作者：胡俊東，魯雄兵，周四維
【關鍵詞】ED
作為細胞內信號傳導的第二信使，cAMP和cGMP在細胞的生命活動中有重要的意義，細胞內cAMP和cGMP水平的調控是由環化酶的合成和磷酸二酯酶(PDEs)的水解作用來實現。PDEs能特異性地催化環嘌呤核苷酸的3′，5′磷酸二酯鍵，水解生成相應的無活性的5′GMP或5′AMP。自1962年Sutherland和Rall首次發現對細胞內第二信使cGMP和 cAMP具有水解活性的PDE以來，現確定PDEs家族已有11個基因家族，而且每個家族又有數目不等的亞型，它們對底物的專一性、抑制劑的敏感性和鈣/鈣調蛋白的依賴性的各不相同。
陰莖勃起本質上是一系列神經血管活動，隨著人們對其活動過程認識的不斷加深，臨床上 治療 陰莖勃起功能障礙(ED)也發生了深刻的變化。近來PDE5作為研發ED治療手段的新靶點，已取得了可喜的成績。本文就其 研究 的進展作一綜述。
1 NOcGMP信號轉導途徑在陰莖勃起中的作用
近20年來，陰莖勃起機制的研究取得了許多重大的成就，其中NOcGMP信號轉導途徑在陰莖勃起中的重要作用已得到公認。NO是一種結構簡單的無機氣體，其化學性質活潑，半衰期極短，可自由穿過細胞膜，作用於細胞內的靶分子，不需要任何受體的介導，通過cGMP途徑，在陰莖勃起過程中發揮作用。當受到各種性刺激作用後，神經元發放的衝動引起副交感神經的非腎上腺能非膽鹼能神經釋放NO以及血管內皮細胞釋放NO[1]，NO結合可溶性的鳥苷酸環化酶，使GTP轉化為cGMP，從而細胞內的cGMP濃度升高[13]，cGMP可激活cGMP依賴性蛋白激酶(PKG)，引起細胞內的鈣濃度降低，從而導致陰莖海綿體及陰莖動脈平滑肌舒張，這樣流向陰莖海綿體的血流增加，陰莖脹大，陰莖的靜脈回流也因陰莖脹大而受阻，最後陰莖勃起[12]。陰莖海綿體的cGMP濃度的高低由鳥苷酸環化酶的合成與PDE5的降解速率所決定，當減少或停止性刺激後，或射精後的腎上腺能神經通路作用，cGMP的水解超過合成，陰莖也逐漸疲軟。因為心理性的、激素、藥物、神經性或血管性的因素 影響 上述NOcGMP信號轉導途徑，則可導致陰莖勃起功能障礙(ED)[2]。
2 PDEs和PDE5
在哺乳動物組織，已被發現的11種PDEs家族成員中，PDE1PDE6已被研究多年，但是關於它們的分布以及功能特點還存在著一些分歧；近來被發現的PDE7PDE11的組織學分布以及功能特點也不太清楚[45]。PDEs在調節多種生理功能中起著非常重要的作用，在機體的各種組織中均見分布，但是不同的組織細胞的PDEs種類和數量分布不同[6]。PDEs的作用有底物特異性，PDE5、PDE6、PDE9對cGMP特異性作用，PDE4、PDE7、PDE8對cAMP特異性作用，PDE1、PDE2、PDE3、PDE10、PDE11則既作用於cGMP又可作用於cAMP，但有時對這兩種底物的酶促活性不同，例如，PDE3雖然對cGMP和cAMP有相似的親和力，但其對cGMP的酶促活性較cAMP的要低[1,5]。
PDE5在人陰莖海綿體平滑肌組織中含量非常豐富，而且是該組織最主要的PDE[7]。另外，免疫組化研究發現，PDE5在血管和支氣管平滑肌、血小板等細胞中也有分布，但是在心肌收縮及傳導組織中PDE5的存在與否仍有爭議[6,9,11]。除了PDE5外，陰莖海綿體平滑肌細胞尚有其它類型的PDE被發現，但是這些種類的PDE對陰莖勃起的作用甚微，不能調節cGMP的水平而足以引起陰莖的勃起。
3 PDE5抑制劑治療ED的 理論 基礎
PDE5是cGMP特異性的PDE，cGMP或西地那非作用於PDE5催化部位後，刺激cGMP結合在PDE5的變構部位，從而導致PDE5的調節單位被PKG磷酸化，PDE5的磷酸化使其催化部位、變構部位對cGMP的親和力增加，這些變化負反饋調節cGMP[1]。這也提示當cGMP的濃度增加，PDE5對西地那非的親和力增加，從而形成藥效作用的正反饋作用。
