運(yùn)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(yī)學(xué)科學(xué)院，四川省人民醫(yī)院藥學(xué)部 （成都 610072）

運(yùn)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(yī)學(xué)科學(xué)院，四川省人民醫(yī)院藥學(xué)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(fā)疾病，除手術(shù)途徑外，相當(dāng)部分患者選擇長(zhǎng)期藥物治療，因此開發(fā)用于此類藥物研究的生物模型至關(guān)重要。BPH模型建立應(yīng)綜合考慮該病發(fā)病特點(diǎn)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(zhǎng)等，盡可能培育出組織形態(tài)、病理特征、并發(fā)癥等特點(diǎn)與人類疾病相符的體內(nèi)外理想模型。目前常在藥效學(xué)考察領(lǐng)域運(yùn)用的BPH生物模型有體外細(xì)胞培養(yǎng)模型、離體組織模型、誘導(dǎo)增生模型、基因改造模型等，為各種靶點(diǎn)抗BPH藥物的開發(fā)及應(yīng)用提供了研究載體與平臺(tái)。

一、前列腺細(xì)胞的培養(yǎng)

體外細(xì)胞模型較動(dòng)物模型而言具有培養(yǎng)相對(duì)簡(jiǎn)易，組內(nèi)差別較小，定量檢測(cè)相關(guān)表達(dá)優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)的特點(diǎn)。在一定可影響細(xì)胞生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)化的因素下，培養(yǎng)正常形態(tài)前列腺上皮細(xì)胞，可研究前列腺細(xì)胞功能，相關(guān)因子表達(dá)與調(diào)節(jié)及細(xì)胞轉(zhuǎn)化的機(jī)理[2]，Kojima等[3]考察了藥物對(duì)人類前列腺上皮細(xì)胞系、間質(zhì)細(xì)胞系、平滑肌細(xì)胞系的增殖及各細(xì)胞系的α-1受體亞型mRNA表達(dá)的影響。Quiles等[4]用正常前列腺間質(zhì)細(xì)胞及BPH前列腺間質(zhì)細(xì)胞考察了草本藥物PA（Pygeum africanum）對(duì)其增殖的抑制及凋亡誘導(dǎo)作用，同時(shí)檢測(cè)了TGFB1、FGF2、波形蛋白、α-SMA等相關(guān)蛋白因子的表達(dá)，以確定藥物的作用靶點(diǎn)及機(jī)理。此外，BPH來源的前列腺細(xì)胞可研究該病的惡性轉(zhuǎn)化[5]，藥物對(duì)增生細(xì)胞數(shù)量的抑制作用等[4]。不過原代人類前列腺細(xì)胞的培養(yǎng)需要復(fù)合的培養(yǎng)基成分或頻繁的細(xì)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(yǎng)的人類前列腺細(xì)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(gè)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(xiàn)增生，并被藥物抑制，而沒有激素支持裸鼠的移植物發(fā)生了萎縮。

這類模型適合研究藥物對(duì)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(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行以避免排異反應(yīng)，具有一定局限性。

三、轉(zhuǎn)基因鼠

Tutrone等[7]研究了MMTV-int-2轉(zhuǎn)基因小鼠模型，這種小鼠在乳腺腫瘤病毒調(diào)控原件調(diào)節(jié)下，體現(xiàn)出人類與犬類BPH中的上皮/腺腔增生現(xiàn)象。且將青春期前、后轉(zhuǎn)基因鼠與WT鼠分別去勢(shì)后進(jìn)行雄激素替代，均發(fā)生前列腺再生。該模型適用于生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的前列腺上皮增生的研究，但是間質(zhì)增生特征不是很明顯。Hakan等[8]研究了三種催乳素轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因鼠的平均背外側(cè)前列腺質(zhì)量近20倍于同齡對(duì)照鼠，DNA表達(dá)也平均4-5倍于對(duì)照鼠，間質(zhì)成分增加，丙酸睪酮及IGF-1水平增加，該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了此類轉(zhuǎn)基因小鼠是通過增加血清中丙酸睪酮的含量導(dǎo)致的前列腺增生。張學(xué)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(zhuǎn)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(zhuǎn)基因鼠，并觀察到鼠前列腺增生，該基因在子代能穩(wěn)定遺傳表達(dá)。

