关联。

2 当前治疗方法
目前用于AGA治疗的药物，即度他雄胺、非那雄胺和米诺地尔，以及诸如低水平激光疗法（LLLT）等治疗手段，均未能提供该病的最终解决方案，且在某些情况下可能带来风险。米诺地尔是两性AGA治疗的常用外用药物，通过其活性成分米诺地尔硫酸盐（在毛囊根部经磺基转移酶作用生成）激活毛发生长。该药被归类为安全，但疗效中等。40%患者使用5%米诺地尔能达到治疗结果；对5%米诺地尔无反应的患者使用15%米诺地尔则观察到60%疗效。由于大量个体对该药不敏感，需识别对米诺地尔治疗有反应的患者群体。分析毛囊根部磺基转移酶的诊断方法已实现93%灵敏度和83%特异性。此外，口服非那雄胺和度他雄胺作为5α-还原酶抑制剂，最终降低二羟基睾酮（DHT）浓度。治疗期间可能出现性功能障碍（如勃起功能障碍、射精问题、性欲减退或男性乳房发育），严重至无法继续治疗，因其对激素的影响。当前治疗方法并非完全有效：联合使用5%米诺地尔与低水平激光疗法（LLLT）比单用5%米诺地尔显示出更好的治疗效果，但据研究其疗效提升不显著。植发近年来日益流行，是那些对传统治疗无反应的秃发者的理想选择。尽管手术可能产生疤痕，但这一问题正在解决。高治疗费用可能使某些人却步，但植发是许多患者选择追求的持久选项。

3 AR突变与WNT通路干扰
在AGA患者中已鉴定出雄激素受体（AR）基因的多种突变，位于外显子1、4和5以及AR基因增强子区域前737个碱基的区域。近期研究明确将这些突变的性质描述为对AR基因的上调调控。此外，鉴定出AR基因的两个等位变异：GGN—24和ACAAAAAGCATTTAAG-24-ATA。已观察到GGN—24在无AGA个体中更普遍。遗传观察表明AR基因具有显著诊断价值，但其对脱发机制的影响同样显著。AR受体由DHT（睾酮经5α-还原酶作用形成的活性形式）激活。睾酮过度产生和5α-还原酶活性过度都促进AR受体激活，同时AGA定义的该基因突变促进其过表达。这些机制也影响糖原合酶蛋白-3β（GSK-3β）的过表达，后者是激活的AR受体的转录因子。GSK-3β是阻断WNT/β-catenin分化通路的复合物中的关键蛋白，与Axin、APC、CK1α蛋白一起形成复合物，阻止β-catenin进入细胞核，进而阻止细胞分化启动。这与毛发小型化模型一致：生长期（anagen）缩短而休止期（catagen）延长，导致毛发变弱、发际线后退。由于头皮干细胞缺乏向毛囊细胞的分化（负责毛发生成），新发生长在某一时刻停止。

4 EDA2R与凋亡机制
外胚叶发育不全A2受体基因（EDA2R/XEDAR）的突变（以SNP-rs1352015为证据，位于该基因下游8 kbp处）是AGA的特征性表现。定义AGA中EDA2R表达的研究表明该蛋白在真皮乳头和毛囊内浓度增加。EDA2R的功能对毛发发育和正确形成至关重要。该受体属于TNF家族，诱导细胞代谢的两条关键通路：Nf-κB和JNK。EDA2R受体激活发生在其N端与细胞外侧的EDA-A2配体结合时，随后C端在内侧与TRAF3和TRAF6结合，启动信号转导。JNK通路的信号转导导致c-Jun形成。c-Jun核激酶（JNKs）通过多种关键机制刺激凋亡，包括磷酸化H2AX蛋白使其失活并导致DNA片段化，启动下游凋亡机制。JNK还导致Bax失活复合物（14-3-3蛋白）的磷酸化，使Bax从14-3-3解离。也有证据表明JNK可能磷酸化抗凋亡蛋白如Bcl2、Bcl-xl和Mcl-1使其失活并刺激凋亡。因此，JNK通路的凋亡产物诱导线粒体来源的凋亡。通过TNF受体激活的Nf-κB通路，由阻断亚基的泛素化级联反应激活。IKKβ的磷酸化最终导致p50和p65异二聚体从IκBα释放，转位至细胞核作为转录因子。这与小鼠模型一致，表明功能性Nf-κB通路在正常毛发结构和维持中至关重要。EDAR受体被认为是毛囊（HF）的主调控因子。Nf-κB和JNK通路均诱导基因表达改变。研究人员已确定由EDA2R群体增加导致的c-Jun过量与AGA表型相关，c-Jun靶向AR，减少其沉默并导致激活，这与AR在AGA中的相关性及其过度激活导致WNT/β-catenin通路抑制一致。同时，观察到EDA2R群体增加与真皮乳头及毛囊内DKK-1蛋白浓度增加相关。EDA-A2配体与EDA2R结合导致真皮乳头内DKK-1蛋白浓度增加，影响毛囊周期。DKK-1诱导WNT结合胞外元件（LRP5/6）的内吞，从而抑制WNT/β-catenin分化通路。将rhDKK-1（重组人DKK-1）引入小鼠皮肤诱导毛囊周期进入休止期，而抗DKK-1抗体可逆转此过程。DKK-1的作用不仅限于LRP5/6受体内吞：rhDKK-1通过抑制Bcl-2的抗凋亡能力导致其显著变化，同时增加Bax蛋白，使外根鞘（ORS）角质形成细胞走向凋亡。近期研究还显示LRP受体阻断蛋白DKK-2参与AGA病理生理学，且DKK-2基因在AGA患者中表达上调。

