常见实验动物前列腺部尿道张力调控受体的差异性及其药理学意义

苏 欣 吴建辉 孙祖越

上海计划生育科学研究所药理毒理研究室 中国生育调节药物毒理检测中心，上海 200032

男性尿道具有排尿和排精功能，起于膀胱的尿道口，止于尿道外口，解剖结构可分为前列腺部、膜部和海绵体部三个部分。前列腺位于膀胱颈的下方，包裹着膀胱口与尿道结合部位，其中，前列腺中间形成的管道构成尿道的上口部分，这部分的尿道因此被称为尿道前列腺部。尿道壁由内至外分三层：黏膜层、肌层和外膜。肌层由内括约肌和外括约肌构成，内括约肌是一个功能性概念，一般认为内括约肌是平滑肌，位于膀胱颈和尿道前列腺部，内括约肌分布有丰富的α-受体，主要由交感神经支配[1]，在控制膀胱排空和尿失禁方面具有重要作用；外括约肌是横纹肌，位于尿生殖膈之中呈环形包绕膜部尿道，由阴部神经支配。

前列腺增生时，由于增生的前列腺组织压迫，使尿道前列腺部狭窄而导致放尿力减弱，增生初期可发生排尿肌代偿性肥大，狭窄进行性发展，使膀胱内压不能抵抗尿道阻力，从而产生尿线中断，生产残尿，甚至尿闭，而残尿增多容易导致尿频的发生[2]，以上这些症状统称为下尿路症状。临床治疗前列腺增生公认有效的药物有5α-还原酶抑制剂[3]和α1受体阻滞剂[4]。前者通过抑制睾酮转化为活性更强的双氢睾酮而减小前列腺体积，后者则可以松弛尿道平滑肌张力，降低尿道内压而改善下尿道症状。由于尿道平滑肌主要由交感神经支配，各种研究表明，尿道主要分布α1受体，部分动物尿道发现存在α2受体、β受体与M受体。本文对大鼠、兔、狗及人前列腺尿道受体分布情况进行综述，分析各动物种属间尿道受体存在的差异，对前列腺增生及下尿路症状新药动物模型的筛选及评价新药药效与不良反应，具有较大的药理学意义。现将各种受体分别论述如下：

1 α1受体

1974年α受体被分为α1受体和α2受体两种亚型。1994年8月国际药理联合会将α1受体分为α1A、α1B和α1D三种亚型，分子生物学方面则克隆出α1a、α1b和α1d与之相对应。根据与哌唑嗪亲和力的高低，α1受体又可分为高亲和力的α1H和低亲和力的 α1L，α1H受体已被克隆出 α1a、α1b和 α1d三种亚型。有研究表明，α1L受体是一种特异性的ADRA1A基因表现型，它与 α1A（H）同来源于 ADRA1A 基因[5]。

α1受体是G蛋白偶联受体，受体激活后，与Gq蛋白偶联，激活磷脂酶C，将细胞膜上的磷脂酰肌醇水解成三磷酸肌醇和二酰甘油，使贮存在内质网中的Ca2+释放，细胞浆内Ca2+升高，激活肌凝蛋白轻链激酶，产生使平滑肌收缩而引起血压上升、尿内压增高等各种生理学作用。

α1受体在体内分布很广，主要分布在心脏、血管、输精管、前列腺与尿道等部位。Yono等[6]利用实时定量PCR技术证明，三种α1受体亚型在大鼠前列腺部尿道均有表达，并得出 α1A＞α1B＞α1D， 长期大剂量服用 α1受体受体拮抗剂可使大鼠尿道上α1A受体mRNA上调。Testa等[7]利用[3H]哌唑嗪标记α1受体研究不同动物尿道α1受体发现，各种动物α1受体含量是不同的，按高低排列为大鼠＞人＞狗＞兔。大鼠下尿路各部位均以α1A受体表达为主。付卫华等[8]发现，在2.5个月龄大鼠，膀胱组织中α1A：α1D受体蛋白表达的比例约为59：41；前列腺组织中α1A：α1D受体蛋白表达的比例约为69：3l；尿道前列腺组织中α1A：α1D受体蛋白表达的比例约为64：36。随着年龄增加，α1A、α1D受体mRNA水平及蛋白表达均显著下降。Katsuyoshi等[9]大剂量给予α1A受体拮抗剂可完全抑制大鼠由苯肾上腺素诱导IUP升高作用。Chess等[10]利用α1A受体拮抗剂WB4101发现，大鼠离体尿道的收缩由α1A受体介导。Lluel等[11]在比较6月龄与24月龄雄性SD大鼠尿道体外试验中发现，成年大鼠与老年大鼠尿道对KCl的刺激反应相同，而对苯肾上腺素引起的尿道收缩，老年大鼠的反应大大降低，表明随着年龄的增加，由α1受体介导的收缩反应降低。大量研究表明，大鼠前列腺部尿道存在丰富的α1受体，其收缩主要由α1A受体介导，并随着动物年龄的增加反应性而降低。

