勃起功能障礙動物模型研究進展*

李柏霖 陳文康 劉寒飛 趙家有

中國中醫(yī)科學(xué)院研究生院（北京 100700）

勃起功能障礙(erectile dysfunction，ED)是指陰莖不能持續(xù)獲得充分勃起，難以完成令人滿意的性交。美國一項研究發(fā)現(xiàn)，40 歲以上成年人ED 患病率為1%-23%，70歲以上的老年人約50%[1,2]。近年來，ED逐漸成為研究焦點和熱點之一，有力地推進了本病發(fā)病機制和藥物作用機理研究。鑒于此，本文梳理該病動物模型研究進展，綜述如下。

一、實驗動物的選擇

實驗動物直接影響實驗成效及成果推廣，選擇實驗動物主要依據(jù):與人類相似程度、造模成效、倫理、資金等因素[3]。盡管早期研究（1960-1990）采用如狗、猴子、貓、兔等較大的動物，但現(xiàn)今階段，嚙齒動物已很大程度取代了上述實驗動物，成為研究勃起功能的主要動物[4]。

大鼠在ED基礎(chǔ)研究中應(yīng)用最為廣泛，其陰莖結(jié)構(gòu)與人類相似，具有陰莖海綿體神經(jīng)易識別、海綿體內(nèi)壓(intracavernous pressure，ICP)檢測易操作和經(jīng)濟成本較低等優(yōu)點，其中大鼠交配實驗是現(xiàn)階段評價ED的最常見手段之一[5]。

有研究表明，小鼠是研究陰莖勃起功能的理想動物，其誘導(dǎo)勃起的神經(jīng)內(nèi)皮機制與人類相似[6，7]。基因編輯小鼠逐步應(yīng)用于ED 研究。如Behr-Roussel 等[8]采用載脂蛋白E基因敲除（ApoE-KO）小鼠建立動脈粥樣硬化ED 模型；Decaluwé等[9]敲除小鼠鳥苷酸環(huán)化酶α1型基因（sGCα1-/-）復(fù)制ED模型等。

此外，新西蘭家兔在ED 的研究中亦有應(yīng)用。例如，為減少麻醉的影響，Bischoff 等[10]采用清醒狀態(tài)下新西蘭白兔ED 模型研究伐地那非對ED 的藥理學(xué)作用。

二、主要ED動物模型

建立科學(xué)且符合人類ED病理過程的動物模型，有助于提升ED機制及其藥理學(xué)研究質(zhì)量。近年來，研究者構(gòu)建ED動物模型主要有血管性ED模型、神經(jīng)性ED模型、心理性ED模型、去勢ED模型及糖尿病ED模型等。

（一）血管性ED模型

血管性病變是ED的主要病因，陰莖正常勃起和陰莖動脈擴張、海綿體平滑肌松馳、白膜下靜脈關(guān)閉聯(lián)系緊密，任何造成動脈供血減少和靜脈回流的病理因素均可導(dǎo)致血管性ED[11]。根據(jù)病理特點分為急性ED模型和慢性ED模型。

1.急性ED模型

結(jié)扎動物髂內(nèi)動脈復(fù)制急性模型，該病理過程發(fā)生較快。Abe等［12］通過結(jié)扎新西蘭家兔髂內(nèi)動脈建立急性模型，即在下腹部正中切口暴露髂內(nèi)血管，在顯微鏡下識別并分離出髂內(nèi)動脈，結(jié)扎三次后縫合。ICP檢測后數(shù)值較操作前和對照組相比顯著下降，短期內(nèi)不能恢復(fù)，表明建模成功。

宋志宇等[13]選取雄性Wistar大鼠，同時結(jié)扎雙側(cè)髂內(nèi)動脈建立急性ED 模型，經(jīng)阿撲嗎啡（apomorphine，APO）和ICP檢測證明建模成功。他認為，結(jié)扎大鼠雙側(cè)髂內(nèi)動脈可復(fù)制ED最為嚴重的一種情況，并可為慢性ED模型提供一定參考，但仍應(yīng)根據(jù)臨床需求建立不同程度的大鼠ED模型。

2.慢性ED模型

慢性模型一般通過建立動物血管病變造成海綿體供血動脈的栓塞，如動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)、高血壓、高尿酸血癥（hyperuricemia，HUA）等。ASED 動物模型的建立以高膽固醇、高脂飲食飼養(yǎng)為主，但該方法多在主動脈上形成粥樣硬化斑塊，而骼動脈難以形成粥樣硬化。陳斌等[14]在上述方法基礎(chǔ)上，同時用冠狀動脈球囊損傷新西蘭家兔雙側(cè)骼內(nèi)動脈內(nèi)皮，采用動物交配及鹽酸嬰粟堿注射等試驗篩選ED病例，成功建立了粥樣硬化病變定位于雙側(cè)骼內(nèi)動脈的ASED家兔模型。