PDE5抑制劑結構上類似cGMP，在PDE5的催化部位與cGMP相競爭，當cGMP的合成增加時，PDE5抑制劑通過減少cGMP的降解而使cGMP的濃度增高，這也是PDE5抑制劑治療ED的理論基礎。
4 PDE5在ED治療中的靶向作用
4.1 ED的西地那非治療
西地那非是一種高選擇性的競爭性的PDE5抑制劑，其作為第一個有效的口服治療ED的藥物，它的出現革新了ED治療 方法 ，該藥使用方便，可逆性強，具有特殊的作用機制，易於被患者接受，近來在臨床上已被廣泛地使用。西地那非對PDE5的特異性較對其他的PDE的特異性要高。 文獻 報道的西地那非對PDE5的IC50有較大的差異，可能是因為PDE5酶的不同組織來源，或其純度不同，或緩衝液的成分不同及 分析 條件的不同所引起的[1,8,1213]，但是西地那非對PDE5的IC50較對其他的PDEs的IC50要低得多[8,14]，即較低濃度的西地那非即可對PDE5活性的50%形成抑制。
西地那非對PDE5的高親和力及非常低IC50的值表明其對PDE5較其他的PDEs在體外有很強的抑制作用，這提示在體內西地那非達到治療作用的濃度可能很低，但是藥物在作用部位所需的實際濃度還受到藥物代謝動力學的影響，這是因為雖然低IC50的值可反映藥物的作用力強，但一種藥物作用的強弱與其臨床上的治療效果並不總相一致，不能作為反映或衡量臨床治療效果的標準。
實驗研究表明：西地那非抑制PDE5的效能是抑制PDE1、PDE2、PDE3、PDE4的80-8500倍[8]，是抑制PDE7、PDE8、PDE9、PDE10、PDE11的750-8500倍[4]。所以，在治療ED的治療劑量時，西地那非並不因抑制除PDE5外的上述其他PDEs而繼發產生副作用，這些從西地那非對其他的PDEs有較高的IC50而得到反映，例如，西地那非對PDE3與PDE5的IC50比值>4600，PDE3對cGMP和cAMP均有作用，其涉及心肌收縮功能的調節，實驗研究表明10μmol/L的西地那非並未顯示對心肌收縮有影響，所以治療量的西地那非並未因對PDE3的抑制作用而產生明顯的心臟功能的副反應[6]。除了上述的各種PDEs外，西地那非對定位於視網膜杆細胞的PDE6作用較強，其對PDE5的選擇性約為PDE6的7.7-16.6倍。在口服100mg西地那非後，血漿中的峰濃度達500ng/mL，但是其96%將與血漿蛋白質相結合[21]，口服25mg-100mg的西地那非後， 計算 出的血漿中游離的西地那非濃度為6.7-27ng/mL[15]，這樣的濃度足以產生對PDE5的50%抑制效應而達到治療ED的效果。在口服100mg後，血漿游離西地那非也可以因為抑制視網膜杆細胞的PDE6而產生臨床上少見的視覺綜合徵如視覺藍色調，視覺明亮感增加等改變，但是因西地那非被人體迅速清除(其血漿半衰期為3-5h)，所以這種副反應多在幾分鐘或約1h後即恢復正常。
只有在受到性刺激以及隨後的NOcGMP通路被激活後，西地那非才表現為一種治療性的PDE5抑制反應[8]。其對人陰莖海綿體的神經源性鬆弛作用通過體外的實驗研究得到證明[8]：陰莖海綿體組織先用phenylephrine(一種α1受體阻滯劑)作用，模擬海綿體平滑肌的半收縮狀態。在沒有電刺激時，也即無神經原釋放NO以及其他神經遞質時，西地那非對海綿體平滑肌無作用，但是，在接受電刺激以後，西地那非增強了對NO依賴的海綿體鬆弛作用，而且此作用與西地那非的濃度呈正相關，在10nmol/L時即有明顯的鬆弛作用。在另一項研究中，僅使用西地那非，培養中的人海綿體平滑肌細胞的cGMP並不增加，而在西地那非與NO(硝普鈉所產生)的混合液中，培養的人海綿體平滑肌細胞內的cGMP卻增多[14]。這些研究表明：神經源性的NO誘導的人海綿體平滑肌細胞的鬆弛，主要是通過NO作用於鳥苷酸環化酶，使cGMP的合成增加；隨後，PDE5被西地那非所抑制，cGMP的水解減少；兩者的綜合作用，使cGMP在細胞內積累而產生效應。
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【關鍵詞】ED
