勃起功能障碍动物模型研究进展*

李柏霖 陈文康 刘寒飞 赵家有

中国中医科学院研究生院（北京 100700）

勃起功能障碍(erectile dysfunction，ED)是指阴茎不能持续获得充分勃起，难以完成令人满意的性交。美国一项研究发现，40 岁以上成年人ED 患病率为1%-23%，70岁以上的老年人约50%[1,2]。近年来，ED逐渐成为研究焦点和热点之一，有力地推进了本病发病机制和药物作用机理研究。鉴于此，本文梳理该病动物模型研究进展，综述如下。

一、实验动物的选择

实验动物直接影响实验成效及成果推广，选择实验动物主要依据:与人类相似程度、造模成效、伦理、资金等因素[3]。尽管早期研究（1960-1990）采用如狗、猴子、猫、兔等较大的动物，但现今阶段，啮齿动物已很大程度取代了上述实验动物，成为研究勃起功能的主要动物[4]。

大鼠在ED基础研究中应用最为广泛，其阴茎结构与人类相似，具有阴茎海绵体神经易识别、海绵体内压(intracavernous pressure，ICP)检测易操作和经济成本较低等优点，其中大鼠交配实验是现阶段评价ED的最常见手段之一[5]。

有研究表明，小鼠是研究阴茎勃起功能的理想动物，其诱导勃起的神经内皮机制与人类相似[6，7]。基因编辑小鼠逐步应用于ED 研究。如Behr-Roussel 等[8]采用载脂蛋白E基因敲除（ApoE-KO）小鼠建立动脉粥样硬化ED 模型；Decaluwé等[9]敲除小鼠鸟苷酸环化酶α1型基因（sGCα1-/-）复制ED模型等。

此外，新西兰家兔在ED 的研究中亦有应用。例如，为减少麻醉的影响，Bischoff 等[10]采用清醒状态下新西兰白兔ED 模型研究伐地那非对ED 的药理学作用。

二、主要ED动物模型

建立科学且符合人类ED病理过程的动物模型，有助于提升ED机制及其药理学研究质量。近年来，研究者构建ED动物模型主要有血管性ED模型、神经性ED模型、心理性ED模型、去势ED模型及糖尿病ED模型等。

（一）血管性ED模型

血管性病变是ED的主要病因，阴茎正常勃起和阴茎动脉扩张、海绵体平滑肌松驰、白膜下静脉关闭联系紧密，任何造成动脉供血减少和静脉回流的病理因素均可导致血管性ED[11]。根据病理特点分为急性ED模型和慢性ED模型。

1.急性ED模型

结扎动物髂内动脉复制急性模型，该病理过程发生较快。Abe等［12］通过结扎新西兰家兔髂内动脉建立急性模型，即在下腹部正中切口暴露髂内血管，在显微镜下识别并分离出髂内动脉，结扎三次后缝合。ICP检测后数值较操作前和对照组相比显著下降，短期内不能恢复，表明建模成功。

宋志宇等[13]选取雄性Wistar大鼠，同时结扎双侧髂内动脉建立急性ED 模型，经阿扑吗啡（apomorphine，APO）和ICP检测证明建模成功。他认为，结扎大鼠双侧髂内动脉可复制ED最为严重的一种情况，并可为慢性ED模型提供一定参考，但仍应根据临床需求建立不同程度的大鼠ED模型。

2.慢性ED模型

慢性模型一般通过建立动物血管病变造成海绵体供血动脉的栓塞，如动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)、高血压、高尿酸血症（hyperuricemia，HUA）等。ASED 动物模型的建立以高胆固醇、高脂饮食饲养为主，但该方法多在主动脉上形成粥样硬化斑块，而骼动脉难以形成粥样硬化。陈斌等[14]在上述方法基础上，同时用冠状动脉球囊损伤新西兰家兔双侧骼内动脉内皮，采用动物交配及盐酸婴粟碱注射等试验筛选ED病例，成功建立了粥样硬化病变定位于双侧骼内动脉的ASED家兔模型。

