糖尿病(diabete smellitus,DM)性
勃起功能障碍(erectile dysfunction,ED)是DM患者的常见并发症之一,其发病率高达35%~75%[1],且DM患者ED发生率是非DM患者的2~5倍[2],严重影响了DM患者的生活质量。目前其发病机制尚不清楚,研究显示主要有神经因素、内分泌因素和血管因素参与其发病,并认为在神经因素中,神经病变及神经递质的改变是DM性ED发病的中心环节[3]。本研究从周围神经递质一氧化氮(nitric oxide,NO)的角度,通过观察一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)活性的改变探讨了DM性ED的发病机制。
目的:研究一氧化氮合酶(NOS)在糖尿病性勃起功能障碍中的作用。
方法:对正常对照组(n=10)、糖尿病组(DM组, n=10)和链脲佐菌素组(STZ组, n=10)大鼠于造模9周后进行阿朴吗啡阴茎勃起实验,用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测阴茎组织中一氧化氮合酶(NOS)活性。
结果:DM组大鼠阴茎勃起率较正常对照组及STZ组明显降低(P<0.01), NOS活性亦显着降低(P<0.01),但正常对照组与STZ组之间的差异均无统计学意义(P>0.05)。
结论:糖尿病可引起勃起性功能障碍,NOS活性的下降可能参与了DM时勃起性功能障碍的发生。
1 材料与方法
1.1 实验动物与试剂 雄性Sprague-Dawly(SD)大鼠70只,体重(226±27)g,由新疆医科大学实验中心提供。链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)与阿朴吗啡(apomorphine, APO)购自Sigma公司;BCA蛋白定量试剂盒购自Novagen公司;大鼠NOS酶联免疫吸附试验(ELISA)检测试剂盒购于Uscnlife公司。
1.2 实验动物分组和模型制备 取具备正常性功能的SD大鼠雄性70只,从中随机取出10只作为正常对照组,余行糖尿病造模,造模前禁食8 h,用0.1 mol/L柠檬酸钠-柠檬酸盐缓冲液(pH 4.5),在冰浴中配制20 mg/ml STZ溶液,按60 mg/kg一次性左下腹腔内注射,即配即用。正常对照组给予等量的柠檬酸缓冲液。第4天割尾取血检测外周血血糖,血糖>16.67 mmol/L,并观察到多饮、多食、多尿,体重减轻等症状即确定DM模型复制成功,并从成模大鼠中随机取10只作为DM组(余用于其它系列研究),未成模者为STZ组(n=10)。
1.3 性行为检测 参考Heaton等[4]的方法,造模成功并饲养9周后,将大鼠放在玻璃箱中适应环境10 min,在室内保持安静,灯光调暗。将APO溶解于0.5 mg/kg的维生素C与生理盐水中,调整体积为5 ml/kg,在颈项皮肤松弛处注射APO 100μg/kg,每只大鼠于注射后立刻观察阴茎勃起30 min并记录阴茎有无勃起、阴茎勃起次数(龟头充血及末端阴茎体出现为阴茎勃起一次)。
1.4 NOS活性检测 分离阴茎组织,剪碎,匀浆,匀浆时按每100 mg组织加0.5 ml细胞裂解液,用玻璃匀浆器在冰浴中匀浆完全后,12 000 r/min 离心 10 min(4℃),取上清液行蛋白定量后,用ELISA试剂盒进行NOS活性测定,具体步骤按照试剂盒说明书进行操作。
1.5 统计学处理 采用SPSS 13.0统计软件对数据进行处理,定量资料采用单因素方差分析,率的比较采用χ2检验,检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 阴茎勃起功能的改变 造模后9周对各组大鼠进行的APO阴茎勃起实验结果显示,阴茎勃起率在正常对照组与STZ组100%(10/10,10/10),明显高于DM组(10%,1/10)(P<0.01)。
2.2 NOS活性改变 于糖尿病模型复制成功9周后, DM组的NOS活性较正常对照组及STZ组显着降低(P<0.01), 正常对照组与STZ组之间差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。
