磷酸二酯酶5基因多态性与阴茎勃起功能障碍的相关性研究

彭辉 贲亮亮 王健

勃起功能障碍(erectile dysfunction，ED)指阴茎勃起程度无法达到或维持满意性生活的状态，ED患病率为28.3%，其中年龄>40岁的人群患病率达40.2%[1-3]。有研究表明，磷酸二酯酶5(phosphodiesterase 5，PDE5)在ED病程中发挥着重要作用，PDE5抑制剂可减少环磷酸鸟苷(cyclic guanosine monophosphate，cGMP)水解并延长阴茎血管和海绵体平滑肌舒张时间，从而有效维持阴茎勃起状态[4-6]。以西地那非为代表的PDE5抑制剂治疗ED具有良好效果，但也有部分病人反应欠佳，原因可能为PDE5编码基因多态性所致[7]。Marchal-Escalona等[8]研究显示，PDE5基因rs3806808多态性是影响西地那非疗效的重要因素。本研究对PDE5基因多态性与ED发病和治疗的关系进行分析。现将结果报道如下。

对象与方法

一、对象

2015年1月～2020年12月我院收治的ED病人107例，年龄23～65岁，平均年龄(37.09±6.82)岁，体质量指数(BMI)18.4～35.1 kg/m2，平均(24.71±3.54)kg/m2，ED病程6个月～13年，平均病程(5.27±1.65)年，ED轻度49例，中度31例，重度27例。纳入标准：(1)符合ED相关诊断标准[9]；(2)年龄18～65岁；(3)病程≥6个月，勃起功能国际指数5(IIEF-5)评分<22分且勃起硬度评分(EHS)评分≤3级；(4)有固定性伴侣和规律性生活。排除标准：合并生殖器外伤、感染或性传播疾病；生殖器发育不良、畸形或外伤病史；已明确为神经、血管或药物等因素所致ED；合并严重系统性疾病；合并盆腔手术或放疗病史；合并阴茎假体植入或此前1个月内曾服用PDE5抑制剂；合并精神疾病或神经功能损害。我院同期健康体检男性102例作为对照组，年龄18～65岁，平均年龄(35.97±6.48)岁，BMI (19.3～34.6 )kg/m2，平均(24.38±3.29)kg/m2。两组基本资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，本研究内容符合《赫尔辛基宣言》相关要求且已获得两组研究对象知情同意。

二、方法

采集两组外周静脉血3 ml于EDTA抗凝管中，摇匀后以3 000 r/min离心15分钟，取上清-20 ℃保存备用，采用ELISA法检测环磷酸鸟苷(cGMP)水平，采用硝酸还原酶法检测NO水平。将剩余血液标本采用全血基因组DNA提取试剂盒提取DNA并进行纯化，然后采用实时荧光定量PCR法检测目标基因PDE5 rs3806808位点和rs12646525位点多态性。将产物采用Bshl236 I限制性内切酶温育24小时，然后采用2%琼脂凝胶电泳以120 V分离40分钟，紫外线下观察酶切产物和DNA片段长度并摄影。

三、统计学方法

结果

1.两组PDE5基因rs3806808和rs12646525位点H-W平衡检验：ED组和对照组PDE5基因rs3806808和rs12646525位点基因型分布均满足H-W平衡定律(P>0.05)。见表1。

表1 两组PDE5基因rs3806808和rs12646525位点H-W平衡检验

2两组PDE5基因rs3806808和rs12646525位点多态性分析：ED组rs3806808位点T等位基因和TT基因型占比均低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 两组PDE5基因rs3806808和rs12646525位点多态性分析

3.不同PDE5基因rs3806808基因型病人ED严重程度比较：不同PDE5 rs3806808基因型病人ED严重程度比较，差异有统计学意义(P<0.05)，TG型和GG型重度病人占比低于TT型，轻、中度病人占比高于TT型，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 不同PDE5基因rs3806808基因型病人ED严重程度比较(例，%)

4.不同PDE5基因rs3806808基因型病人cGMP和IIEF-5评分比较：不同PDE5 rs3806808基因型病人血清NO水平无明显差异(P>0.05)，TG型和GG型血清cGMP水平低于TT组，IIEF-5评分高于TT型，且GG型血清cGMP水平低于TG型，IIEF-5评分高于TG型，差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

