運用于藥物研究的BPH生物模型

申 青 綜述 李洪林 審核

四川省醫學科學院，四川省人民醫院藥學部 （成都 610072）

運用于藥物研究的BPH生物模型

申 青 綜述 李洪林 審核

四川省醫學科學院，四川省人民醫院藥學部 （成都 610072）

良性前列腺增生（benign prostate hyperplasia, BPH）為全球中老年男性常發疾病，除手術途徑外，相當部分患者選擇長期藥物治療，因此開發用于此類藥物研究的生物模型至關重要。BPH模型建立應綜合考慮該病發病特點和致病因素，比如性激素比例失衡[1]，雄激素依賴和年齡的增長等，盡可能培育出組織形態、病理特征、并發癥等特點與人類疾病相符的體內外理想模型。目前常在藥效學考察領域運用的BPH生物模型有體外細胞培養模型、離體組織模型、誘導增生模型、基因改造模型等，為各種靶點抗BPH藥物的開發及應用提供了研究載體與平臺。

一、前列腺細胞的培養

體外細胞模型較動物模型而言具有培養相對簡易，組內差別較小，定量檢測相關表達優勢較強的特點。在一定可影響細胞生長與轉化的因素下，培養正常形態前列腺上皮細胞，可研究前列腺細胞功能，相關因子表達與調節及細胞轉化的機理[2]，Kojima等[3]考察了藥物對人類前列腺上皮細胞系、間質細胞系、平滑肌細胞系的增殖及各細胞系的α-1受體亞型mRNA表達的影響。Quiles等[4]用正常前列腺間質細胞及BPH前列腺間質細胞考察了草本藥物PA（Pygeum africanum）對其增殖的抑制及凋亡誘導作用，同時檢測了TGFB1、FGF2、波形蛋白、α-SMA等相關蛋白因子的表達，以確定藥物的作用靶點及機理。此外，BPH來源的前列腺細胞可研究該病的惡性轉化[5]，藥物對增生細胞數量的抑制作用等[4]。不過原代人類前列腺細胞的培養需要復合的培養基成分或頻繁的細胞消化。

二、異種植入模型

異種嫁接的宿主以鼠類為多，主要是將培養的人類前列腺細胞或BPH患者的活組織移植到免疫缺陷的大鼠或小鼠中。Otto等[6]將2個病人的增生前列腺組織異種植入無胸腺裸鼠，外源5α-雙氫睪酮和雌二醇支持下，植入的前列腺組織出現增生，并被藥物抑制，而沒有激素支持裸鼠的移植物發生了萎縮。

這類模型適合研究藥物對人類前列腺組織的影響，但需要激素支持以避免植入組織壞死萎縮，且只能在無胸腺動物體內進行以避免排異反應，具有一定局限性。

三、轉基因鼠

Tutrone等[7]研究了MMTV-int-2轉基因小鼠模型，這種小鼠在乳腺腫瘤病毒調控原件調節下，體現出人類與犬類BPH中的上皮/腺腔增生現象。且將青春期前、后轉基因鼠與WT鼠分別去勢后進行雄激素替代，均發生前列腺再生。該模型適用于生長因子誘導的前列腺上皮增生的研究，但是間質增生特征不是很明顯。Hakan等[8]研究了三種催乳素轉基因小鼠，血清催乳素濃度為分別為15ng/mL，100ng/mL和250ng/mL，10～15月后，轉基因鼠的平均背外側前列腺質量近20倍于同齡對照鼠，DNA表達也平均4-5倍于對照鼠，間質成分增加，丙酸睪酮及IGF-1水平增加，該實驗證實了此類轉基因小鼠是通過增加血清中丙酸睪酮的含量導致的前列腺增生。張學軍等[9]采用新型C3(1) 前列腺組織特異性基因載體及整段人bcl-2的cDNA合成的轉基因，將其注入NIH鼠受精卵，再植入假孕鼠輸卵管壺腹，培育出前列腺組織特異性的人bcl-2轉基因鼠，并觀察到鼠前列腺增生，該基因在子代能穩定遺傳表達。