四、誘導(dǎo)模型

（一）激素誘導(dǎo)鼠前列腺增生

大鼠、小鼠可采用去勢(shì)與非去勢(shì)法激素誘導(dǎo)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(fā)現(xiàn)非去勢(shì)小鼠雄激素誘導(dǎo)模型更為接近臨床BPH病理，且更為簡(jiǎn)易。Satoshi等[11]采用激素聯(lián)用法培養(yǎng)出具有膀胱不穩(wěn)定且尿道壓高于正常大鼠特點(diǎn)的BPH模型，考察3種α-1AR拮抗劑對(duì)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(dǎo)嚙齒類BPH模型在組織形態(tài)學(xué)方面間質(zhì)增生不明顯，但該模型培養(yǎng)相對(duì)簡(jiǎn)易，成本較低廉，可模仿上皮增生、腺腔擴(kuò)張、下尿路梗阻，因此目前在藥物研究方面運(yùn)用較廣泛。

（二）激素誘導(dǎo)犬類前列腺增生

大部分雄激素替代的去勢(shì)犬前列腺間質(zhì)及上皮出現(xiàn)增生，說明犬類動(dòng)物也可采取激素法誘導(dǎo)BPH模型。Crisóstomo等[12]研究了激素聯(lián)用法對(duì)1周歲以上非去勢(shì)犬的前列腺體積影響，說明激素法誘導(dǎo)模型在考察藥物效應(yīng)時(shí)，給予激素應(yīng)先于藥物干預(yù)或二者同時(shí)進(jìn)行。Yokota等[13]研究了荷爾蒙誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)性比格犬前列腺增生尿動(dòng)力學(xué)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪芪锓N，倫理及經(jīng)費(fèi)局限，使用較少，但犬類激素誘導(dǎo)BPH與人類組織形態(tài)學(xué)方面相似度較高，因此可少量用于實(shí)驗(yàn)研究。

（三）激素誘導(dǎo)靈長(zhǎng)類動(dòng)物前列腺增生

Karr等[14]研究了狒狒的BPH激素誘導(dǎo)模型，發(fā)現(xiàn)其適用于研究人類BPH相關(guān)參數(shù)及分葉增生情況。Durairaj等[15]歷時(shí)2年，每周3次給予恒河猴肌內(nèi)注射，隨所注射激素的種類相異，發(fā)生增生的前列腺分葉區(qū)域及細(xì)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(dǎo)致尾葉及各葉間質(zhì)增生，與人類BPH特點(diǎn)相似，證實(shí)激素誘導(dǎo)的恒河猴也是人類BPH相關(guān)因子及藥理學(xué)考察的有效模型。

囿于醫(yī)學(xué)倫理，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的獲取條件，誘導(dǎo)周期的限制，靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型不宜于規(guī)模性藥物研究使用，僅作為個(gè)例研究發(fā)病機(jī)理，相關(guān)因子影響，藥物療效等。

（四）同種屬胚胎尿生殖竇誘導(dǎo)鼠類BPH模型

尿生殖竇的近導(dǎo)管段及管腔豐富表達(dá)一種物質(zhì)shh,它對(duì)于啟動(dòng)前列腺生長(zhǎng)至關(guān)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(shí)，4～9周后觀察發(fā)現(xiàn)宿主葉發(fā)生明顯增生，濕重及DNA含量均顯著高于假手術(shù)組，并體現(xiàn)出間質(zhì)增生，尿生殖竇（UGS）模型植入葉中宿主細(xì)胞及嵌入物細(xì)胞均增殖。Fumitaka等[17]分離出20d大的雄胎鼠的尿生殖竇，每2個(gè)植入7周齡SD大鼠右側(cè)前列腺腹葉，隨培育時(shí)間增加，大鼠的右側(cè)前列腺腹葉濕重增加，平均間質(zhì)比例約70%左右，遠(yuǎn)高于正常對(duì)照組大鼠，該研究者還通過此模型研究BPH發(fā)病機(jī)制[18]，證實(shí)VAT-1為進(jìn)行性良性前列腺增生的發(fā)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(zhì)誘導(dǎo)BPH模型，產(chǎn)生的胚胎重喚醒機(jī)制類似于人類BPH發(fā)生過程間質(zhì)-上皮的相互作用，能較貼切地反映人類BPH病理特征，適合運(yùn)用于前列腺增生藥物開發(fā)研究。

