近100%有效！中美科学家或有望利用中药雷公藤提取物雷公藤内酯酮开发出新型非激素类男性避孕药！

2021年3月3日 讯 /生物谷BIOON/ --在目前所有可用的避孕方法中，口服避孕药依然是最受人们欢迎的，然而，避孕药仅对女性有效，经过了近半个世纪的研究努力，目前科学家们并未成功开发出一款针对男性的非激素类避孕药；科学家们在这一领域未能取得重大进展的部分原因在于他们并未完全理解男性精子的发生以及精子的生物学特性；比如，很多人认为男性避孕药应将精子的数量

2021年3月3日 讯 /生物谷BIOON/ --在目前所有可用的避孕方法中，口服避孕药依然是最受人们欢迎的，然而，避孕药仅对女性有效，经过了近半个世纪的研究努力，目前科学家们并未成功开发出一款针对男性的非激素类避孕药；科学家们在这一领域未能取得重大进展的部分原因在于他们并未完全理解男性精子的发生以及精子的生物学特性；比如，很多人认为男性避孕药应将精子的数量抑制到很低的水平甚至为零，从而就能有效预防女性受孕；然而，精子产生的完全阻碍需要剔除生精细胞（spermatogenic cells），这经常会导致睾丸萎缩，而这显然会给男性带来一定的副作用影响。此外，生殖细胞的剔除也会改变睾丸中的细胞组成和微环境，从而反过来就会诱发下丘脑-垂体-睾丸反馈系统，导致机体系统性副作用的产生，因此，找到一种既能消除所有精子又不会产生毒性副作用的化合物，对于科学家们而言是一项巨大的挑战。

图1：雷公藤内酯酮在小鼠机体中避孕作用的概念验证功效试验

图片来源：Chang， Z，et al. Nat Commun 12， 1253 (2021). doi：10.1038/s41467-021-21517-5

尽管在全球范围内女性承担着约大部分的避孕节育任务，但有社会调查显示，如今越来越多的男性愿意共同承担这种社会义务；目前的男性避孕方法还仅局限于传统的体外射精、绝育手术和避孕套等，半个世纪以来男性避孕药物的研发进展十分有限，至今并没有一种具有临床应用潜质的男性避孕药。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Triptonide is a reversible non-hormonal male contraceptive agent in mice and non-human primates”的研究报告中，来自中国广东省计划生育科学技术研究所等机构的科学家们就通过研究发现，一种从中国的中草药雷公藤 ( tripterygium wilfordii hook F)中纯化提取的天然化合物—雷公藤内酯酮（triptonide，雷公藤内酯酮）或能在雄鼠和雄性食蟹猴体内展现出可逆的雄性避孕效果。每日按照单一剂量口服雷公藤内酯酮或能诱发精子畸形使其仅具有微弱甚至失去运动性，并能在3-4周和5-6周分别诱发雄鼠和雄性食蟹猴出现不育，这种方法能达到近乎100%的有效性。

研究者表示，当在雄鼠和雄性食蟹猴中停止摄入雷公藤内酯酮后，其机体的生育力大约会在4-6周恢复；基于对小鼠重要器官的组织学检查以及对食蟹猴的血液学和血清生化分析，研究者发现，无论是短期还是长期的雷公藤内酯酮疗法都不会引起这两种动物出现明显的系统性毒副作用。在体内精子形成过程中，雷公藤内酯酮似乎能靶向作用斑珠蛋白（plakoglobin）并干扰其与SPEM1的相互作用，而且靶向作用晚期的精子发生或许有望帮助科学家们开发新型非激素的男性避孕药。

本文研究的主要结果包括：1）口服雷公藤内酯酮会导致雄性小鼠机体精子畸形以及运动能力降低，从而导致其不育症发生；雄性成年小鼠每日口服雷公藤内酯酮0.8 mg/kg（最低有效剂量）4周后，其机体精子发生严重变形且失去活力，并不能使有生育力的雌性小鼠受孕。2）口服雷公藤内酯酮会导致雄性食蟹猴不育症发生；雄性成年食蟹猴（9-13岁，4.96-11.8kg）每日口服雷公藤内酯酮0.1mg/kg（最低有效剂量）5周后，精子开始发生变形，活力下降，数量减少，也不能使有生育力雌性食蟹猴怀孕。3）雷公藤内酯酮在雄性小鼠和雄性食蟹猴中诱发的不育症能被完全逆转；当雄性C57BL/6小鼠口服0.8mg/kg雷公藤内酯酮4周后精子出现严重变形时停药，停药4周后，小鼠精子形态、精子活力恢复正常，能使有生育力雌性小鼠怀孕并生出健康子代 （如图1B）。食蟹猴口服0.1mg/kg雷公藤内酯酮8周后停药，停药5-6周后，食蟹猴精子形态、精子活力和精子数量都恢复正常，能够使雌性食蟹猴怀孕并生出健康的猴仔（如图1C）。4）EC50分析（50%有效浓度分析）结果表明，雷公藤内酯酮是一种潜在安全有效的雄性避孕药；5）雷公藤内酯酮并不会诱发DNA双链断裂；6）斑珠蛋白/γ-连环蛋白（junction plakoglobin/gamma-catenin）或能作为雷公藤内酯酮的候选作用靶点。