四、誘導模型

（一）激素誘導鼠前列腺增生

大鼠、小鼠可采用去勢與非去勢法激素誘導良性前列腺增生。孫偉桂等[10]采用小鼠腹腔注射丙酸睪酮20d，發現非去勢小鼠雄激素誘導模型更為接近臨床BPH病理，且更為簡易。Satoshi等[11]采用激素聯用法培養出具有膀胱不穩定且尿道壓高于正常大鼠特點的BPH模型，考察3種α-1AR拮抗劑對該模型膀胱梗阻的治療作用，確定緩解下尿路癥狀的藥物具有α-1A亞型選擇性為佳。

雖然激素誘導嚙齒類BPH模型在組織形態學方面間質增生不明顯，但該模型培養相對簡易，成本較低廉，可模仿上皮增生、腺腔擴張、下尿路梗阻，因此目前在藥物研究方面運用較廣泛。

（二）激素誘導犬類前列腺增生

大部分雄激素替代的去勢犬前列腺間質及上皮出現增生，說明犬類動物也可采取激素法誘導BPH模型。Crisóstomo等[12]研究了激素聯用法對1周歲以上非去勢犬的前列腺體積影響，說明激素法誘導模型在考察藥物效應時，給予激素應先于藥物干預或二者同時進行。Yokota等[13]研究了荷爾蒙誘導的實驗性比格犬前列腺增生尿動力學模型，說明該模型可用于BPH引起LUTS的治療藥物研究。

犬類作為動物實驗模型受物種，倫理及經費局限，使用較少，但犬類激素誘導BPH與人類組織形態學方面相似度較高，因此可少量用于實驗研究。

（三）激素誘導靈長類動物前列腺增生

Karr等[14]研究了狒狒的BPH激素誘導模型，發現其適用于研究人類BPH相關參數及分葉增生情況。Durairaj等[15]歷時2年，每周3次給予恒河猴肌內注射，隨所注射激素的種類相異，發生增生的前列腺分葉區域及細胞成分有所差異。每次注射雄烯二酮組及每次注射2.5mg DHT+雌激素0.25mg可分別導致尾葉及各葉間質增生，與人類BPH特點相似，證實激素誘導的恒河猴也是人類BPH相關因子及藥理學考察的有效模型。

囿于醫學倫理，實驗動物的獲取條件，誘導周期的限制，靈長類動物模型不宜于規模性藥物研究使用，僅作為個例研究發病機理，相關因子影響，藥物療效等。

（四）同種屬胚胎尿生殖竇誘導鼠類BPH模型

尿生殖竇的近導管段及管腔豐富表達一種物質shh,它對于啟動前列腺生長至關重要。Chung等[16]將完整同種屬胎鼠尿生殖竇植入性成熟裸鼠腹葉，在不需要外源激素支持時，4～9周后觀察發現宿主葉發生明顯增生，濕重及DNA含量均顯著高于假手術組，并體現出間質增生，尿生殖竇（UGS）模型植入葉中宿主細胞及嵌入物細胞均增殖。Fumitaka等[17]分離出20d大的雄胎鼠的尿生殖竇，每2個植入7周齡SD大鼠右側前列腺腹葉，隨培育時間增加，大鼠的右側前列腺腹葉濕重增加，平均間質比例約70%左右，遠高于正常對照組大鼠，該研究者還通過此模型研究BPH發病機制[18]，證實VAT-1為進行性良性前列腺增生的發病因子。Kojima[3]基于此模型考察了α1-AR阻斷劑萘哌地爾的抗BPH作用。

以同種屬胎鼠尿生殖竇或尿生殖竇間質誘導BPH模型，產生的胚胎重喚醒機制類似于人類BPH發生過程間質-上皮的相互作用，能較貼切地反映人類BPH病理特征，適合運用于前列腺增生藥物開發研究。