5 HDAC9与炎症假说
近年对AGA的研究重新关注促炎性病因学。虽然毛囊内炎症观察不常见，但总体上AGA被认为是一种非炎症性疾病。2022年一项大规模分析显示，在58名确诊AGA患者的队列中，87.9%在受累皮肤内表现出轻度炎症，且50名患者表现出小型化毛囊内的炎症。需承认，如此有限受试者的研究不允许得出炎症是AGA主要通路的结论，但这些发现迫使研究人员更重视AGA中的炎症通路。2011年发现雄激素性脱发与组蛋白去乙酰化酶9（HDAC9）基因突变相关，进一步强调了炎症通路在AGA中的相关性。在受AGA影响的个体中，鉴定出HDAC9基因内含子片段中的SNP-rs756853及下游6kb处的SNP-rs2249817。组蛋白去乙酰化酶9基因是IIa类NAD⁺依赖性组蛋白去乙酰化酶的代表，能在细胞核与细胞质之间穿梭。HDAC9通过促进组蛋白上更高水平的DNA凝聚来减少基因表达，从而抑制促炎反应。有假设称毛囊角质形成细胞中HDAC9表达升高阻碍耐受性过程，从而促进继发性炎症反应的发生；相反，一项研究表明毛囊内Treg淋巴细胞的敲除导致炎症。炎症过程和HDAC9基因在AGA发病机制中的作用尚未得到充分证实，该课题需持续研究。炎症后理论可能为理解雄激素性脱发及其治疗提供突破。

6 PAX1/FOXA2与发育通路
在染色体20p11.22上PAX1和FOX A2基因之间鉴定出的AGA特异性SNP-rs1160312，距离为350 kb。该SNP是PAX1和FOX A2基因突变（尤其是与AGA相关的突变）的标记。遗憾的是，这些突变尚未得到显著描述或研究。然而，在爱尔兰、丹麦和英国人群中观察到它们与AR基因突变相关。在受AGA影响的男性中，这种相关性出现在14%病例中，女性则为13.7%。除PAX1和FOX A2突变外，在染色体20上鉴定出一个SNP位点rs1998076，该位点出现三个等位基因：AA（重度AGA）、AG（轻度AGA）、GG（野生型，非AGA患者）。PAX1基因是参与胎儿发育的基因家族成员，其突变被描述为上调；而FOX基因家族最可能参与炎症调节，被视为下调突变。胚胎发育基因目前无法在事后受到影响，该情况同样适用于HOXB13基因，其突变在AGA中也有报道。

7 诊断
上述关于AGA遗传学和分子基础理解的显著进展，使研究人员更接近发现更有效的治疗方法。然而，为正确调整治疗，必须正确诊断问题，不能仅依据医生的肉眼观察。基因检测将能识别问题的正确原因，因为AR突变和EDA2R突变中阻断分化的机制不同。相反，由HDAC9突变支持的AGA促炎性病因学假说需要不同的治疗方法。皮肤镜的长期发展允许区分各种脱发类型（包括AGA和AA）。因此，在适当的基于人群分析后，皮肤镜或许也能区分个体AGA突变的视觉特征，或至少区分为炎症性和非炎症性亚型。目前，对特定单核苷酸多态性的基因检测可能是有效诊断AGA患者的必要条件。