髂內(nèi)動脈結(jié)扎或AS 部分梗阻是基于解剖結(jié)構(gòu)減少動脈供血建立的ED動物模型。同時，內(nèi)皮功能障礙相關(guān)變化應(yīng)該給予關(guān)注。

鑒于此，Kim 等[15]采用慢性盆腔缺血（chronic pelvic ischemia，CPI）模型建立結(jié)構(gòu)變化，損傷陰莖血管內(nèi)皮聯(lián)合高膽固醇飲食誘導(dǎo)內(nèi)皮功能改變，成功建立一種新型ASED大鼠模型。具體操作為：將SD大鼠麻醉后，經(jīng)腹股溝切口暴露髂窩和股動脈，使用2-Fr Fogarty動脈取栓導(dǎo)管通過股動脈的小切口插入，將導(dǎo)管向上放置至窩區(qū)后，進行空氣灌注，并向下拉至股動脈起始位置，重復(fù)10次，造成股動脈內(nèi)皮損傷。實驗結(jié)果顯示，8周后，CPI模型組大鼠的ICP明顯低于假手術(shù)對照組。

血管緊張素 II（Angiotensin II，AngII）升高能夠?qū)е赂哐獕海⑶腋哐獕菏荅D 的主要危險因素之一[16]。Labazi 等［17］在無菌條件下將含有 AngII 的微型滲透泵植入SD 大鼠體內(nèi)，持續(xù)泵出誘導(dǎo)血壓升高，導(dǎo)致海綿體過度收縮，最終建立高血壓ED 模型。Gur 等[18]利用L-NAME（L 精氨酸同構(gòu)物質(zhì)）口服給藥方式誘導(dǎo)建立SD大鼠高血壓ED模型。

最近研究表明，HUA 能抑制血管內(nèi)皮舒張并降低陰莖海綿體一氧化氮（NO）的水平，是ED 的獨立危險因素[19，20]。葛玉平等[21]采用酵母粉（15g/kg）飼料喂養(yǎng)SD 大鼠，然后以乙胺丁醇懸液(250mg/kg)灌胃聯(lián)合氧嗪酸鉀（200mg/kg）皮下注射給藥造模，確定其血尿酸水平升高的前提下，借助APO和ICP檢測篩選HUAED大鼠，研究發(fā)現(xiàn)造模12周時大鼠勃起功能顯著降低，超過12周有一定死亡風(fēng)險，可為后續(xù)研究提供參考。

（二）神經(jīng)性ED模型

神經(jīng)性ED 和中樞或周圍神經(jīng)損傷有關(guān)，大腦、脊髓、海綿體神經(jīng)（cavernous nerve，CN）等受損均可引起ED[22]。如根治性前列腺切除術(shù)（radical prostatectomy，RP）后普遍出現(xiàn)因CN損傷而引起的神經(jīng)性ED[23]。

研究人員主要通過損傷部分調(diào)節(jié)勃起功能相關(guān)神經(jīng)以建立神經(jīng)性ED動物模型，主要方法有雙側(cè)海綿體神經(jīng)擠壓（bilateral cavernous nerve crush，BCNC)法和脊 髓 損 傷（spinal cord injury，SCI）法 等[24]。 其 中BCNCED模型是研究RP導(dǎo)致ED的最常用模型之一。

Liu等[25]充分暴露SD大鼠的盆腔神經(jīng)節(jié)和海綿體神經(jīng)，首先采用超細止血鉗擠壓大鼠雙側(cè)海綿體神經(jīng)30s，然后松開30s，再次擠壓30s 后，將切口縫合建立BCNCED 模型。術(shù)后4 周，與對照組比較，BCNC 組ICP/MAP 比值和α-平滑肌肌動蛋白顯著降低，該研究認為RP 致ED 可能與部分miRs 的異常表達有關(guān)。擠壓法因不破壞神經(jīng)鞘，有利于軸突再生，對CN 的損傷較輕，而切斷雙側(cè)CN會直接破壞其神經(jīng)鞘連續(xù)性從而導(dǎo)致神經(jīng)性ED，該神經(jīng)損傷不可逆[26]。

由于SCIED 模型影響骶骨分支，因此該方法存在爭議。Albayrak 等[27]采用改良的落重法成功建立SCIED 動物模型，將 Wistar 大鼠麻醉后，沿 T5-T12 中線切開皮膚，剝離椎旁肌肉，并切除T7-T10 的棘突和椎弓板，然后距脊髓10cm處采用不銹鋼棒（頂端直徑3mm，10g）垂直下落使脊髓受到100g/cm的撞擊，造成脊髓損傷。4周后SCI組大鼠ICP/MAP值顯著低對于照組，表明該方法可行。

（三）心理性ED模型

情緒壓力與ED關(guān)系密切。據(jù)報道，35歲以下男性心理性ED發(fā)病率接近70%[28]。近年來，有研究者采用情緒應(yīng)激復(fù)制心理性ED動物模型。

