色氨酸羟化酶2 在原发性早泄中的研究进展*

朱天乐 张贤生

安徽医科大学第一附属医院泌尿外科（安徽合肥 230022）

早泄（Premature ejaculation，PE）是最常见的男性性功能障碍之一，其特征是男性射精总是或几乎总是发生在插入阴道之前或插入后一分钟之内，插入阴道后总是或几乎总是不能延迟射精，随后产生困扰、沮丧和/或避免亲密接触[1]。它不仅给性生活满意度、男女性伴侣之间的感情和关系带来严重影响， 甚至还会对男性造成心理上的负担和情绪上的困扰以及人际关系问题的增加[2]。 据研究显示，早泄在欧洲男性中的发生率为20%～30%[3,4]。根据国内一项流行病学调查显示，汉族人群中早泄的发生率为25.8%[5]。 早泄分为原发性早泄（lifelong Premature ejaculation，LPE） 和继发性早泄，而原发性早泄是最常见的早泄类型。 原发性早泄的原因和发生机制尚不明确， 目前认为原发性早泄是一种由心理、行为、神经内分泌、神经生物学等多因素共同导致的性功能障碍[6-8]，其中神经生物学在LPE 中发挥重要作用。 研究发现5- 羟色胺 (5-hydroxy tryptamine，5-HT)是中枢神经系统中重要的抑制性神经递质，在射精调节的过程中起到重要作用[9]。 神经突触间隙中的5-HT 刺激射精中枢，持续抑制射精[10]。当阻断突触前神经元中的5- 羟色胺转运体时，5-HT 再摄取的能力降低，突触间隙中的5-HT 水平增加，从而延缓射精[11]。 有研究证实5-HT 选择性再摄取抑制剂(selective serotonin reuptake inhibitors，SSRIs) 治疗早泄能够改善大部分患者射精控制力[12]，但是Mondaini 等人发现，大约13.9%的LPE 患者用SSRIs 治疗无效，24.4%的LPE 患者因为疗效低于预期而停止治疗[13]，以上研究均表明，虽然5-HT 能够解释SSRIs 治疗早泄取得一定疗效的原因，但并不能完全解释早泄发病机制。近来研究发现，5-HT的合成代谢也影响其在突触中的浓度，因此5-HT 的合成减少会使5-HT 抑制射精的作用减弱，使男性的射精潜伏期 （intravaginal ejaculatory latency time， IELT）缩短，而色氨酸羟化酶2（tryptophan hydroxylase 2，TPH2）是合成5-HT 的关键酶，可以提高5-HT 的水平，改善男性性功能。Shishkina 等[14]研究发现较长时间服用SSRIs会显著提高中脑TPH2 mRNA 的水平，这表明SSRIs 治疗PE 的机制可能也与5-HT 生物合成的限速酶TPH2在中脑中表达增加有关。 本文就TPH2 在LPE 中的研究进展进行综述，希望对LPE 的研究提供新的途径。

一、TPH2 的发现及分布

长期以来，TPH 在哺乳动物体内被认为是由单个TPH 基因（现称为TPH1）编码的产物，它含有11 个外显子， 位于人类的11 号染色体和小鼠的7 号染色体上[15]。 2003 年Walther 等[15]研究发现在神经系统中存在另一种特异性表达的TPH2。 在TPH 基因敲除的小鼠中检测到外周血中的5-HT 水平低于正常小鼠水平，并且在十二指肠中接近于零，而脑内的5-HT 水平与正常小鼠水平基本一致， 基因敲除小鼠的这一表现证实TPH2 的存在， 且编码该酶的基因分别位于人类的12号染色体和小鼠的10 号染色体上[15]。TPH1 在松果体和肠道的嗜铬细胞中高度表达，对外周组织中5-HT 的合成起着至关重要的作用，TPH2 选择性地在血清素神经元以及肌间神经丛中表达[16,17]。 后期Sakowski 等[18]研究也证明在哺乳动物大脑中不存在TPH1 表达，TPH2 无疑是在中枢神经系统中特异性表达的酶。 因此，TPH2的发现为临床上射精控制中枢或外周5-HT 合成提供理论依据。