8 使用STEAP3蛋白治疗AGA的理论模型
为有效处理具有AR基因突变的AGA亚型，需要激活头皮干细胞向毛囊细胞的分化通路。然而，使用非那雄胺和度他雄胺阻断5α-还原酶可能与临床显著的性功能障碍相关。必须引入直接靶向被AR基因突变抑制的WNT/β-catenin通路的疗法。研究人员推测STEAP3蛋白可用于抵消GSK-3β的过度产生。STEAP3是一种金属还原酶，将细胞内Fe³⁺离子转化为Fe²⁺，后者促进GSK-3β的磷酸化，导致其失活以及β-catenin阻断复合物的分解。STEAP3的这一能力是在研究低氧诱导癌细胞分化时发现的。此外，STEAP3-AS1（长链非编码RNA）也被证明是STEAP3基因的转录因子，同样有助于激活WNT/β-catenin通路。STEAP3和STEAP3-AS1都可能成为治疗AGA的前景药物，但这些发现需在实验室研究中确认。Fe²⁺离子的治疗潜力（其通过STEAP3动员直接作用于GSK-3β失活和WNT/β-catenin通路刺激）也不可排除。

9 EDA2R突变的治疗前景
EDA2R突变与AR突变一样，对WNT/β-catenin分化通路具有限制作用，但该抑制由DKK-1和c-Jun蛋白水平介导。STEAP3可能抵消该突变中c-Jun对AR的动员效应。为消除DKK-1蛋白并恢复LRP5/6受体的膜定位，可能需要抗DKK-1抗体（其在理解DKK-1对毛囊功能的效应研究中已有效发挥作用），但抗体治疗费用可能过高。Dorsomorphin（一种用于乳腺癌治疗的新型DKK-1抑制剂）可能是一个答案。可以合理假设，通过Dorsomorphine阻断DKK-1可抑制其促凋亡作用。然而，NF-κB和JNK通路向凋亡通路的偏移需要比阻断EDA2R受体更精确的方法。

10 微针——增强STEAP3治疗效果的潜在途径
微针是一种相对新颖的方法。研究表明，头皮针刺本身与成纤维细胞和表皮生长因子增加相关，并可能通过增加WNT蛋白表达影响WNT/β-catenin通路的激活，这可能代表对DKK-1负效应的某种代偿机制。尽管微针影响分子功能，但它主要是一种促进毛发生长药物导入的方法。针头类型的广泛使用可增强药物的局部表达，从而提升疗效。使用可溶解微针进行头皮微穿刺似乎是有效的药物导入方法，具有精准输送的潜力。该方法已证明能有效导入PROTAC、非那雄胺和米诺地尔等药物。该方法也可适用于STEAP3蛋白的导入，使其对AGA治疗更易获得且更有效。STEAP3蛋白对WNT/β-catenin通路的刺激效应与微针引起的WNT和生长因子上调，可能对治疗雄激素性脱发有显著益处。

11 结论
遗传学的发现和导致AGA的分子通路分析表明，目前的治疗方法存在缺陷。现有药物要么无效，要么对患者有负面影响。众多引用的研究者促使研究人员改变治疗雄激素性脱发的方法。为获得更有利结果并抵抗该病，需实施基因诊断以确定亚型，并作用于分子通路，以免破坏身体其他部分的平衡。在理论层面上，STEAP3和STEAP3-AS1似乎是治愈AR亚型AGA的有效途径。STEAP3辅助的Dorsomorphine也可能有效治疗EDA2R亚型。现阶段这些仅是理论推测，在纸上看起来前景良好，但需实验室研究和进一步发展以验证其治疗效果。正在复兴的AGA促炎性病因学概念揭示了该病的广泛原因谱，可能成为未来研究的一个惊人领域。需指出，文中概述的治疗概念仅为理论模型，这些发现未得到实验室测试证实。本研究目的是为医学进步提出一种创新方法。为确认这些考虑，需进行体外和体内测试以及所提议物质的临床试验。此外，研究人员主张进一步研究炎症、AGA与HDAC9突变之间的相关性，需确定该病理机制在AGA患者群体中的百分比，并验证抗生素和以HDAC抑制剂形式进行的分子治疗。AGA中机制、基因和亚型的多重性，加上诸多尚未发现或未被理解的因素，使研究人员得出结论：问题比之前认为的要复杂得多。虽然雄激素性脱发及其他类型脱发的治疗被视为美容医学的领域，但需认识到该病的悲惨后果。显著的心理负担及对年轻男性可见的生活影响，提供了强有力的证据表明需要确定有效治疗方法，因为AGA不再仅仅是美学问题，而是影响整个人的疾病（涵盖皮肤和心灵）。作为医生和科学家，我们有道德义务确定秃发的遗传原因并开发解决方案，以帮助目前缺乏有效治疗选择的患者。