糖尿病ED大鼠陰莖海綿體中血紅素加氧酶的表達變化及意義

(遼寧醫學院附屬第一醫院，遼寧錦州121001)

勃起功能障礙(ED)是男性糖尿病(DM)患者常見的并發癥之一，也是男性DM患者生活質量降低的重要因素。據估計男性DM患者的發病率為35% ～75%，是非DM患者的3倍。目前研究認為，糖尿病性ED(DM-ED)的形成是多因素造成的，其中NO-GC-cGMP信號通路受損和氧化應激失衡在DM-ED的病理機制中具有重要作用。近年來，血紅素加氧酶(HO)在勃起功能中的作用備受關注［1］。一氧化碳(CO)是HO催化降解血紅素的產物之一，與一氧化氮(NO)有類似的生物學活性，具有濃度依賴性舒張陰莖海綿體平滑肌的作用［2］;并且，HO表達與機體的氧化應激水平有密切關系［3］，但關于HO與DM-ED的相關研究少見。2010年9月～2011年10月，我們建立DM-ED大鼠模型，觀察該模型大鼠陰莖海綿組織中HO的表達變化，探討其與DM-ED的關系。

1 材料與方法

1.1 主要試劑及儀器 鏈脲佐菌素(STZ)、阿撲嗎啡(APO)，均為 Sigma公司產品;兔抗大鼠 HO-1、HO-2多克隆抗體和免疫組化染色試劑盒，購自北京博奧森生物技術有限公司;三諾安穩型血糖儀及配套試紙;GENE GENIUS凝膠圖像分析系統。

1.2 動物模型制備及分組 雄性SD大鼠40只(購自遼寧醫學院實驗動物中心)，體質量260～300 g，為同一批繁殖并與發情雌鼠交配試驗證實具有正常的性功能。隨機取30只經腹腔注射STZ(65 mg/kg)制作DM模型，余10只作為正常對照組(NC組)。72 h后采用斷尾取血法測定血糖，血糖 ＞16.7 mmol/L為造模成功。每周測定大鼠血糖1次，血糖＜16.7 mmol/L者剔除。大鼠自由飲食水，晝夜交替飼養。造模8周后，采用APO誘導試驗(大鼠頸部皮下注射 APO 80μg/kg)［4］評價 DM 大鼠的勃起功能，15只發生ED者為DM-ED組，12只(3只死亡)未發生ED者為單純DM組。

1.3 HO-1、HO-2的檢測方法 兩組大鼠麻醉后取陰莖海綿體組織，4%甲醛固定，常規石蠟包埋并切片，予以免疫組化SP法染色，觀察HO-1、HO-2表達部位，陽性細胞表達呈棕黃色。按試劑說明書操作，用胰酶抗原修復，室溫修復20 min，封片后光鏡下觀察并攝片。采用Western blot法檢測HO-1和HO-2表達水平:取凍存大鼠陰莖海綿體組織進行蛋白樣品制備，采用BCA法測定蛋白濃度，以β-actin為內參，12%SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，偏二氟乙烯膜轉移。常規顯影、定影，用GENE GENIUS凝膠成像系統分析其灰度值，以相應內參灰度值進行標準化。以目的蛋白與內參灰度值比值×100作為蛋白相對表達量。

1.4 統計學方法 采用SPSS16.0統計軟件。數據以±s表示，兩組比較采用t檢驗。P≤0.05為差異有統計學意義。

2 結果

各組中均有HO-1、HO-2表達，主要表達于海綿體平滑肌細胞和血管內皮細胞胞質中。各組陰莖海綿體組織中HO-1、HO-2相對表達量比較，見表1。

3 討論

表1 各組陰莖海綿體組織中HO-1、HO-2相對表達量比較(±s)

表1 各組陰莖海綿體組織中HO-1、HO-2相對表達量比較(±s)

注:與NC 組比較，*P ＜0.01;與單純 DM組比較，#P ＜0.05，△P＜0.01

HO-1 HO-2 NC組組別11.38 ±1.77 27.69 ±5.07單純 DM 組 28.49 ±4.74* 16.41 ±2.75*DM-ED 組 18.02 ±3.19*# 7.04 ±2.94＊△

HO在體內有豐富的生物學作用，且與氧化應激關系密切，多見于DM相關并發癥的研究中［5］，其與DM-ED關系的研究少見。Hedlund等［6］研究發現，陰莖海綿體中含有HO-1神經纖維，陰莖血管內皮中存在HO-1和HO-2的表達，認為HO/CO系統與NOS/NO系統在陰莖勃起機制中一定的互補作用。