图2：雷公藤内酯酮诱发的成年小鼠和食蟹猴雄性不育的可逆性研究

图片来源：Chang， Z，et al. Nat Commun 12， 1253 (2021). doi：10.1038/s41467-021-21517-5

研究者认为，支持雷公藤内酯酮安全性的证据是其与诱导雄性不育和精子活力丧失相关的EC50为0.1？mg/kg，其是小鼠最低有效剂量（0.8mg/kg）的1/8，LD50（半数致死剂量，300？mg/kg）的1/3000。换句话说，雷公藤内酯酮在抑制雄性小鼠生育力上非常有效，因为即使是正常剂量的1/8，其也能使得一半接受治疗的小鼠产生最大的作用效果；因此，达到男性避孕所需要的雷公藤内酯酮的有效剂量或许远低于会引起机体产生有害副作用的水平。由于雷公藤内酯酮是雷公藤中含量最高的化合物，从这种中草药中纯化出的雷公藤内酯酮有时会被微量的雷公藤内酯或其它含量丰富的化合物所污染，因此本文中，研究人员将研究中所使用的两批次纯化的雷公藤内酯酮和一批次化学合成的雷公藤内酯酮进行纯度测试，利用NMR和元素分析，结果显示，这三种雷公藤内酯酮的纯度均接近100%。而且利用合成的雷公藤内酯酮对小鼠进行概念验证（POC）功效测试，均获得了相同的可逆雄性避孕效果；相关研究结果表明，雷公藤内酯酮所产生的男性避孕效果的确是由这一化合物所引起的，而并非是其它微量污染物所致。

值得注意的是，本文研究的重点是针对POC疗效测试，缺乏明显的副作用，这或许是基于他们对两种动物行为的观察、以及对重要器官的形态和组织学的检查（仅小鼠），以及血液学和血清的生化分析（仅食蟹猴）；尽管研究数据表明，雷公藤内酯酮或能作为一种非常有前途的男性候选避孕药物，但后期研究人员还需要进行更为全面的药代动力学和毒理学来进一步评估其安全性，那么问题来了，为何雷公藤内酯酮仅能对晚期的精子发生产生作用而并不会影响机体其它主要器官的功能呢？一种解释就是，雷公藤内酯酮能靶向作用仅在伸长的精子细胞中所表达的蛋白质；研究人员进行药物靶点识别试验结果表明，斑珠蛋白/γ-连环蛋白或许就是最有可能的一种作用靶点；而SPEM1作为斑珠蛋白/γ-连环蛋白的互动伙伴，其的确会在精子发生过程中被伸长的精子细胞所表达，因此，SPEM1正常功能的发挥极有可能需要与斑珠蛋白/γ-连环蛋白的相互作用，一旦在雷公藤内酯酮存在的情况下SPEM1与斑珠蛋白/γ-连环蛋白之间的相互作用被破坏，那么SPEM1的功能就会被“废除”，尽管其二者之间的相互作用或能解释雷公藤内酯酮对睾丸所产生的特殊效应，但后期研究人员还需要利用遗传模型和体外试验来进一步研究其所产生的效应。

总的来讲，本文研究中，研究人员报道了雷公藤内酯酮或许能在小鼠和非人类灵长类动物中作为一种潜在安全的非激素雄性避孕药，这一研究成果验证了开发男性避孕药的一个较为普遍的想法，即通过靶向作用精子发生过程中的特殊蛋白或对其延伸步骤非常重要的其它基因产物，就能使得所有精子失去活力，而并非会杀灭或剔除所有精子；后期研究人员还需要进一步深入研究将雷公藤内酯酮作为开发非激素男性避孕药的潜力和安全性。（）

参考资料：

【1】Chang， Z.， Qin， W.， Zheng， H. et al. Triptonide is a reversible non-hormonal male contraceptive agent in mice and non-human primates. Nat Commun 12， 1253 (2021). doi：10.1038/s41467-021-21517-5

【2】Nat Comm/闫威/唐运革联合研发出一种新型非激素类男性避孕药

https：//news.bioon.com/article/6784601.html