《Aging Cell》：Endothelial Sirtuins and Mitochondrial Function Are Associated With Testosterone Status: Implications for Accelerated Vascular Aging in Middle-Age and Older Men With Low Testosterone
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为解决低睾酮水平如何加剧中老年男性血管内皮功能障碍、增加心血管疾病风险这一科学问题，研究人员开展了一项横断面研究。该研究通过测量外周血单个核细胞（PBMCs）的线粒体呼吸功能和血管内皮细胞中Sirtuins等线粒体功能调节因子，发现低睾酮的MA/O男性存在线粒体功能障碍和内皮SIRT3表达降低。这为靶向线粒体健康和SIRT3以减缓性腺功能减退男性血管老化提供了潜在的临床治疗证据，研究意义重大。
随着年龄增长，男性血清睾酮水平会以每年1%-2%的速度下降，这被称为迟发性性腺功能减退症。低睾酮水平会使男性的死亡风险几乎翻倍，而这一风险的增加主要归因于心血管疾病（CVD）的发展。血管老化，其特征是由氧化应激和炎症介导的内皮功能障碍，是CVD发展的一个主要风险因素。此前已有研究发现，睾酮水平正常和偏低的中老年（MA/O）男性都会出现与年龄相关的血管内皮功能下降，但低睾酮男性的功能障碍更为严重，且部分与更高的全身氧化应激和炎症有关。然而，导致低睾酮MA/O男性血管内皮功能障碍加剧的深层细胞和分子机制尚不完全清楚，可能与功能失调的线粒体有关。线粒体是维持细胞稳态和血管功能的关键，但在衰老过程中会逐渐受损，导致活性氧（ROS）产生增加。为了阐明低睾酮如何影响年龄相关的血管内皮功能，研究人员假设，与睾酮正常的MA/O男性相比，血清睾酮低的MA/O男性所表现出的更严重的年龄相关性血管内皮功能障碍，与其血管内皮细胞内更大的线粒体功能损伤、氧化应激以及更低的SIRT1和SIRT3有关。这项研究的结果为理解低睾酮男性加速血管老化的机制提供了新见解，并发表于《Aging Cell》期刊。
为验证这一假设，研究人员开展了一项横断面研究，招募了年轻的正常睾酮男性、MA/O正常睾酮男性和MA/O低睾酮男性三组参与者。研究采用了多项关键技术方法：首先，通过测量肱动脉血流介导的舒张（FMD）来评估大血管内皮功能。其次，利用高分辨率呼吸测量仪（Oroboros Oxygraph-2k）在分离的外周血单个核细胞（PBMCs）中测量了碳水化合物和脂质支持的线粒体呼吸功能，并以PBMCs作为内皮细胞的替代标记物。再者，通过蛋白质免疫印迹（Western blot）和自动化毛细管电泳免疫分析（WES）等技术，检测了PBMCs中线粒体复合物、融合/裂解蛋白（如COX IV、Mfn2、Drp1）的表达。此外，还从参与者身上获取了动脉和静脉内皮细胞样本，通过免疫荧光染色定量分析了内皮细胞中SIRT1、SIRT3、锰超氧化物歧化酶（MnSOD）和硝基酪氨酸（nitrotyrosine）等蛋白的表达水平。最后，对所有数据进行了系统的统计学分析。
3.1 人口统计学和临床特征
研究共纳入101名男性。结果显示，MA/O男性（无论睾酮水平如何）的收缩压、舒张压、体重指数、腰围、腰臀比、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、氧化型低密度脂蛋白、白细胞介素-6（IL-6）和C反应蛋白（CRP）均高于年轻男性。调整体重指数和收缩压后，MA/O低睾酮男性的FMD最低，这表明其血管内皮功能障碍最严重。
3.2 年龄和性腺状态对线粒体功能及线粒体复合物丰度的影响
在PBMCs的线粒体呼吸功能方面，MA/O低睾酮男性与年轻男性相比，其碳水化合物支持的State 2呼吸（渗漏态）和脂质支持的State 2呼吸均降低。同时，MA/O低睾酮男性的碳水化合物支持的非偶联最大呼吸也低于睾酮正常的MA/O男性。在线粒体复合物蛋白丰度上，MA/O低睾酮男性的线粒体复合物III（CIII）蛋白丰度显著高于年轻男性和MA/O正常睾酮男性，而其他复合物（I, II, IV, V）则无组间差异。
3.3 年龄和性腺状态对SIRT1和SIRT3丰度的影响
在内皮细胞Sirtuins蛋白表达方面，MA/O低睾酮男性的动脉和静脉内皮细胞SIRT3丰度，均显著低于年轻男性和MA/O正常睾酮男性。静脉内皮细胞SIRT1丰度在MA/O低睾酮男性中也低于MA/O正常睾酮男性，但动脉内皮细胞SIRT1丰度在各组间无差异。
3.4 年龄和性腺状态对线粒体分裂和融合的影响
对PBMCs中线粒体动力学关键蛋白的分析显示，COX IV、Mfn2和Drp1的蛋白丰度在各组间均无显著差异。
3.5 年龄和性腺状态对内皮细胞氧化还原平衡生物标志物的影响
对内皮细胞氧化还原状态标志物的检测发现，动脉和静脉内皮细胞中MnSOD和硝基酪氨酸的表达在各组间均无差异。
3.6 相关性分析
相关性分析显示，血清睾酮水平与FMD呈正相关，与COX IV蛋白丰度呈负相关。雌二醇水平与动脉SIRT3丰度呈负相关。在仅分析MA/O男性时，血清睾酮和雌二醇水平均与COX IV呈负相关，而促黄体生成素（LH）与碳水化合物呼吸控制率（RCR）呈负相关。
讨论与结论
线粒体功能障碍是衰老的标志，过量的线粒体ROS与年龄相关的血管内皮功能障碍广泛相关。本研究的核心新发现揭示了衰老与睾酮水平在健康男性中的动态关系。结果表明，MA/O低睾酮男性的PBMCs线粒体功能发生改变，表现为碳水化合物和脂质支持的State 2呼吸、State 4呼吸、非偶联呼吸及呼吸控制率的差异。更重要的是，其血管内皮细胞中关键的线粒体调节蛋白SIRT3的表达显著降低。SIRT3是位于线粒体内的NAD+依赖性去乙酰化酶，直接参与三羧酸循环、脂肪酸氧化和抗氧化防御（如激活MnSOD）等关键过程的调节。其表达降低可能意味着线粒体代谢灵活性和抗氧化能力受损。
这些发现表明，低睾酮状态可能与内皮细胞的线粒体功能失调及SIRT3表达下调有关，这可能是导致该人群血管加速老化和心血管疾病风险升高的重要机制。因此，针对MA/O低睾酮男性，旨在改善线粒体健康（特别是上调SIRT3）的干预措施，可能成为一种有前景的治疗策略，以减缓或预防其加速的血管内皮功能障碍，从而降低心血管疾病及其相关死亡风险。本研究为这一潜在的治疗方向提供了重要的实验证据。