氧化應激被認為是DM-ED的發病機制之一［7］。高血糖狀態使陰莖海綿體局部晚期糖基化終末產物增加，誘導細胞內氧化應激反應，活性氧(ROS)生成增多;ROS隨著DM病程的延長而增加，抗氧化物的表達及活性下降，且與DM-ED的嚴重程度相關［8］。氧化應激損傷DM大鼠血管內皮和海綿體結構;大量的ROS與NO反應，生成高毒性的過氧亞硝酸鹽(ONOO－)，降低NO的生物利用度，對組織的結構和功能造成進一步損害，且反饋生成更多的ROS，惡性循環最終誘導ED的發生。ROS還可通過其他途徑參與ED的病理機制，ROS使eNOS磷酸化受阻，降低eNOS的活性;活化Rho/Rho激酶通路，增強海綿體平滑肌收縮敏感性等［9］。有研究結果證明，抗氧化物還原性谷胱甘肽［10］和過氧化物歧化酶類似物［11］可改善DM大鼠的勃起功能，也間接驗證了氧化應激在DM-ED發病機制中的重要性。

高血糖誘導氧化應激損害可適應性上調HO-1的表達，減弱氧化應激造成的損傷;HO-1的表達增加常與應激刺激有關，且對機體常起到保護作用［12］。實驗［13］證明，上調 HO-1 表達能誘導抗氧化基因的表達，比如細胞外超氧化物歧化酶(ECSOD)和胞質內過氧化氫酶等，提高細胞抗氧化活性，降低氧自由基的生成;提高血管對乙酰膽堿的舒張反應，改善DM導致的血管內皮功能損害。有學者［14］發現，HO-1的表達能抑制煙酰胺腺嘌呤二核苷酸基磷酸鹽(NADPH)氧化酶的活性，減少過氧化物的形成，減輕氧化應激損傷。有研究［15］證實，姜黃素通過提高陰莖海綿體內HO-1的活性、增加cGMP的含量和陰莖海綿體內壓，調節大鼠的勃起功能。

HO-2與HO-1具有共同的生物學作用，為結構型酶，其表達基本不被誘導。內源性的CO主要由HO-2催化生成。NO/GC/cGMP信號通路在勃起功能中的作用已被公認。CO是與NO類似的氣體分子，在體內有和NO相似的生物學活性，CO可通過活化鳥苷酸環化酶(GC)刺激cGMP的生成，起到舒張陰莖海綿體平滑肌的作用，在勃起功能中有重要作用［8，9］。HO-2基因缺陷的動物，DM 相關氧化應激水平增加，對局部組織或器官結構和功能造成損害［16］。HO-2的表達下降，使膽綠(紅)素等有抗氧化活性的內源性物質生成減少，氧化應激水平失衡;且CO生成減少，陰莖海綿體平滑肌結構受損及舒張功能受限，不利于陰莖的正常勃起。有研究［17］認為，慢性腎衰大鼠勃起功能受損可能與陰莖海綿體中HO-2的表達降低有關。

本研究發現，HO-1、HO-2主要表達于大鼠陰莖海綿體平滑肌細胞和血管內皮細胞胞質中。與正常對照大鼠，單純DM大鼠和DM-ED大鼠陰莖海綿體組織中HO-1表達均增加，HO-2的表達均降低;而與單純DM大鼠相比，DM-ED大鼠HO-1、HO-2的表達均降低。我們認為，DM大鼠在高血糖的應激狀態下氧化應激水平增加，適應性誘導HO-1的表達增加，氧化應激對平滑肌和血管內皮的損傷使HO-2的表達降低;上調的HO-1可增強局部的抗氧化能力，對機體有保護作用，單純DM大鼠HO-1代償能力較強，且HO-2的表達下降不明顯，能對抗氧化應激造成的損害，維持正常的勃起功能;與單純DM大鼠相比，DM-ED大鼠HO-1的代償增加不足，HO-2表達又進一步降低，局部抗氧化能力顯著下降;且HO表達降低導致CO生成減少，進而cGMP的生成量也減少，陰莖海綿體平滑肌的結構受損和舒張功能受限，不利于勃起機制的發生，最終形成ED。

綜上所述，DM-ED大鼠陰莖海綿體組織中HO-1表達代償不足、HO-2表達明顯下調;HO-1、HO-2可能參與DM-ED的發生發展，其具體機制仍待進一步研究。

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