运用于药物研究的BPH生物模型

申 青 综述 李洪林 审核

四川省医学科学院，四川省人民医院药学部 （成都 610072）

运用于药物研究的BPH生物模型

申 青 综述 李洪林 审核

四川省医学科学院，四川省人民医院药学部 （成都 610072）

良性前列腺增生（benign prostate hyperplasia, BPH）为全球中老年男性常发疾病，除手术途径外，相当部分患者选择长期药物治疗，因此开发用于此类药物研究的生物模型至关重要。BPH模型建立应综合考虑该病发病特点和致病因素，比如性激素比例失衡[1]，雄激素依赖和年龄的增长等，尽可能培育出组织形态、病理特征、并发症等特点与人类疾病相符的体内外理想模型。目前常在药效学考察领域运用的BPH生物模型有体外细胞培养模型、离体组织模型、诱导增生模型、基因改造模型等，为各种靶点抗BPH药物的开发及应用提供了研究载体与平台。

一、前列腺细胞的培养

体外细胞模型较动物模型而言具有培养相对简易，组内差别较小，定量检测相关表达优势较强的特点。在一定可影响细胞生长与转化的因素下，培养正常形态前列腺上皮细胞，可研究前列腺细胞功能，相关因子表达与调节及细胞转化的机理[2]，Kojima等[3]考察了药物对人类前列腺上皮细胞系、间质细胞系、平滑肌细胞系的增殖及各细胞系的α-1受体亚型mRNA表达的影响。Quiles等[4]用正常前列腺间质细胞及BPH前列腺间质细胞考察了草本药物PA（Pygeum africanum）对其增殖的抑制及凋亡诱导作用，同时检测了TGFB1、FGF2、波形蛋白、α-SMA等相关蛋白因子的表达，以确定药物的作用靶点及机理。此外，BPH来源的前列腺细胞可研究该病的恶性转化[5]，药物对增生细胞数量的抑制作用等[4]。不过原代人类前列腺细胞的培养需要复合的培养基成分或频繁的细胞消化。

二、异种植入模型

异种嫁接的宿主以鼠类为多，主要是将培养的人类前列腺细胞或BPH患者的活组织移植到免疫缺陷的大鼠或小鼠中。Otto等[6]将2个病人的增生前列腺组织异种植入无胸腺裸鼠，外源5α-双氢睾酮和雌二醇支持下，植入的前列腺组织出现增生，并被药物抑制，而没有激素支持裸鼠的移植物发生了萎缩。

这类模型适合研究药物对人类前列腺组织的影响，但需要激素支持以避免植入组织坏死萎缩，且只能在无胸腺动物体内进行以避免排异反应，具有一定局限性。

三、转基因鼠

Tutrone等[7]研究了MMTV-int-2转基因小鼠模型，这种小鼠在乳腺肿瘤病毒调控原件调节下，体现出人类与犬类BPH中的上皮/腺腔增生现象。且将青春期前、后转基因鼠与WT鼠分别去势后进行雄激素替代，均发生前列腺再生。该模型适用于生长因子诱导的前列腺上皮增生的研究，但是间质增生特征不是很明显。Hakan等[8]研究了三种催乳素转基因小鼠，血清催乳素浓度为分别为15ng/mL，100ng/mL和250ng/mL，10～15月后，转基因鼠的平均背外侧前列腺质量近20倍于同龄对照鼠，DNA表达也平均4-5倍于对照鼠，间质成分增加，丙酸睾酮及IGF-1水平增加，该实验证实了此类转基因小鼠是通过增加血清中丙酸睾酮的含量导致的前列腺增生。张学军等[9]采用新型C3(1) 前列腺组织特异性基因载体及整段人bcl-2的cDNA合成的转基因，将其注入NIH鼠受精卵，再植入假孕鼠输卵管壶腹，培育出前列腺组织特异性的人bcl-2转基因鼠，并观察到鼠前列腺增生，该基因在子代能稳定遗传表达。

四、诱导模型

（一）激素诱导鼠前列腺增生

大鼠、小鼠可采用去势与非去势法激素诱导良性前列腺增生。孙伟桂等[10]采用小鼠腹腔注射丙酸睾酮20d，发现非去势小鼠雄激素诱导模型更为接近临床BPH病理，且更为简易。Satoshi等[11]采用激素联用法培养出具有膀胱不稳定且尿道压高于正常大鼠特点的BPH模型，考察3种α-1AR拮抗剂对该模型膀胱梗阻的治疗作用，确定缓解下尿路症状的药物具有α-1A亚型选择性为佳。

虽然激素诱导啮齿类BPH模型在组织形态学方面间质增生不明显，但该模型培养相对简易，成本较低廉，可模仿上皮增生、腺腔扩张、下尿路梗阻，因此目前在药物研究方面运用较广泛。

