雌激素替代动物模型的研究进展

谢淑芳 徐琪 陈新忠

雌激素是女性主要的性激素之一，主要由卵巢里发育的卵泡、黄体和胎盘产生[1]。雌激素作为一种甾体类性激素，除维持女性性器官的发育和正常的生理周期，是机体进行细胞增殖、分化、凋亡以及代谢、维持内循环稳定等过程的关键调节因子外[2]，越来越多的证据表明雌激素能通过膜受体介导的G蛋白依赖快速信号通路，参与大脑发育、突触可塑性、学习记忆、诱导情绪反应以及疼痛调节等多种生物学功能[3，4]。因此雌激素的相关作用和机制成为近年来的研究热点。目前关于雌激素的实验室基础研究通常采用去势老鼠的雌激素替代模型，即对雌鼠或雄鼠进行卵巢或睾丸切除预处理后再应用外源性雌激素替代，以避免受其他性激素的干扰以及自然周期的影响。现将近年来实验室雌激素替代动物模型相关研究综述如下。

1 雌激素替代模型动物的选择

由于鼠类生长快、繁殖能力强以及规律典型的生长发育和生殖生理特性，如可以根据体重判断日龄，且雌鼠性成熟后卵巢排卵并分泌雌性激素，出现与人类月经周期很相似的动情周期等特点，在关于雌激素替代模型实验动物的选择上，目前观点比较统一。因此目前研究选用的实验动物几乎都是鼠类，包括SD大鼠、Wistar大鼠、Fisher大鼠以及C57BL小鼠等，而其中SD大鼠最为常用。

2 雌激素替代模型的建立

雌激素替代动物模型的建立按给药方式可分为4种：经皮下或经尾静脉注射模型、皮下植入缓释药片模型、皮下埋植硅胶管模型和经口饲喂模型。而这4种动物模型各有利弊，故其应用价值也不尽相同。

2.1 经皮下或经尾静脉注射模型经皮下或经尾静脉注射模型是指先将雌激素溶解于芝麻油等植物油中，然后经皮下或经尾静脉注射至去势老鼠体内，从而建立雌激素替代的一种模型。其中较常用的是经皮下注射。有学者研究17β-雌二醇皮下注射模型（每天10μg/kg）的药代动力学发现，由于17β-雌二醇的半衰期较短（约为2h[5]），17β-雌二醇经皮下注射后会导致体内雌激素浓度早期高峰超过生理浓度9倍，然后迅速下降，约4h后降至生理水平[6]。且在另一项研究中发现，每次给予去势大鼠皮下注射40mg/kg的17β-雌二醇后4h体内17β-雌二醇浓度比1h时降低了70%[7]。这些研究表明，通过注射的方法将导致体内雌激素的脉冲式波动。因此采用这种模型进行雌激素替代时需考虑到每次注射后所产生的雌激素高峰。此外，这种替代模型一般需每日或多次注射，反复多次注射会给大鼠造成一定的不良影响，且该模型比较消耗时间和人力，不适合长期的激素管理[6]。

2.2 皮下植入缓释药片模型基于药物释放机制和渗透泵原理，雌激素缓释片开始设计用于动物实验[8]，即通过在动物颈背部皮肤作一个药片大小的切口，将雌激素缓释药片植入皮下，雌激素按制定的释放率缓慢释放。目前市面上的雌激素缓释片一般有21d、60d和90d 3种缓释周期以及多种剂量。由于缓释片易于通过简单小手术植入且雌激素可长期缓慢释放，该模型不仅减轻了实验人员的工作负担，也减少了对动物的伤害，对小型实验动物来说，仍然是较健康和安全的替代模型，尤其适合长期慢性雌激素替代治疗[9]。但是研究表明，该模型中药物释放并不是恒定的，随时间的推移而减少，与时间的平方根成比例。不论剂量或释放周期，都导致了最初血液里的雌激素浓度非常高并产生一较长时间的血清浓度峰值，然后才显著下降直至稳定释放，而并不是快速（48h内）的稳定状态[10]。另外，由于缓释药片是制定好的成品药片，其释放率在购买时定好之后便无法再根据实际的激素浓度进行调节。这些弊端在一定程度上给这种替代模型的应用带来限制。