五、自發良性前列腺增生動物模型

體內自發該病模型局限于實驗動物的種類及經濟倫理因素。有報道稱棕色挪威鼠具有隨年齡自發性BPH[19]但常規實驗鼠基本不出現這一特征。Taniguchi等[20]采用自發BPH比格犬模型考察了非甾體維他命D受體（vitamin D receptor, VDR）拮抗劑，發現歷時11個月，每周5次每次0.03μg/kg口服給藥可使增生組織腺腔上皮萎縮，且前列腺體積減小，提出VDR可能是抗BPH藥物的新作用靶點。靈長類動物也可作為年齡相關自發性BPH模型研究，Steiner等[21]研究人類的近親—猩猩8～35歲的前列腺狀況，隨年齡增長，檢測到猩猩的前列腺體積增大，血漿PSA含量增高，組織學顯示前列腺間質/上皮比例增大，尿動力學顯示尿流率下降，這與人類相似，而靈長類動物自發模型導致LUTS研究報道不多。

六、離體動物前列腺肌張力模型

Kamna等[22]采用正常WISTAR大鼠前列腺組織，脾及主動脈考察了哌嗪類化合物RBx 6198對抗去甲腎上腺素引起的離體組織收縮作用及其對α-1AR亞型的選擇性，證實RBx 6198是α-1A，α-1D亞型選擇性拮抗劑。Oger等[23]進行了BPH患者前列腺肌條和膀胱肌條孵育實驗，分別設有對照組，他達拉非組，阿呋唑嗪組和二藥結合組，考察藥物對濃度依賴性去甲腎上腺素引起組織收縮的拮抗作用，發現兩者聯用可使收縮的前列腺平滑肌得以松弛，電刺激引起的膀胱壓出器緊張逆轉，α1-AR拮抗劑和PDE5抑制劑結合為臨床提出了新的藥物治療方案。Rowland等[24]考察了RHO激酶抑制劑Y-27632對正常WISTAR大鼠前列腺腹葉離體組織肌張力的緩解作用，該物質對電場刺激及苯腎上腺素誘導的前列腺肌條收縮有濃度依賴性的松弛作用。

離體前列腺平滑肌張力測量模型可采用人類BPH手術切割組織及實驗動物病理前列腺組織或正常組織。該模型具有獲取方式簡易，藥效學實驗考察周期短及檢測便利等優點，已被大量運用于藥物對膀胱內壓，前列腺肌張力、藥物的亞型選擇性的考察。

七、其他BPH模型

大鼠不能自發BPH，但老年大鼠的前列腺體積有所增大，且易發膀胱梗阻，Barbero等[25]采用了老年大鼠評價甲帕霉素的循環荷爾蒙濃度和調節前列腺受體濃度的作用，發現甲帕霉素濃度依賴性地上調了α1受體與β2受體，下調了β3受體的表達，且在阻斷雌激素受體方面有顯著作用。Ariella等[26]研究了SHRs（基因自發性高血壓大鼠）的前列腺肥大狀況，從體內體外角度研究發現該病理鼠的前列腺上皮細胞會超常增生導致腺腔擴張，說明該模型可用于作用靶點為上皮細胞的腺腔性增生BPH拮抗藥物研究。

八、總結

細胞模型及動物模型用于抗BPH藥物研發是現代藥理研究的重要方法。良性前列腺增生的發病機理及一些藥物作用途徑還需要更適合的模型加以詮釋。如今一線抗BPH藥物，α1-AR受體選擇性拮抗劑對前列腺增生/尿道梗阻塞的對抗作用與臨床數據相關性較小，這為人類研究臨床相關膀胱出口梗阻新藥物作用靶點設置了障礙。最佳BPH生物模型應該同時結合間質細胞增殖病理特征及下尿路梗阻效應，老年狗為公認的與人類BPH最接近的合適動物模型，因經濟倫理限制原因，不適合推廣應用。在研究人類發病病因及下尿路梗阻方面，激素誘導模型較為合適，在研究藥物對前列腺組織形態學改變方面，尿生殖竇誘導模型較為合適。若將兩種動物模型的病理特征結合，則藥物的體內研究將開闊一片新天地。

前列腺增生; 藥物設計; 疾病模型, 動物

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（2015-02-28收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2015.05.015

R697+.32; R 965.1