髂内动脉结扎或AS 部分梗阻是基于解剖结构减少动脉供血建立的ED动物模型。同时，内皮功能障碍相关变化应该给予关注。

鉴于此，Kim 等[15]采用慢性盆腔缺血（chronic pelvic ischemia，CPI）模型建立结构变化，损伤阴茎血管内皮联合高胆固醇饮食诱导内皮功能改变，成功建立一种新型ASED大鼠模型。具体操作为：将SD大鼠麻醉后，经腹股沟切口暴露髂窝和股动脉，使用2-Fr Fogarty动脉取栓导管通过股动脉的小切口插入，将导管向上放置至窝区后，进行空气灌注，并向下拉至股动脉起始位置，重复10次，造成股动脉内皮损伤。实验结果显示，8周后，CPI模型组大鼠的ICP明显低于假手术对照组。

血管紧张素 II（Angiotensin II，AngII）升高能够导致高血压，并且高血压是ED 的主要危险因素之一[16]。Labazi 等［17］在无菌条件下将含有 AngII 的微型渗透泵植入SD 大鼠体内，持续泵出诱导血压升高，导致海绵体过度收缩，最终建立高血压ED 模型。Gur 等[18]利用L-NAME（L 精氨酸同构物质）口服给药方式诱导建立SD大鼠高血压ED模型。

最近研究表明，HUA 能抑制血管内皮舒张并降低阴茎海绵体一氧化氮（NO）的水平，是ED 的独立危险因素[19，20]。葛玉平等[21]采用酵母粉（15g/kg）饲料喂养SD 大鼠，然后以乙胺丁醇悬液(250mg/kg)灌胃联合氧嗪酸钾（200mg/kg）皮下注射给药造模，确定其血尿酸水平升高的前提下，借助APO和ICP检测筛选HUAED大鼠，研究发现造模12周时大鼠勃起功能显著降低，超过12周有一定死亡风险，可为后续研究提供参考。

（二）神经性ED模型

神经性ED 和中枢或周围神经损伤有关，大脑、脊髓、海绵体神经（cavernous nerve，CN）等受损均可引起ED[22]。如根治性前列腺切除术（radical prostatectomy，RP）后普遍出现因CN损伤而引起的神经性ED[23]。

研究人员主要通过损伤部分调节勃起功能相关神经以建立神经性ED动物模型，主要方法有双侧海绵体神经挤压（bilateral cavernous nerve crush，BCNC)法和脊 髓 损 伤（spinal cord injury，SCI）法 等[24]。 其 中BCNCED模型是研究RP导致ED的最常用模型之一。

Liu等[25]充分暴露SD大鼠的盆腔神经节和海绵体神经，首先采用超细止血钳挤压大鼠双侧海绵体神经30s，然后松开30s，再次挤压30s 后，将切口缝合建立BCNCED 模型。术后4 周，与对照组比较，BCNC 组ICP/MAP 比值和α-平滑肌肌动蛋白显著降低，该研究认为RP 致ED 可能与部分miRs 的异常表达有关。挤压法因不破坏神经鞘，有利于轴突再生，对CN 的损伤较轻，而切断双侧CN会直接破坏其神经鞘连续性从而导致神经性ED，该神经损伤不可逆[26]。

由于SCIED 模型影响骶骨分支，因此该方法存在争议。Albayrak 等[27]采用改良的落重法成功建立SCIED 动物模型，将 Wistar 大鼠麻醉后，沿 T5-T12 中线切开皮肤，剥离椎旁肌肉，并切除T7-T10 的棘突和椎弓板，然后距脊髓10cm处采用不锈钢棒（顶端直径3mm，10g）垂直下落使脊髓受到100g/cm的撞击，造成脊髓损伤。4周后SCI组大鼠ICP/MAP值显著低对于照组，表明该方法可行。