放射受体分析法证明了兔尿道也存在丰富的α1受体，研究表明，尿道α1受体含量和膀胱基底部相似，并超出逼尿肌组织[12]。各种体外与体内研究已经证实了α1受体对尿道收缩张力的作用。Morita等[13]研究α1A受体拮抗剂与钙拮抗剂时发现，这两种拮抗剂均可以降低苯肾上腺素引起的兔尿道平滑肌收缩，表明兔尿道介导收缩反应的α1受体的亚型是α1A，同时这种收缩可以被钙通道阻滞剂所抑制。这项研究随后被Honda等[14]利用高选择性拮抗剂坦索罗辛所证实。然而多项研究表明，α1A受体介导的兔尿道收缩对哌唑嗪的亲和力非常低[15-16]，表明兔尿道介导收缩的α1受体可能是α1L亚型。

研究狗尿道文献较少。狗尿道同样分布着丰富的α1受体。Fukasawa等[17]利用[3H]哌唑嗪标记α1受体研究狗、兔和人尿道受体发现各自的解离常数分别为0.604、0.299和0.254 nM。 Kobayashi等[18]研究坦索罗辛（α1A与 α1D受体拮抗剂）和西洛多辛（α1A受体拮抗剂）对狗腹下神经刺激引起升高的尿内压均有降低作用，但是坦索罗辛对老年狗血压有降低作用，说明调节狗尿内压主要与α1A受体亚型密切相关。

α1受体在人尿道分布也主要以α1A受体为主，其受体亚型的表达与分布在性别上有些区别。Nasu等[19]利用核糖核酸酶保护分析法研究人近段尿道测得α1A受体最多，在男性近段尿道未测得α1B与α1D受体mRNA，而女性尿道可测得少许α1D受体mRNA。

2 α2受体

α2受体激活时与Gi偶联，经抑制AC活性减少cAMP的生成。cAMP可激活蛋白激酶 A（protein kinase A，PKA），引起多种靶蛋白磷酸化，调节其功能。α2受体分布在外周神经系统的交感神经末梢和中枢神经系统。放射受体结合法证实了兔α2受体的存在[12]。Ueda等[20]发现苯肾上腺素和可乐定都可以剂量依赖性的引起兔尿道收缩，这两种激动剂引发收缩反应程度相似，证实了兔尿道α1受体和α2受体的同时存在。在体试验中，可乐定可经由α2受体增加狗尿内压，这种作用仅为去甲肾上腺素引起反应的50%[21]。与兔和狗相比，人尿道没有发现由α2受体介导的收缩。所以，在研究泌尿科疾病时，很少把尿道α2受体当研究靶点。

3 β受体

β 受体分为 β1、β2、β3三种亚型， 均通过 G-蛋白兴奋腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP增加、钙离子通道开放发挥作用。放射受体结合研究证实了成年兔和老年兔尿道分布β受体密度相同，β2拮抗剂亲和力要比 β1拮抗剂高很多[12]。Takeda等[22]在体外试验中发现，对大鼠尿道平滑肌反应程度的高低为β2受体激动剂＞β3受体激动剂＞β1受体激动剂，而狗的为β2受体激动剂＞β1受体激动剂=β3受体激动剂，这些β受体激动剂的对尿道平滑肌反应仅为逼尿肌的一半。同时β2受体激动剂可以降低大鼠尿内压[23]。这些研究都说明了大鼠、兔、狗和人尿道平滑肌的舒张主要由β2受体介导，而部分动物尿道平滑肌舒张可能与β3受体有关，与β1受体关系不大。虽然β受体激动剂可舒张尿道平滑肌，但是研究表明β2受体激动剂可以引起大鼠、兔、人尿道外括约肌收缩，而β3受体激动剂只能轻微引起大鼠尿道外括约肌收缩[23]，这种作用会增加尿道阻力，所以β受体激动剂的作用是复杂的，临床上也少用β受体激动剂治疗下尿道症状。

