雌激素替代動物模型的研究進展

謝淑芳 徐琪 陳新忠

雌激素是女性主要的性激素之一，主要由卵巢里發(fā)育的卵泡、黃體和胎盤產(chǎn)生[1]。雌激素作為一種甾體類性激素，除維持女性性器官的發(fā)育和正常的生理周期，是機體進行細胞增殖、分化、凋亡以及代謝、維持內循環(huán)穩(wěn)定等過程的關鍵調節(jié)因子外[2]，越來越多的證據(jù)表明雌激素能通過膜受體介導的G蛋白依賴快速信號通路，參與大腦發(fā)育、突觸可塑性、學習記憶、誘導情緒反應以及疼痛調節(jié)等多種生物學功能[3，4]。因此雌激素的相關作用和機制成為近年來的研究熱點。目前關于雌激素的實驗室基礎研究通常采用去勢老鼠的雌激素替代模型，即對雌鼠或雄鼠進行卵巢或睪丸切除預處理后再應用外源性雌激素替代，以避免受其他性激素的干擾以及自然周期的影響。現(xiàn)將近年來實驗室雌激素替代動物模型相關研究綜述如下。

1 雌激素替代模型動物的選擇

由于鼠類生長快、繁殖能力強以及規(guī)律典型的生長發(fā)育和生殖生理特性，如可以根據(jù)體重判斷日齡，且雌鼠性成熟后卵巢排卵并分泌雌性激素，出現(xiàn)與人類月經(jīng)周期很相似的動情周期等特點，在關于雌激素替代模型實驗動物的選擇上，目前觀點比較統(tǒng)一。因此目前研究選用的實驗動物幾乎都是鼠類，包括SD大鼠、Wistar大鼠、Fisher大鼠以及C57BL小鼠等，而其中SD大鼠最為常用。

2 雌激素替代模型的建立

雌激素替代動物模型的建立按給藥方式可分為4種：經(jīng)皮下或經(jīng)尾靜脈注射模型、皮下植入緩釋藥片模型、皮下埋植硅膠管模型和經(jīng)口飼喂模型。而這4種動物模型各有利弊，故其應用價值也不盡相同。

2.1 經(jīng)皮下或經(jīng)尾靜脈注射模型經(jīng)皮下或經(jīng)尾靜脈注射模型是指先將雌激素溶解于芝麻油等植物油中，然后經(jīng)皮下或經(jīng)尾靜脈注射至去勢老鼠體內，從而建立雌激素替代的一種模型。其中較常用的是經(jīng)皮下注射。有學者研究17β-雌二醇皮下注射模型（每天10μg/kg）的藥代動力學發(fā)現(xiàn)，由于17β-雌二醇的半衰期較短（約為2h[5]），17β-雌二醇經(jīng)皮下注射后會導致體內雌激素濃度早期高峰超過生理濃度9倍，然后迅速下降，約4h后降至生理水平[6]。且在另一項研究中發(fā)現(xiàn)，每次給予去勢大鼠皮下注射40mg/kg的17β-雌二醇后4h體內17β-雌二醇濃度比1h時降低了70%[7]。這些研究表明，通過注射的方法將導致體內雌激素的脈沖式波動。因此采用這種模型進行雌激素替代時需考慮到每次注射后所產(chǎn)生的雌激素高峰。此外，這種替代模型一般需每日或多次注射，反復多次注射會給大鼠造成一定的不良影響，且該模型比較消耗時間和人力，不適合長期的激素管理[6]。

2.2 皮下植入緩釋藥片模型基于藥物釋放機制和滲透泵原理，雌激素緩釋片開始設計用于動物實驗[8]，即通過在動物頸背部皮膚作一個藥片大小的切口，將雌激素緩釋藥片植入皮下，雌激素按制定的釋放率緩慢釋放。目前市面上的雌激素緩釋片一般有21d、60d和90d 3種緩釋周期以及多種劑量。由于緩釋片易于通過簡單小手術植入且雌激素可長期緩慢釋放，該模型不僅減輕了實驗人員的工作負擔，也減少了對動物的傷害，對小型實驗動物來說，仍然是較健康和安全的替代模型，尤其適合長期慢性雌激素替代治療[9]。但是研究表明，該模型中藥物釋放并不是恒定的，隨時間的推移而減少，與時間的平方根成比例。不論劑量或釋放周期，都導致了最初血液里的雌激素濃度非常高并產(chǎn)生一較長時間的血清濃度峰值，然后才顯著下降直至穩(wěn)定釋放，而并不是快速（48h內）的穩(wěn)定狀態(tài)[10]。另外，由于緩釋藥片是制定好的成品藥片，其釋放率在購買時定好之后便無法再根據(jù)實際的激素濃度進行調節(jié)。這些弊端在一定程度上給這種替代模型的應用帶來限制。