作為細胞內信號傳導的第二信使，cAMP和cGMP在細胞的生命活動中有重要的意義，細胞內cAMP和cGMP水平的調控是由環化酶的合成和磷酸二酯酶(PDEs)的水解作用來實現。PDEs能特異性地催化環嘌呤核苷酸的3′，5′磷酸二酯鍵，水解生成相應的無活性的5′GMP或5′AMP。自1962年Sutherland和Rall首次發現對細胞內第二信使cGMP和 cAMP具有水解活性的PDE以來，現確定PDEs家族已有11個基因家族，而且每個家族又有數目不等的亞型，它們對底物的專一性、抑制劑的敏感性和鈣/鈣調蛋白的依賴性的各不相同。
陰莖勃起本質上是一系列神經血管活動，隨著人們對其活動過程認識的不斷加深，臨床上 治療 陰莖勃起功能障礙(ED)也發生了深刻的變化。近來PDE5作為研發ED治療手段的新靶點，已取得了可喜的成績。本文就其 研究 的進展作一綜述。
1 NOcGMP信號轉導途徑在陰莖勃起中的作用
近20年來，陰莖勃起機制的研究取得了許多重大的成就，其中NOcGMP信號轉導途徑在陰莖勃起中的重要作用已得到公認。NO是一種結構簡單的無機氣體，其化學性質活潑，半衰期極短，可自由穿過細胞膜，作用於細胞內的靶分子，不需要任何受體的介導，通過cGMP途徑，在陰莖勃起過程中發揮作用。當受到各種性刺激作用後，神經元發放的衝動引起副交感神經的非腎上腺能非膽鹼能神經釋放NO以及血管內皮細胞釋放NO[1]，NO結合可溶性的鳥苷酸環化酶，使GTP轉化為cGMP，從而細胞內的cGMP濃度升高[13]，cGMP可激活cGMP依賴性蛋白激酶(PKG)，引起細胞內的鈣濃度降低，從而導致陰莖海綿體及陰莖動脈平滑肌舒張，這樣流向陰莖海綿體的血流增加，陰莖脹大，陰莖的靜脈回流也因陰莖脹大而受阻，最後陰莖勃起[12]。陰莖海綿體的cGMP濃度的高低由鳥苷酸環化酶的合成與PDE5的降解速率所決定，當減少或停止性刺激後，或射精後的腎上腺能神經通路作用，cGMP的水解超過合成，陰莖也逐漸疲軟。因為心理性的、激素、藥物、神經性或血管性的因素 影響 上述NOcGMP信號轉導途徑，則可導致陰莖勃起功能障礙(ED)[2]。
2 PDEs和PDE5
在哺乳動物組織，已被發現的11種PDEs家族成員中，PDE1PDE6已被研究多年，但是關於它們的分布以及功能特點還存在著一些分歧；近來被發現的PDE7PDE11的組織學分布以及功能特點也不太清楚[45]。PDEs在調節多種生理功能中起著非常重要的作用，在機體的各種組織中均見分布，但是不同的組織細胞的PDEs種類和數量分布不同[6]。PDEs的作用有底物特異性，PDE5、PDE6、PDE9對cGMP特異性作用，PDE4、PDE7、PDE8對cAMP特異性作用，PDE1、PDE2、PDE3、PDE10、PDE11則既作用於cGMP又可作用於cAMP，但有時對這兩種底物的酶促活性不同，例如，PDE3雖然對cGMP和cAMP有相似的親和力，但其對cGMP的酶促活性較cAMP的要低[1,5]。
PDE5在人陰莖海綿體平滑肌組織中含量非常豐富，而且是該組織最主要的PDE[7]。另外，免疫組化研究發現，PDE5在血管和支氣管平滑肌、血小板等細胞中也有分布，但是在心肌收縮及傳導組織中PDE5的存在與否仍有爭議[6,9,11]。除了PDE5外，陰莖海綿體平滑肌細胞尚有其它類型的PDE被發現，但是這些種類的PDE對陰莖勃起的作用甚微，不能調節cGMP的水平而足以引起陰莖的勃起。
3 PDE5抑制劑治療ED的 理論 基礎
PDE5是cGMP特異性的PDE，cGMP或西地那非作用於PDE5催化部位後，刺激cGMP結合在PDE5的變構部位，從而導致PDE5的調節單位被PKG磷酸化，PDE5的磷酸化使其催化部位、變構部位對cGMP的親和力增加，這些變化負反饋調節cGMP[1]。這也提示當cGMP的濃度增加，PDE5對西地那非的親和力增加，從而形成藥效作用的正反饋作用。