Brien等［29］將實驗組Wistar大鼠暴露于超大型鼠注視壓力下，使其產(chǎn)生焦慮情緒，經(jīng)APO誘導(dǎo)后觀察實驗組大鼠30分鐘內(nèi)勃起情況，成功建立了性行為焦慮導(dǎo)致的心理性ED 模型。陳國濤等[30]研究慢性輕度應(yīng)激對Wistar 大鼠性行為的影響，采用蔗糖消耗試驗（sucrose consumption test，SCT）建立大鼠抑郁模型以誘導(dǎo)ED 發(fā)生。將實驗組大鼠暴露于含有1.5%蔗糖溶液的瓶中1小時，檢測其開始前及結(jié)束后SCT值，持續(xù)6 周。APO 及大鼠交配實驗結(jié)果表明成功復(fù)制心理性ED模型。

通過模擬人類心理活動建立相應(yīng)動物模型具有一定難度，現(xiàn)階段心理性ED 模型尚處于探索階段，相關(guān)研究亟需完善。

（四）去勢ED模型

男性性腺功能減退癥主要表現(xiàn)為睪丸功能下降導(dǎo)致的一系列紊亂，伴雄激素-睪酮（testosterone，T）分泌減少和生精功能減退，雄激素水平降低會下調(diào)陰莖海綿體中內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表達，引發(fā)陰莖血管內(nèi)皮細胞功能障礙，從而引起ED[31]。Mulhall等[32]手術(shù)構(gòu)建去勢ED模型，將SD大鼠麻醉固定后，在陰囊前正中線切口暴露睪丸，分離并結(jié)扎輸精管后行睪丸切除術(shù)。結(jié)果表明去勢大鼠血清睪酮水平、海綿體平滑肌含量和eNOS活性顯著降低。

（五）糖尿病ED模型

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一種慢性、全身性代謝性疾病，可導(dǎo)致全身多系統(tǒng)、多器官的病理生理改變，包括神經(jīng)、血管、內(nèi)分泌、陰莖海綿體及心理等，從而對勃起功能產(chǎn)生重要影響[33]。據(jù)報道，糖尿病合并ED 總體患病率為52.5%，其中1 型糖尿病為37.5%，2 型糖尿病為66.3%[34]。DMED 模型主要分為兩種：1 型糖尿病ED（type 1 diabetes mellitus erectile dysfunction，T1DMED）動物模型和2 型糖尿病ED（type 2 diabetes mellitus erectile dysfunction，T2DMED）動物模型。

1.1 型糖尿病ED動物模型

目前多采用藥物誘導(dǎo)的方法制備T1DMED 動物模型，主要藥物為鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）。Escrig 等[35]通過腹腔注射 SD 大鼠 STZ（40mg/kg）建立T1DMED 大鼠模型。觀察12 周后，大鼠交配實驗及ICP檢測等結(jié)果顯著降低，同時血糖水平上升至對照組的3倍，驗證了STZ制備T1DMED動物模型的有效性。

2.2 型糖尿病ED動物模型

國內(nèi)外多采用藥物注射和高脂飲食聯(lián)合復(fù)制T2DMED 動物模型。Albersen 等[36]發(fā)現(xiàn)低劑量腹腔注射STZ 聯(lián)合高脂飲食喂養(yǎng)SD 大鼠能夠較好地模擬人類T2DMED 的進展過程，首先采用高脂飲食喂養(yǎng)SD大鼠2 周，再通過腹腔注射STZ（30mg/kg）損傷其胰島細胞。實驗結(jié)果表明，與對照組相比，DM 組大鼠ICP與平均動脈壓（mean arterial pressure，MAP）的比值顯著下降，陰莖內(nèi)NO表達及平滑肌與膠原纖維含量比值顯著降低。

三、小結(jié)

鑒于大鼠具備陰莖解剖結(jié)構(gòu)與人相似、勃起功能檢測操作簡便和低成本等優(yōu)點，制備ED動物模型以大鼠為宜。但是，ED致病因素復(fù)雜，動物模型誘導(dǎo)ED因素較為單一，尚不能充分模擬臨床ED的病理進程。例如，血管性ED患者多由血管損傷、神經(jīng)病變、內(nèi)皮功能紊亂、尿道或骨盆損傷等疾病導(dǎo)致[37]，僅采用動物髂內(nèi)動脈結(jié)扎建立ED 動物模型，影響研究質(zhì)量，進而限制了轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

中醫(yī)藥治療疾病具有多靶點、多通路的特點，考慮到ED 致病因素復(fù)雜，可據(jù)實驗?zāi)康模_展以臨床為導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究，選擇2種或以上造模方法制備ED動物復(fù)合模型，更加科學(xué)全面闡釋中醫(yī)藥治療ED 療效機制。