二、TPH2 与5-HT 对LPE 发生的影响

TPH2 是5-HT 合成的关键酶。5-HT 作为调控射精过程重要的神经递质，首先在体内由色氨酸经TPH2 催化形成5- 羟基-L- 色氨酸（5-hydroxy-L-tryptophan,5-HTP）[19]，而5-HTP 的浓度可用来确定TPH2 的活性。5-HTP 再经5-羟色氨酸脱羧酶催化最终生成5-HT。值得注意的是， 由于5-HT 不能自由通过血脑屏障，Peter等[20]在人脑不同区域的研究中证实了TPH1 和TPH2这两种生物合成酶非重叠表达模式的存在， 意味着大脑和外周组织中5-HT 合成控制是互不相关的。Mosienko 等[21]发现在多种TPH2 敲除小鼠模型的中缝核中缺乏5-HT， 表明哺乳动物大脑中不存在TPH1 亚型， 揭示了TPH2 催化合成5-HT 是中枢5-HT 能神经元合成5-HT 的唯一途径。 因此，当TPH2 合成代谢障碍时，会导致脑内5-HT 水平下降，从而使中枢调控射精能力也随之下降，导致LPE 的发生。目前，TPH2 基因靶向敲除小鼠和其他基因敲除模型已被广泛用于研究生理功能和行为过程的调节[22]。 Angoa-Perez 等[23]在一项行为学研究发现TPH2 基因缺陷的雄性小鼠表现出攻击性表型，这些基因缺陷小鼠的大脑中缺乏5-HT 的表达。 当给小鼠急性注射100mg/kg 的5-HT 前体时，小鼠的攻击行为变得正常。 Liu 等[19]的研究发现野生型小鼠比TPH2 敲除（TPH2-/-）的雄性小鼠更容易受到雌性小鼠的性吸引，主要原因是TPH2-/-雄性小鼠中枢缺少5-HT 使小鼠失去性偏好。 在补充了5-HT 前体后，成年雄性TPH2-/- 小鼠和野生型雄性小鼠一样受到雌性小鼠的性吸引，TPH2-/- 小鼠也更喜欢雌性而不是雄性。TPH2 介导大脑中5-HT 的合成， 而中枢TPH2 水平下降不仅可能导致男性LPE 的发生， 还可能影响着男性的性偏好。 但由于目前相关研究数量较少，TPH2 对于LPE 的影响仍需大量的研究来进行论证。

三、TPH2 基因模型对LPE 研究的作用

目前，缺乏TPH2 选择性抑制剂，所有已知的降低TPH2 活性的药物也会降低TPH1 的活性。 而且，由于TPH2 目前还未发现其激活剂，这使得对于该酶的研究变得复杂[24]。 通过基因靶向敲除小鼠TPH2 基因，制造基因敲除小鼠模型是研究TPH2 对5-HT 合成影响最直接的方法， 同时也是研究TPH2 与LPE 关系的最直接方法。既往研究中对小鼠TPH2 基因的敲除使内源性TPH2 完全缺乏，因此在小鼠胚胎发育开始的整个生命过程中大脑不能合成5-HT， 其存活率也因此较低。 目前这种缺点已被基因条件敲除方法克服， 条件敲除能够使靶基因以组织特异性或时间特异性灭活。 Kriegebaum 和Wu[25,26]成功使用Cre-Lox 系统的条件性敲除，使TPH2 以组织或时间特异性方式灭活。 到目前为止，通过TPH2flox/flox 小鼠与表达Cre 重组酶的小鼠品系进行育种得到三种模型：TPH2Nes-cre （在泛神经元巢蛋白启动子控制下表达Cre）、TPH2Pet1-cre （在5-HT能神经元特异性Pet1 启动子控制下表达Cre） 和TPH2Pet1-icre （在Pet1 启动子的控制下表达他莫昔芬诱导型Cre）。 所有三种模型均显示TPH2 阳性细胞显著减少。另一方面Pratelli[27]等研究发现同时在TPH2 敲除小鼠的饮用水中补充5-HTP 和每天两次腹腔内注射5-HTP，在不产生显著的副作用的情况下，这种联合方法给药能够挽救TPH2 敲除小鼠脑中的5-HT 合成。TPH2 基因敲除模型和TPH2 恢复代谢模型的建立，为TPH2 与LPE 关系的研究提供了关键的方法， 对LPE发生的研究具有重要作用。

四、TPH2 基因多态性对于LPE 发生的影响

TPH2 的编码基因位于12 号染色体，TPH2 基因多态性影响其浓度及活性高低，进而影响中枢5-HT 的水平，导致LPE 的发生。 2003 年，Wdther 和Bader[28]鉴定了TPH2 基因。目前对TPH2 基因的多态性研究大部分集中在精神领域，Ottenhof[29]最近报道了与精神疾病关系较为密切的TPH2 单核苷酸多态性， 其中包括rs4570625，rs11178997，rs11178998，rs10748185，rs1843809，rs4290270，rs17110747 等。 Yang[30]等在中国汉族人群的研究中发现TPH2 rs11178997 启动子A 等位基因，该等位基因影响TPH2 的转录， 从而影响5- 羟色胺的合成。 Scheuch[31]等在研究中证实了TPH2 rs11178997 启动子A 等位基因抑制调节因子与基因核心序列结合导致启动子活性降低， 从而使中枢TPH2 水平降低。Anttila[32]等发现rs1386494 A/G 多态性中，AA 基因型可能会导致TPH2 基因表达降低和TPH2 酶功能减弱，但确切机制还有待于大量研究。 Bazhenova[33]等的研究还发现c1473G 多态性会导致TPH2 分子中447 位脯氨酸被精氨酸取代而改变TPH2 活性，使中枢5-HT 水平下降。 类似的改变还出现在一种功能性单核苷酸多态性G1463A，Bicalho[34]等发现这种改变会使一个高度保守的精氨酸残基被组氨酸所取代，从而导致TPH2 的功能严重丧失，影响5-HT 的合成。 目前大多数TPH2 基因功能尚不清楚，TPH2 遗传变异可能是LPE 重要病因，为LPE 未来研究提供一种新的选择方向。最近Fu[35]在研究中发现SNV019 和rs4290270 基因的单核苷酸多态性与LPE 显著相关。SNV019 位于内含子-外显子交界处，是在TPH2 中发现的一个新的多态性。 在121例LPE 患者中SNV019 的G 等位基因频率和G/A 基因型频率显著高于正常对照组，且具有统计学意义。 而且在显性遗传模型中，LPE 患者的SNV019 多态性与对照组也显著不同。 与T 等位基因相比，在121 例LPE患者中，rs4290270 的A 等位基因和A/A 基因型比正常对照组更常见[35]，但是rs4290270 对LPE 的确切作用还需要进一步研究。 这一研究表明携带SNV019 的A等位基因或rs4290270 的T 等位基因的男性患LPE 的可能性较小。 以上研究的多组TPH2 基因的多态性，主要影响TPH2 在脑内的水平以及TPH2 酶的功能，最终使中枢5-HT 水平降低。 这些多态性可能与LPE 相关，由于纳入研究较少，未来仍需更多证据进一步证实。