（三）心理性ED模型

情绪压力与ED关系密切。据报道，35岁以下男性心理性ED发病率接近70%[28]。近年来，有研究者采用情绪应激复制心理性ED动物模型。

Brien等［29］将实验组Wistar大鼠暴露于超大型鼠注视压力下，使其产生焦虑情绪，经APO诱导后观察实验组大鼠30分钟内勃起情况，成功建立了性行为焦虑导致的心理性ED 模型。陈国涛等[30]研究慢性轻度应激对Wistar 大鼠性行为的影响，采用蔗糖消耗试验（sucrose consumption test，SCT）建立大鼠抑郁模型以诱导ED 发生。将实验组大鼠暴露于含有1.5%蔗糖溶液的瓶中1小时，检测其开始前及结束后SCT值，持续6 周。APO 及大鼠交配实验结果表明成功复制心理性ED模型。

通过模拟人类心理活动建立相应动物模型具有一定难度，现阶段心理性ED 模型尚处于探索阶段，相关研究亟需完善。

（四）去势ED模型

男性性腺功能减退症主要表现为睾丸功能下降导致的一系列紊乱，伴雄激素-睾酮（testosterone，T）分泌减少和生精功能减退，雄激素水平降低会下调阴茎海绵体中内皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表达，引发阴茎血管内皮细胞功能障碍，从而引起ED[31]。Mulhall等[32]手术构建去势ED模型，将SD大鼠麻醉固定后，在阴囊前正中线切口暴露睾丸，分离并结扎输精管后行睾丸切除术。结果表明去势大鼠血清睾酮水平、海绵体平滑肌含量和eNOS活性显著降低。

（五）糖尿病ED模型

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种慢性、全身性代谢性疾病，可导致全身多系统、多器官的病理生理改变，包括神经、血管、内分泌、阴茎海绵体及心理等，从而对勃起功能产生重要影响[33]。据报道，糖尿病合并ED 总体患病率为52.5%，其中1 型糖尿病为37.5%，2 型糖尿病为66.3%[34]。DMED 模型主要分为两种：1 型糖尿病ED（type 1 diabetes mellitus erectile dysfunction，T1DMED）动物模型和2 型糖尿病ED（type 2 diabetes mellitus erectile dysfunction，T2DMED）动物模型。

1.1 型糖尿病ED动物模型

目前多采用药物诱导的方法制备T1DMED 动物模型，主要药物为链脲佐菌素（streptozocin，STZ）。Escrig 等[35]通过腹腔注射 SD 大鼠 STZ（40mg/kg）建立T1DMED 大鼠模型。观察12 周后，大鼠交配实验及ICP检测等结果显著降低，同时血糖水平上升至对照组的3倍，验证了STZ制备T1DMED动物模型的有效性。

2.2 型糖尿病ED动物模型

国内外多采用药物注射和高脂饮食联合复制T2DMED 动物模型。Albersen 等[36]发现低剂量腹腔注射STZ 联合高脂饮食喂养SD 大鼠能够较好地模拟人类T2DMED 的进展过程，首先采用高脂饮食喂养SD大鼠2 周，再通过腹腔注射STZ（30mg/kg）损伤其胰岛细胞。实验结果表明，与对照组相比，DM 组大鼠ICP与平均动脉压（mean arterial pressure，MAP）的比值显著下降，阴茎内NO表达及平滑肌与胶原纤维含量比值显著降低。

三、小结

鉴于大鼠具备阴茎解剖结构与人相似、勃起功能检测操作简便和低成本等优点，制备ED动物模型以大鼠为宜。但是，ED致病因素复杂，动物模型诱导ED因素较为单一，尚不能充分模拟临床ED的病理进程。例如，血管性ED患者多由血管损伤、神经病变、内皮功能紊乱、尿道或骨盆损伤等疾病导致[37]，仅采用动物髂内动脉结扎建立ED 动物模型，影响研究质量，进而限制了转化应用。

中医药治疗疾病具有多靶点、多通路的特点，考虑到ED 致病因素复杂，可据实验目的，开展以临床为导向的基础研究，选择2种或以上造模方法制备ED动物复合模型，更加科学全面阐释中医药治疗ED 疗效机制。