2.3 皮下埋植硅胶管模型随着雌孕激素研究的深入，有学者从缓释装置中得到启发，并自制了一种能够缓慢释放雌激素的硅橡胶胶囊，从而建立了皮下埋植硅胶管模型。这种硅橡胶胶囊是通过一个自制的两头封闭的硅橡胶管，管内注满用芝麻油或其他植物油溶解的雌激素溶液，然后埋植在动物颈背部皮下[11]。目前研究中采用的硅胶管内径多为1.5mm和1.98mm。研究表明，皮下埋植硅橡胶胶囊优于丸剂和注射剂，能可靠地产生最稳定的血清激素浓度，并且可以很容易通过改变硅胶管里的雌激素浓度和胶囊的长度以及数量调整血液中雌激素水平[12，13]。基于这些设想，Bridges在1984年通过放免法定量分析了不同时间点孕鼠血清中雌二醇（E2）的水平且绘制出大鼠整个孕期激素水平曲线，同时在该研究中还将E2和黄体酮（P）经由硅橡胶植入未孕大鼠，尝试通过改变硅胶管的长度模拟孕鼠体内激素浓度来研究雌孕激素对母体行为的影响[14]。有学者报道了一种未孕去势大鼠完全孕期雌孕激素替代的动物模型，该模型是通过改变未孕去势大鼠洗脱期后第1、15、19和22天硅胶管中雌激素的浓度和孕激素硅胶管的长度来模拟孕鼠体内雌孕激素水平[15]。由于皮下硅胶管的管理以及实施较方便，该替代模型已被广泛运用。但是硅胶胶囊的制备以及植入动物体内过程对无菌要求较高，且目前常用于封闭硅胶管两端的是小木塞或医用粘合胶，因此该种雌激素替代模型最显著的缺点是容易出现感染，故需注意严格无菌操作，在硅胶管植入后需用抗生素治疗。

2.4 经口饲喂模型由于雌激素在人类主要是通过口服给药，所以有学者研究了一些经口服饲喂给药模型，如通过雌激素与坚果、奶油、蛋糕等食物混合物制剂，或将雌激素与饮用水混合饲喂老鼠[16]。一般说来，任何可混合的、美味的、含有足够多脂肪的食物，都可以作为雌激素的传递介质。非侵入性以及无感染风险是该种替代模型的最大优势，因为该模型不需要对动物进行有创的处理[17]。然而这种雌激素替代模型仍存在一些缺点，如类固醇激素不溶于水，在没有乳化剂的情况下，雌激素在水中难以混合，而不能精确控制雌激素的摄入量[11]；食物混合制剂中一些富含高能量的食物会导致体重增加带来的相关问题以及如果大量摄入巧克力，可能带来可可碱中毒的风险[18]。另外，因为雌激素主要在肝脏中被代谢，所以肠内和肠外替代模型可能会产生不同活性的雌激素代谢产物，从而给雌激素的研究带来不便。但目前的研究发现，经口饲喂模型大鼠体内产生的雌激素水平在整个激素替代过程中都处于稳定的生理水平浓度[19]，因此该模型适用于研究生理水平雌激素相关作用。

3 雌激素替代时间的选择

关于实验老鼠去除卵巢后给予雌激素替代的时间选择目前也存在争议。有学者对去卵巢后大鼠血清雌激素浓度进行了测定，在去卵巢后7d，大鼠体内17β-雌二醇水平已经下降为（5.1±0.5）pg/ml[20]。2～6个月龄的大鼠行去卵巢手术后，血液中雌激素水平在1周之内即可降到极低水平并不再有生理波动[21]。也有研究表明，在去卵巢后14d，大鼠体内17β-雌二醇浓度为（3.9±0.8）pg/ml[13]。因此在相关研究中为避免老鼠内源性雌激素的干扰，大多选择在去势后1～4周再进行雌激素替代，并把去卵巢到应用雌激素的这段时间称为雌激素洗脱期。但研究还发现，经洗脱期和未经洗脱期的两组大鼠在给予相同剂量雌激素替代后，体内雌激素浓度差异很小，并无统计学意义[13]。另外，Isaksson[6]的研究也表明，在进行雌激素替代之前的洗脱期是不必要的，并不影响雌激素替代后体内的雌激素浓度。所以关于去除卵巢后建立雌激素替代模型前是否需要洗脱期目前尚无定论。

总之，雌激素替代实验动物模型的建立是深入研究雌激素相关作用和机制的基础，并且雌激素替代方法的不同可直接导致实验结果的差异[5，13]，但关于最佳的雌激素替代实验模型目前仍缺乏共识，故有待于进一步研究及改进。

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