五、自發(fā)良性前列腺增生動(dòng)物模型

體內(nèi)自發(fā)該病模型局限于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種類及經(jīng)濟(jì)倫理因素。有報(bào)道稱棕色挪威鼠具有隨年齡自發(fā)性BPH[19]但常規(guī)實(shí)驗(yàn)鼠基本不出現(xiàn)這一特征。Taniguchi等[20]采用自發(fā)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(fā)現(xiàn)歷時(shí)11個(gè)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(diǎn)。靈長(zhǎng)類動(dòng)物也可作為年齡相關(guān)自發(fā)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(zhǎng)，檢測(cè)到猩猩的前列腺體積增大，血漿PSA含量增高，組織學(xué)顯示前列腺間質(zhì)/上皮比例增大，尿動(dòng)力學(xué)顯示尿流率下降，這與人類相似，而靈長(zhǎng)類動(dòng)物自發(fā)模型導(dǎo)致LUTS研究報(bào)道不多。

六、離體動(dòng)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(dòng)脈考察了哌嗪類化合物RBx 6198對(duì)抗去甲腎上腺素引起的離體組織收縮作用及其對(duì)α-1AR亞型的選擇性，證實(shí)RBx 6198是α-1A，α-1D亞型選擇性拮抗劑。Oger等[23]進(jìn)行了BPH患者前列腺肌條和膀胱肌條孵育實(shí)驗(yàn)，分別設(shè)有對(duì)照組，他達(dá)拉非組，阿呋唑嗪組和二藥結(jié)合組，考察藥物對(duì)濃度依賴性去甲腎上腺素引起組織收縮的拮抗作用，發(fā)現(xiàn)兩者聯(lián)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(zhuǎn)，α1-AR拮抗劑和PDE5抑制劑結(jié)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(duì)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(zhì)對(duì)電場(chǎng)刺激及苯腎上腺素誘導(dǎo)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(cè)量模型可采用人類BPH手術(shù)切割組織及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物病理前列腺組織或正常組織。該模型具有獲取方式簡(jiǎn)易，藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)考察周期短及檢測(cè)便利等優(yōu)點(diǎn)，已被大量運(yùn)用于藥物對(duì)膀胱內(nèi)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(fā)BPH，但老年大鼠的前列腺體積有所增大，且易發(fā)膀胱梗阻，Barbero等[25]采用了老年大鼠評(píng)價(jià)甲帕霉素的循環(huán)荷爾蒙濃度和調(diào)節(jié)前列腺受體濃度的作用，發(fā)現(xiàn)甲帕霉素濃度依賴性地上調(diào)了α1受體與β2受體，下調(diào)了β3受體的表達(dá)，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(fā)性高血壓大鼠）的前列腺肥大狀況，從體內(nèi)體外角度研究發(fā)現(xiàn)該病理鼠的前列腺上皮細(xì)胞會(huì)超常增生導(dǎo)致腺腔擴(kuò)張，說明該模型可用于作用靶點(diǎn)為上皮細(xì)胞的腺腔性增生BPH拮抗藥物研究。

八、總結(jié)

細(xì)胞模型及動(dòng)物模型用于抗BPH藥物研發(fā)是現(xiàn)代藥理研究的重要方法。良性前列腺增生的發(fā)病機(jī)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(duì)前列腺增生/尿道梗阻塞的對(duì)抗作用與臨床數(shù)據(jù)相關(guān)性較小，這為人類研究臨床相關(guān)膀胱出口梗阻新藥物作用靶點(diǎn)設(shè)置了障礙。最佳BPH生物模型應(yīng)該同時(shí)結(jié)合間質(zhì)細(xì)胞增殖病理特征及下尿路梗阻效應(yīng)，老年狗為公認(rèn)的與人類BPH最接近的合適動(dòng)物模型，因經(jīng)濟(jì)倫理限制原因，不適合推廣應(yīng)用。在研究人類發(fā)病病因及下尿路梗阻方面，激素誘導(dǎo)模型較為合適，在研究藥物對(duì)前列腺組織形態(tài)學(xué)改變方面，尿生殖竇誘導(dǎo)模型較為合適。若將兩種動(dòng)物模型的病理特征結(jié)合，則藥物的體內(nèi)研究將開闊一片新天地。

前列腺增生; 藥物設(shè)計(jì); 疾病模型, 動(dòng)物

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（2015-02-28收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2015.05.015

R697+.32; R 965.1