表1 各组大鼠NOS活性检测结果(略)
注:与正常对照组相比, *P<0.01; 与DM组相比,△P<0.01
3 讨论
STZ为一种广谱抗生素,具有抗菌、抗
肿瘤的性能和致糖尿病的副作用[5] ,对实验动物的胰岛β细胞具有高度选择性的毒性作用,并破坏β细胞从而导致糖尿病。本研究采用腹腔注射STZ法复制糖尿病模型,大鼠在注射后出现多饮、多食、多尿、嗜睡,反应不灵敏,毛无光泽、易脱落等症状和体征,第4天测血糖,血糖显着升高,>16.67 mmol/L,证明糖尿病大鼠模型复制成功。于成模9周后用APO(100 μg/kg)所进行的阴茎勃起实验结果显示,正常对照组和STZ组大鼠阴茎勃起率均为100%,而DM组的大鼠勃起率则为10%,明显降低,提示STZ本身并不影响大鼠阴茎勃起功能,但由STZ诱发的DM则显着影响了雄性大鼠性功能,并可最终导致勃起功能障碍,本实验中DM大鼠9周后ED的发生率高达90%。
阴茎勃起的机理目前认为是阴茎血管及海绵体平滑肌舒张,扩大海绵体窦腔,血液灌注、滞流,窦内压增高,压迫白膜下静脉,阻断其血液回流,使阴茎勃起。在阴茎勃起中,阴茎血管及海绵体平滑肌舒张是勃起的关键,而这种舒张是通过左旋精氨酸(L-arginine,L-arg) -一氧化氮(nitric oxide,NO)-环磷酸鸟苷(cGMP)通路完成的,亦称其为阴茎勃起的最终通路[6],该通路中的关键酶NOS, 能专一催化L-arg转化为L-瓜氨酸和NO,NO通过弥散方式激活鸟苷酸环化酶,生成cGMP,cGMP通过刺激血管平滑肌上的cGMP依赖性蛋白激酶,调节钙离子通道,使细胞内钙离子浓度增高,影响Na+-Ca2+交换,从而使血管松弛扩张,血流灌入阴茎海绵体致使阴茎勃起而发挥各种生物学效应。NOS有3种NOS亚型,分别为内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)、神经型一氧化氮合酶(neuropathic nitric oxide synthase,nNOS)及诱导性一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)。
目前认为阴茎海绵体组织中至少存在nNOS及eNOS两种酶催化L-arg转化NO,所以有必要对阴茎海绵体组织中nNOS及eNOS活性分别进行测定,以了解DM对它们的影响及DM性ED可能的机制。然而受实验条件限制不能将阴茎海绵体组织中神经纤维及内皮细胞单独分离出来进行NOS活性测定,因而本实验将大鼠完整的阴茎海绵体组织进行匀浆,测定了其总NOS的活性。结果显示STZ组与正常对照组之间差异无统计学意义,表明STZ本身并不会影响NOS活性,但DM 组较正常对照组的阴茎组织中NOS 活性明显降低,从而影响勃起功能,引起性功能障碍。
NOS下降的原因可能与DM影响雄激素合成有关 [7],此外,还可能与DM所造成神经纤维及内皮细胞病变有关。Sullivan等[8]通过对6个月病程的糖尿病兔海绵体平滑肌纤维舒张功能与NOS反应性的研究发现,糖尿病损害L-arg-NO通路是导致DM性ED的重要原因。此前他们用钙离子载体刺激糖尿病兔海绵体,发现糖尿病兔海绵体cGMP生成较正常兔明显减少,提示糖尿病引起细胞内cGMP浓度降低可能是DM性ED的发病机制之一。本研究DM组大鼠NOS 活性下降,可能导致了cGMP生成不足,进而影响离子交换,血管不能扩张,血流不能灌入阴茎海绵体;此外,还可能通过cGMP途径影响平滑肌舒张、神经信息传递及对下丘脑-垂体-性腺轴的调节等多种机制参与勃起功能障碍的发生。NOS活性降低, NO水平的下降;NO合成释放减少,其水平降低,使其抑制内皮素(ET-1)的作用能力下降,致ET-1水平增高,ET作为一种缩血管活性肽可进一步影响阴茎血管扩张。
综上所述,DM 可以引起勃起功能障碍,NOS 活性下降可能参与了其发病机制,但就其复杂的机制尚需进一步研究。
参考来源:《新疆医科大学学报》2008年8月31卷8期;《一氧化氮合酶在大鼠糖尿病性勃起功能障碍中的作用研究》;阿地力江·伊明