2.3 皮下埋植硅膠管模型隨著雌孕激素研究的深入，有學者從緩釋裝置中得到啟發(fā)，并自制了一種能夠緩慢釋放雌激素的硅橡膠膠囊，從而建立了皮下埋植硅膠管模型。這種硅橡膠膠囊是通過一個自制的兩頭封閉的硅橡膠管，管內注滿用芝麻油或其他植物油溶解的雌激素溶液，然后埋植在動物頸背部皮下[11]。目前研究中采用的硅膠管內徑多為1.5mm和1.98mm。研究表明，皮下埋植硅橡膠膠囊優(yōu)于丸劑和注射劑，能可靠地產(chǎn)生最穩(wěn)定的血清激素濃度，并且可以很容易通過改變硅膠管里的雌激素濃度和膠囊的長度以及數(shù)量調整血液中雌激素水平[12，13]。基于這些設想，Bridges在1984年通過放免法定量分析了不同時間點孕鼠血清中雌二醇（E2）的水平且繪制出大鼠整個孕期激素水平曲線，同時在該研究中還將E2和黃體酮（P）經(jīng)由硅橡膠植入未孕大鼠，嘗試通過改變硅膠管的長度模擬孕鼠體內激素濃度來研究雌孕激素對母體行為的影響[14]。有學者報道了一種未孕去勢大鼠完全孕期雌孕激素替代的動物模型，該模型是通過改變未孕去勢大鼠洗脫期后第1、15、19和22天硅膠管中雌激素的濃度和孕激素硅膠管的長度來模擬孕鼠體內雌孕激素水平[15]。由于皮下硅膠管的管理以及實施較方便，該替代模型已被廣泛運用。但是硅膠膠囊的制備以及植入動物體內過程對無菌要求較高，且目前常用于封閉硅膠管兩端的是小木塞或醫(yī)用粘合膠，因此該種雌激素替代模型最顯著的缺點是容易出現(xiàn)感染，故需注意嚴格無菌操作，在硅膠管植入后需用抗生素治療。

2.4 經(jīng)口飼喂模型由于雌激素在人類主要是通過口服給藥，所以有學者研究了一些經(jīng)口服飼喂給藥模型，如通過雌激素與堅果、奶油、蛋糕等食物混合物制劑，或將雌激素與飲用水混合飼喂老鼠[16]。一般說來，任何可混合的、美味的、含有足夠多脂肪的食物，都可以作為雌激素的傳遞介質。非侵入性以及無感染風險是該種替代模型的最大優(yōu)勢，因為該模型不需要對動物進行有創(chuàng)的處理[17]。然而這種雌激素替代模型仍存在一些缺點，如類固醇激素不溶于水，在沒有乳化劑的情況下，雌激素在水中難以混合，而不能精確控制雌激素的攝入量[11]；食物混合制劑中一些富含高能量的食物會導致體重增加帶來的相關問題以及如果大量攝入巧克力，可能帶來可可堿中毒的風險[18]。另外，因為雌激素主要在肝臟中被代謝，所以腸內和腸外替代模型可能會產(chǎn)生不同活性的雌激素代謝產(chǎn)物，從而給雌激素的研究帶來不便。但目前的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)口飼喂模型大鼠體內產(chǎn)生的雌激素水平在整個激素替代過程中都處于穩(wěn)定的生理水平濃度[19]，因此該模型適用于研究生理水平雌激素相關作用。

3 雌激素替代時間的選擇

關于實驗老鼠去除卵巢后給予雌激素替代的時間選擇目前也存在爭議。有學者對去卵巢后大鼠血清雌激素濃度進行了測定，在去卵巢后7d，大鼠體內17β-雌二醇水平已經(jīng)下降為（5.1±0.5）pg/ml[20]。2～6個月齡的大鼠行去卵巢手術后，血液中雌激素水平在1周之內即可降到極低水平并不再有生理波動[21]。也有研究表明，在去卵巢后14d，大鼠體內17β-雌二醇濃度為（3.9±0.8）pg/ml[13]。因此在相關研究中為避免老鼠內源性雌激素的干擾，大多選擇在去勢后1～4周再進行雌激素替代，并把去卵巢到應用雌激素的這段時間稱為雌激素洗脫期。但研究還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)洗脫期和未經(jīng)洗脫期的兩組大鼠在給予相同劑量雌激素替代后，體內雌激素濃度差異很小，并無統(tǒng)計學意義[13]。另外，Isaksson[6]的研究也表明，在進行雌激素替代之前的洗脫期是不必要的，并不影響雌激素替代后體內的雌激素濃度。所以關于去除卵巢后建立雌激素替代模型前是否需要洗脫期目前尚無定論。

總之，雌激素替代實驗動物模型的建立是深入研究雌激素相關作用和機制的基礎，并且雌激素替代方法的不同可直接導致實驗結果的差異[5，13]，但關于最佳的雌激素替代實驗模型目前仍缺乏共識，故有待于進一步研究及改進。

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