总之，TPH2 基因多态性的相关研究， 为LPE 发生的机制开辟了新的研究方向。

五、维生素D（Vitamin D）-TPH2 对于LPE 发生的影响

Vitamin D 是一种脂溶性维生素，主要在皮肤中产生，当皮肤暴露在阳光下会转化为Vitamin D3，最后在体内可转变为具有生物活性的1,25- 二羟基维生素D。1,25-二羟基维生素D 可被视为甾体激素，可调节包括大脑在内的不同组织中多种不同基因的表达[36]。最近研究发现血清维生素D 低水平可能是LPE 发生的潜在危险因素。 临床也发现LPE 的患者Vitamin D 的水平普遍偏低。 Abd El Aal[37]等的一项研究中LPE 组的平均血清Vitamin D 水平显著低于正常对照组， 而且LPE组的IELT 同样也显著低于正常对照组。 但该研究没有为LPE 患者提供Vitamin D 治疗， 以证明其对LPE 的潜在影响以及恢复正常血清Vitamin D 的水平能否改善性功能,虽然具有一定局限性，但在一定程度上揭示了Vitamin D 与LPE 具有相关性。 值得注意的是，Abd El Aal 在研究中提出Vitamin D 可通过与Vitamin D 受体 （vitamin D receptor,VDR） 相互作用来诱导大脑TPH2 的表达, 选择性增强了中枢5-HT 的水平。 Haussler 等[38]研究发现当Vitamin D 与VDR 结合时，VDR与类维生素受体（retinoid X receptor,RXR）异二聚化，此时激活Vitamin D 调节基因DNA 序列中的Vitamin D 反应元件（vitamin D responsive elements，VDREs）。最常见的VDRE 由2 个六核苷酸直接重复序列组成，其中（A/G）G（G/T）TCA 被一个带有三个核苷酸的间隔区分裂，称为DR3 亚型[38]。 而Patrick[39]在研究中发现TPH2 基因启动子区域上游恰恰存在DR3 亚型的VDRE。Patrick 等通过检测TPH2 所有的VDRE 的特异序列，证实TPH2 有两个远端与转录激活相关的VDRE序列[39]。 因此，TPH2 可被Vitamin D 转录激活。 Patrick也检测到TPH1 含有一个远端抑制的VDRE，它只与基因抑制有关。 Vitamin D 可能通过转录激活TPH2 和抑制TPH1， 从而使这两种酶亚型产生的5- 羟色胺被控制在相反的水平。 Vitamin D 在VDRE 处激活大脑中5-HT 合成酶TPH2 基因的转录， 这一发现也解释了低Vitamin D 水平如何导致5-HT 合成异常， 进而导致LPE 的发生，其具体机制还有待进一步研究。

六、总结与展望

早泄是由多种原因共同作用所导致的性功能障碍， 目前对于早泄的研究都集中在5-HT 受体和5-HT转运体蛋白及其它们相关基因的多态性方面， 然而这些研究也并不能完全阐明LPE 的发生机制。 参与射精过程的神经递质5-HT 的表达通常是由多个基因共同调控，单个基因及其多态性并不能直接决定其表达。 以往研究也表明多个基因的多态性和（或）多个能加快射精活动的遗传因素的综合作用导致了LPE 的发生，单方面因素和（或）单个基因的多态性并不能解释LPE 的发生机制[40]。

TPH2 是中枢5-HT 合成的限速酶，研究TPH2 也就是从另一个角度去研究早泄的发病机制，调控中枢TPH2的表达也许能选择性地调控大脑内的5-HT 合成，为靶向调控中枢5-HT 合成提供理论依据。 因此，进一步研究TPH2 合成代谢不仅对阐明LPE 的发生机制具有重大意义，也能为探索新的治疗途径提供重要依据。

关键词早泄； 色氨酸羟化酶2

doi:10.3969/j.issn.1008-0848.2021.02.018

中图分类号R698.9； R345.9