表4 不同PDE5基因rs3806808基因型病人cGMP和IIEF-5评分比较

5.ED病人IIEF-5评分的线性回归分析：多元线性回归分析结果显示，血清NO和PDE5 rs3806808基因型为ED病人IIEF-5评分重要影响因素(P<0.05)。见表5。

表5 ED病人IIEF-5评分的线性回归分析

讨论

ED发病与血管病变、内分泌紊乱及心理障碍等多种因素有关，其发病率呈上升趋势，同时还可能是高血压、糖尿病或心脑血管疾病等疾病首发症状[10]。目前，常用治疗方法包括口服药物、心理和行为疗法及外科手术等，其中以PDE5抑制剂应用最为广泛，但不同人群疗效存在一定差异，且部分病人效果欠佳，其原因可能与PDE5基因多态性密切相关[11]。

有研究表明，NO/cGMP是调节阴茎勃起的重要信号通路，正常情况下男性受到性刺激时副交感神经兴奋，刺激NO大量释放并激活鸟苷酸环化酶，导致cGMP表达水平升高，进而激活蛋白激酶K(PGK)并引起钙活化maxi钾离子通道等特异性底物发生磷酸化，降低细胞内钙离子浓度，促使肌球蛋白轻链去磷酸化并与肌动蛋白分离，促进阴茎海绵体平滑肌松弛和小动脉舒张，同时海绵体张力增加，压迫白膜下小静脉血流量增加，导致静脉回流减少，使阴茎充血发生勃起[12-14]。PDE5在调节cGMP代谢中发挥重要作用，可促进cGMP水解并导致ED，其表达结构和功能受基因多态性影响[15]。Ueda等[16]研究表明，西地那非治疗犬肺动脉高压的临床效果与PDE5A:E90K多态性密切相关。本研究对ED病人PDE5基因多态性进行分析显示，ED型和对照组PDE5基因rs3806808和rs12646525位点基因型分布均满足H-W平衡定律，且ED组rs3806808位点T等位基因和TT基因型占比低于对照组，表明这两个位点多态性频率较高，与对照组比较，ED病人rs3806808位点T等位基因突变率较低。本研究结果还显示，不同PDE5 rs3806808基因型病人ED严重程度差异显著，TG型和GG型重度病人占比低于TT型，轻、中度病人占比高于TT型，提示ED病人rs3806808位点T等位基因突变者病变程度较轻。因此推测，PDE5基因rs3806808位点多态性可能与ED发病和进展有关。

NO/cGMP信号通路激活情况与ED存在密切联系，NO和cGMP表达水平可直接影响阴茎勃起功能，Decaluwé等[17]建立小鼠模型进行研究显示，可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)是勃起生理中NO的唯一靶点，其中sGCα1β1、sGCα2β1和sGCβ1ki/ki小鼠中观察到显著松弛，表明应用sGC激活剂可能对治疗ED具有积极作用。本研究结果显示，不同PDE5 rs3806808基因型ED病人血清NO水平比较无明显差异，可见虽然NO表达水平异常是ED发病重要机制，但该过程与PDE5 rs3806808多态性无明显关系。既往研究表明，内源性信使分子NO广泛分布于神经系统，ED病人除可通过神经内分泌因素直接导致NO合成障碍外，高血压、糖尿病和高脂血症等危险因素还可引起血管内皮损伤，产生过量超氧阴离子并与NO发生反应，造成NO消耗和减少[18]。同时本研究结果显示，TG型和GG型血清cGMP水平均明显低于TT型，且GG型血清cGMP水平明显低于TG型，PDE5 rs3806808多态性对ED发生和进展的影响可能主要通过影响cGMP表达水平来实现。既往研究表明，PDE5 rs3806808多态性位于AP1调节元件，T/G碱基置换可能影响基因编码功能和蛋白表达，因此突变型较野生型有利于降低PDE5对cGMP的水解作用，从而维持cGMP表达水平，对降低ED发生风险和严重程度具有积极意义[8]。本研究以ED病人IIEF-5评分为因变量行多元线性回归分析，结果显示，NO和PDE5 rs3806808基因多态性为重要影响因素，可见NO和PDE5 rs3806808基因多态性与ED严重程度密切相关，且两者的作用机制具有独立性，明确ED具体病因和机制并进行针对性治疗有利于提升疗效，改善现阶段PDE5抑制剂治疗存在的局限性。本研究不足之处主要有两点：一是样本量偏小，可能导致结果偏倚；二是未对不同PDE5 rs3806808基因型ED病人治疗效果进行随访和分析。