（二）激素诱导犬类前列腺增生

大部分雄激素替代的去势犬前列腺间质及上皮出现增生，说明犬类动物也可采取激素法诱导BPH模型。Crisóstomo等[12]研究了激素联用法对1周岁以上非去势犬的前列腺体积影响，说明激素法诱导模型在考察药物效应时，给予激素应先于药物干预或二者同时进行。Yokota等[13]研究了荷尔蒙诱导的实验性比格犬前列腺增生尿动力学模型，说明该模型可用于BPH引起LUTS的治疗药物研究。

犬类作为动物实验模型受物种，伦理及经费局限，使用较少，但犬类激素诱导BPH与人类组织形态学方面相似度较高，因此可少量用于实验研究。

（三）激素诱导灵长类动物前列腺增生

Karr等[14]研究了狒狒的BPH激素诱导模型，发现其适用于研究人类BPH相关参数及分叶增生情况。Durairaj等[15]历时2年，每周3次给予恒河猴肌内注射，随所注射激素的种类相异，发生增生的前列腺分叶区域及细胞成分有所差异。每次注射雄烯二酮组及每次注射2.5mg DHT+雌激素0.25mg可分别导致尾叶及各叶间质增生，与人类BPH特点相似，证实激素诱导的恒河猴也是人类BPH相关因子及药理学考察的有效模型。

囿于医学伦理，实验动物的获取条件，诱导周期的限制，灵长类动物模型不宜于规模性药物研究使用，仅作为个例研究发病机理，相关因子影响，药物疗效等。

（四）同种属胚胎尿生殖窦诱导鼠类BPH模型

尿生殖窦的近导管段及管腔丰富表达一种物质shh,它对于启动前列腺生长至关重要。Chung等[16]将完整同种属胎鼠尿生殖窦植入性成熟裸鼠腹叶，在不需要外源激素支持时，4～9周后观察发现宿主叶发生明显增生，湿重及DNA含量均显著高于假手术组，并体现出间质增生，尿生殖窦（UGS）模型植入叶中宿主细胞及嵌入物细胞均增殖。Fumitaka等[17]分离出20d大的雄胎鼠的尿生殖窦，每2个植入7周龄SD大鼠右侧前列腺腹叶，随培育时间增加，大鼠的右侧前列腺腹叶湿重增加，平均间质比例约70%左右，远高于正常对照组大鼠，该研究者还通过此模型研究BPH发病机制[18]，证实VAT-1为进行性良性前列腺增生的发病因子。Kojima[3]基于此模型考察了α1-AR阻断剂萘哌地尔的抗BPH作用。

以同种属胎鼠尿生殖窦或尿生殖窦间质诱导BPH模型，产生的胚胎重唤醒机制类似于人类BPH发生过程间质-上皮的相互作用，能较贴切地反映人类BPH病理特征，适合运用于前列腺增生药物开发研究。

五、自发良性前列腺增生动物模型

体内自发该病模型局限于实验动物的种类及经济伦理因素。有报道称棕色挪威鼠具有随年龄自发性BPH[19]但常规实验鼠基本不出现这一特征。Taniguchi等[20]采用自发BPH比格犬模型考察了非甾体维他命D受体（vitamin D receptor, VDR）拮抗剂，发现历时11个月，每周5次每次0.03μg/kg口服给药可使增生组织腺腔上皮萎缩，且前列腺体积减小，提出VDR可能是抗BPH药物的新作用靶点。灵长类动物也可作为年龄相关自发性BPH模型研究，Steiner等[21]研究人类的近亲—猩猩8～35岁的前列腺状况，随年龄增长，检测到猩猩的前列腺体积增大，血浆PSA含量增高，组织学显示前列腺间质/上皮比例增大，尿动力学显示尿流率下降，这与人类相似，而灵长类动物自发模型导致LUTS研究报道不多。

六、离体动物前列腺肌张力模型

Kamna等[22]采用正常WISTAR大鼠前列腺组织，脾及主动脉考察了哌嗪类化合物RBx 6198对抗去甲肾上腺素引起的离体组织收缩作用及其对α-1AR亚型的选择性，证实RBx 6198是α-1A，α-1D亚型选择性拮抗剂。Oger等[23]进行了BPH患者前列腺肌条和膀胱肌条孵育实验，分别设有对照组，他达拉非组，阿呋唑嗪组和二药结合组，考察药物对浓度依赖性去甲肾上腺素引起组织收缩的拮抗作用，发现两者联用可使收缩的前列腺平滑肌得以松弛，电刺激引起的膀胱压出器紧张逆转，α1-AR拮抗剂和PDE5抑制剂结合为临床提出了新的药物治疗方案。Rowland等[24]考察了RHO激酶抑制剂Y-27632对正常WISTAR大鼠前列腺腹叶离体组织肌张力的缓解作用，该物质对电场刺激及苯肾上腺素诱导的前列腺肌条收缩有浓度依赖性的松弛作用。

离体前列腺平滑肌张力测量模型可采用人类BPH手术切割组织及实验动物病理前列腺组织或正常组织。该模型具有获取方式简易，药效学实验考察周期短及检测便利等优点，已被大量运用于药物对膀胱内压，前列腺肌张力、药物的亚型选择性的考察。