4 M受体

现已确定了五种M受体（M1～M5），M受体有多种信号传导机制，奇数受体（M1、M3和M5）主要是通过水解聚磷酸肌醇起作用，偶数受体（M2和M4）主要通过G-蛋白调节腺苷酸环化酶起作用。Mutoh等[24]研究兔尿道M受体时发现，由卡巴胆碱诱导的收缩反应效能，在膀胱顶部和底部要远远大于在尿道。同时放射受体结合研究表明在这三个区域主要是M2受体占优势。Ekstrm等[25]用体外试验证实乙酰胆碱可以触发大鼠尿道肌层快速显著的收缩，但这种收缩的最大效应仅是α受体激动剂引起一半。说明尿道除存在肾上腺能受体外，也存在着M受体。

5 其他受体

Chen[26]研究5-HT对兔离体尿道肌条时发现，5-HT可以剂量依赖性的引起兔离体尿道的收缩，这种收缩可以被5-HT3受体拮抗剂所抑制，而5-HT1和5-HT2受体拮抗剂则对这种收缩无影响。这些说明了兔离体尿道存在5-HT3受体，并且5-HT引起的兔离体尿道收缩是经由非肾上腺素能非胆碱能神经系统介导的。Pinna等[27]利用蛋白印迹法研究仓鼠尿道时发现P2Y（1）和3P2Y（2）受体的表达，原位杂交技术也证实了仓鼠尿道平滑肌存在P2Y（1）和 P2Y（2）mRNA，并深入研究了ATP引起的尿道舒张主要经P2Y（1）受体介导的。Fibbi等[28]利用实时定量PCR和免疫组化技术证实了人前列腺尿道上PDE5受体的存在，Tinel等[29]在大鼠尿道上也发现了PDE5受体，并且PDE5受体抑制剂可以剂量依赖性的抑制大鼠离体尿道肌条的收缩。

6 小结

由于动物种属不同，各动物尿道受体分布状况也有所不同。人尿道的收缩仅由α1受体介导，而无α2受体参与，而兔尿道收缩与两种受体都有关。介导人尿道收缩的α1受体对哌唑嗪的亲和力非常高，这与兔尿道上发现的α1L受体类型不同。所以在以动物尿道收缩模型评价各种受体拮抗剂对BPH以及下尿道症状时，要注意动物种属差异性。同时各项针对于尿道平滑肌β受体的研究表明，大鼠、兔、狗和人尿道平滑肌的舒张主要由β2受体介导，而部分动物尿道平滑肌舒张可能与β3受体有关，与β1受体关系不大。也有少数文献报道尿道存在M受体，但其与尿道平滑肌收缩关系不是很密切。

越来越多的文献以尿道前列腺部为研究对象，考察各种受体拮抗剂对尿道张力或尿内压的影响，以此评价各种物质对下尿道症状的疗效，其中，研究的焦点在尿道α1A受体。α1A受体激活后通过信号传导途径介导尿道平滑肌收缩，导致尿道狭窄。α1A受体拮抗剂通过缓解由交感神经引起的尿道平滑肌收缩，从动力学方面减轻尿道梗阻症状，这类药物由于选择性高，已成为临床治疗BPH与下尿路症状的一线药物。

除了肾上腺素能受体与胆碱能受体，还存在非肾上腺素能非胆碱能受体，如PDE5受体。PDE5抑制剂能强烈限制NO/cGMP信号系统，调节膀胱、尿道和前列腺平滑肌的收缩，从而缓解BPH症状，已经成为治疗BPH的一个重要方向[29]。各种受体抑制剂在体外或体内均表现了一定的药理活性，而对于下尿道症状，开发出更多有效更少副反应的药物非常急迫，进一步研究这些受体作用有重大意义。

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