PDE5抑制劑結構上類似cGMP，在PDE5的催化部位與cGMP相競爭，當cGMP的合成增加時，PDE5抑制劑通過減少cGMP的降解而使cGMP的濃度增高，這也是PDE5抑制劑治療ED的理論基礎。
4 PDE5在ED治療中的靶向作用
4.1 ED的西地那非治療
西地那非是一種高選擇性的競爭性的PDE5抑制劑，其作為第一個有效的口服治療ED的藥物，它的出現革新了ED治療 方法 ，該藥使用方便，可逆性強，具有特殊的作用機制，易於被患者接受，近來在臨床上已被廣泛地使用。西地那非對PDE5的特異性較對其他的PDE的特異性要高。 文獻 報道的西地那非對PDE5的IC50有較大的差異，可能是因為PDE5酶的不同組織來源，或其純度不同，或緩衝液的成分不同及 分析 條件的不同所引起的[1,8,1213]，但是西地那非對PDE5的IC50較對其他的PDEs的IC50要低得多[8,14]，即較低濃度的西地那非即可對PDE5活性的50%形成抑制。
西地那非對PDE5的高親和力及非常低IC50的值表明其對PDE5較其他的PDEs在體外有很強的抑制作用，這提示在體內西地那非達到治療作用的濃度可能很低，但是藥物在作用部位所需的實際濃度還受到藥物代謝動力學的影響，這是因為雖然低IC50的值可反映藥物的作用力強，但一種藥物作用的強弱與其臨床上的治療效果並不總相一致，不能作為反映或衡量臨床治療效果的標準。
實驗研究表明：西地那非抑制PDE5的效能是抑制PDE1、PDE2、PDE3、PDE4的80-8500倍[8]，是抑制PDE7、PDE8、PDE9、PDE10、PDE11的750-8500倍[4]。所以，在治療ED的治療劑量時，西地那非並不因抑制除PDE5外的上述其他PDEs而繼發產生副作用，這些從西地那非對其他的PDEs有較高的IC50而得到反映，例如，西地那非對PDE3與PDE5的IC50比值>4600，PDE3對cGMP和cAMP均有作用，其涉及心肌收縮功能的調節，實驗研究表明10μmol/L的西地那非並未顯示對心肌收縮有影響，所以治療量的西地那非並未因對PDE3的抑制作用而產生明顯的心臟功能的副反應[6]。除了上述的各種PDEs外，西地那非對定位於視網膜杆細胞的PDE6作用較強，其對PDE5的選擇性約為PDE6的7.7-16.6倍。在口服100mg西地那非後，血漿中的峰濃度達500ng/mL，但是其96%將與血漿蛋白質相結合[21]，口服25mg-100mg的西地那非後， 計算 出的血漿中游離的西地那非濃度為6.7-27ng/mL[15]，這樣的濃度足以產生對PDE5的50%抑制效應而達到治療ED的效果。在口服100mg後，血漿游離西地那非也可以因為抑制視網膜杆細胞的PDE6而產生臨床上少見的視覺綜合徵如視覺藍色調，視覺明亮感增加等改變，但是因西地那非被人體迅速清除(其血漿半衰期為3-5h)，所以這種副反應多在幾分鐘或約1h後即恢復正常。
只有在受到性刺激以及隨後的NOcGMP通路被激活後，西地那非才表現為一種治療性的PDE5抑制反應[8]。其對人陰莖海綿體的神經源性鬆弛作用通過體外的實驗研究得到證明[8]：陰莖海綿體組織先用phenylephrine(一種α1受體阻滯劑)作用，模擬海綿體平滑肌的半收縮狀態。在沒有電刺激時，也即無神經原釋放NO以及其他神經遞質時，西地那非對海綿體平滑肌無作用，但是，在接受電刺激以後，西地那非增強了對NO依賴的海綿體鬆弛作用，而且此作用與西地那非的濃度呈正相關，在10nmol/L時即有明顯的鬆弛作用。在另一項研究中，僅使用西地那非，培養中的人海綿體平滑肌細胞的cGMP並不增加，而在西地那非與NO(硝普鈉所產生)的混合液中，培養的人海綿體平滑肌細胞內的cGMP卻增多[14]。這些研究表明：神經源性的NO誘導的人海綿體平滑肌細胞的鬆弛，主要是通過NO作用於鳥苷酸環化酶，使cGMP的合成增加；隨後，PDE5被西地那非所抑制，cGMP的水解減少；兩者的綜合作用，使cGMP在細胞內積累而產生效應。
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