七、其他BPH模型

大鼠不能自发BPH，但老年大鼠的前列腺体积有所增大，且易发膀胱梗阻，Barbero等[25]采用了老年大鼠评价甲帕霉素的循环荷尔蒙浓度和调节前列腺受体浓度的作用，发现甲帕霉素浓度依赖性地上调了α1受体与β2受体，下调了β3受体的表达，且在阻断雌激素受体方面有显著作用。Ariella等[26]研究了SHRs（基因自发性高血压大鼠）的前列腺肥大状况，从体内体外角度研究发现该病理鼠的前列腺上皮细胞会超常增生导致腺腔扩张，说明该模型可用于作用靶点为上皮细胞的腺腔性增生BPH拮抗药物研究。

八、总结

细胞模型及动物模型用于抗BPH药物研发是现代药理研究的重要方法。良性前列腺增生的发病机理及一些药物作用途径还需要更适合的模型加以诠释。如今一线抗BPH药物，α1-AR受体选择性拮抗剂对前列腺增生/尿道梗阻塞的对抗作用与临床数据相关性较小，这为人类研究临床相关膀胱出口梗阻新药物作用靶点设置了障碍。最佳BPH生物模型应该同时结合间质细胞增殖病理特征及下尿路梗阻效应，老年狗为公认的与人类BPH最接近的合适动物模型，因经济伦理限制原因，不适合推广应用。在研究人类发病病因及下尿路梗阻方面，激素诱导模型较为合适，在研究药物对前列腺组织形态学改变方面，尿生殖窦诱导模型较为合适。若将两种动物模型的病理特征结合，则药物的体内研究将开阔一片新天地。

前列腺增生; 药物设计; 疾病模型, 动物

1 Yang R, Ma YX, Chen LF, et al.Asian J Androl 2010; 12(5): 735-743

2 Hu WY, Shi GB, Lam HM, et al. Endocrinology 2011; 152(6): 2150-2163

3 Kojima Y, Sasaki S, Oda N, et al. Prostate 2009; 69(14): 1521-1528

4 Quiles MT, Arbós MA, Fraga A, et al. Prostate 2010; 70(10): 1044-1053

5 Goldstein AS, Drake JM, Burnes DL, et al. Nat Protoc 2011; 6(5):656-667

6 Otto U, Wagner B, Becker H, et al. Urol Int 1992; 48(2): 167-170

7 Tutrone RF Jr, Ball RA, Ornitz DM, et a1. J Urol 1993; 149(3): 633-639

8 Wennbo H, Kindblom J, Isaksson OG, et al. Endocrinology 1997; 138(10): 4410-4415

9 张学军, Chung Lee, Carl Olsson, 等. 中华泌尿外科杂志1997; 18(2): 97-99

10 孙伟桂, 叶章群, 米振国, 等. 中国男科学杂志 2008; 22(1): 24-27

11 Tatemichi S, Akiyama K, Kobayashi M, et al. J Urol 2006; 176(3): 1236-1241

12 Crisóstomo Ayala V, Maynar Moliner M, Sun F, et al. Actas Urol Esp 2009; 33(8): 895-901

13 Yokota T, Honda K, Tsuruya Y, et al. Prostate 2004; 58(2): 156-163

14 Karr JP, Kim U, Resko JA, et al. Urology 1984; 23(3): 276-289

15 Jeyaraj DA, Udayakumar TS, Rajalakshmi M, et al. J Androl 2000;21(6):833-841

16 Chung LW, Matsuura J, Runner MN, et al. Biol reprod 1984; 31(1): 155-163

17 Mori F, Oda N, Sakuragi M, et al. J Urol 2009; 181(2): 890-898

18 Mori F, Tanigawa K, Endo K, et al. Prostate 2011; 71(14): 1579-1586

19 Carlise CR, Chaudhary J, Anway MD, et al. Prostate 2009; 69(8): 838-850

20 Taniguchi K, Katagiri K, Kashiwagi H, et al.J Steroid Biochem Mol Biol 2010;121(1-2):204-247

21 Steiner MS, Couch RC, Raghow S, et al. J Urol 1999; 162(4): 1454-1461

22 Nanda K, Naruganahalli KS, Gupta S, et al. Eur J Pharmacol 2009; 607(1-3):213–219

23 Oger S, Behr-Roussel D, Gorny D, et al. Eur Urol 2010; 57(4): 699-707

24 Rees RW, Foxwell NA, Ralph DJ, et al. J Urol 2003; 170( 6 Pt 1): 2517-2522

25 Barbero R, Badino P, Odore R, et al. J Vet Pharmacol Ther 2006; 29(4): 289-297

26 Matityahou A, Rosenzweig N, Golomb E, et al. J Androl 2003; 24(2): 263-269

（2015-02-28收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2015.05.015

R697+.32; R 965.1