磷酸二酯酶与阴茎勃起
近年来，随着勃起神经递质和海绵体平滑肌功能等有关阴茎勃起机制研究的巨大进展，出现了许多治疗勃起功能障碍的药物，并取得较好的疗效，如罂粟碱、西地那非、泛地那非和塔地那非等。上述药物的作用均与控制阴茎勃起的的关键因素磷酸二酯酶(phosphodiesterases，PDEs)有关，对其深入了解有助于阴茎勃起机制的理解和勃起功能障碍疗法的开发。
一、阴茎勃起的分子机制
阴茎勃起的分子机制是各种性刺激作用于阴茎海绵体中氧化氮能神经的nNOS(neuronal nitric oxide synthase， 神经源性一氧化氮合酶)及血管内皮细胞的eNOS(endothelial NOS， 内皮源性一氧化氮合酶)，后者分解左旋精氨酸生成NO(nitric oxide， 一氧化氮)。NO作用于海绵体平滑肌细胞内的靶分子sGC(soluble guanylate cyclase， 可溶型鸟苷酸环化酶)，使GTP转化为第二信使cGMP，后者激活PKG-I (cGMP-dependent protein kinase I， cGMP依赖性蛋白激酶I)，使平滑肌细胞内Ca2+降低，引起平滑肌舒张。PKG-I在阴茎海绵体平滑肌细胞有表达，并分为两型：PKG-Iα和PKG-Iβ(它们在N-末端结构差异)，PKG-Iβ起主导作用。海绵体平滑肌舒张的诱导还可能与cGMP依赖性蛋白激酶及离子通道的活化有关，如细胞内Ca2+离子的转移和钾通道开放，平滑肌细胞去极化。有人认为，cGMP 对非兴奋细胞Ca2+内流的作用是浓度依赖性的，低浓度 cGMP激活Ca2+内流，而高浓度则抑制。
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5型磷酸二脂酶(type 5 phosphodiesterase，PDE5)可水解cGMP变为无活性的GMP，使平滑肌细胞内Ca2+增加，平滑肌收缩导致阴茎疲软。
阴茎勃起的质量(硬度和维持时间)取决于NO、cGMP等舒张因素与NE、PDE5等收缩因素的平衡关系。如NO主导，则阴茎勃起；如PDE5主导，则阴茎疲软。多数勃起功能障碍(ED)发生的直接原因是NO减少或/和PDE5增高，NO/PDE5负平衡。
二、磷酸二酯酶及其在阴茎海绵体组织的表达
磷酸二酯酶(PDEs)由至少15个基因编码，分为11个家族和21个亚族，其中6个家族(PDE1、PDE3、PDE4、PDE5、PDE8和PDE11等)中又有2-3个以上的基因编码或剪切体(共53个)。PDEs分类的基础是其不同的氨基酸序列、对cAMP和/或cGMP的亲合力、水解cNMP的动力学特性及对PDE特异性抑制剂的敏感性等。每个PDE 包含一个特有的催化区域，长约270个氨基酸，位于蛋白的碳末端。在PDEs的氨基末端包含一个调节区，PDEs之间不同，有钙/钙调素结合位点、cNMP 结合位点、膜定位区域和磷酸化位点。
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NO与cNMP信号的联系是通过控制不同亚型的PDE实现的。不同类型的PDE分布各有不同重点，如PDE1(Ca2+/钙调素calmodulin刺激)是脑、肾和平滑肌同功酶，PDE2(cGMP刺激)是肾上腺皮质同功酶，PDE3(cAMP特异，cGMP抑制)是平滑肌、血小板及心肌同功酶，抑制剂为milrinone，PDE4(cAMP特异)是脑和肺淋巴组织同功酶，PDE5(cGMP结合， cGMP特异)是阴茎海绵体、血管、内脏、消化道、视网膜、气管平滑肌和血小板同功酶，PDE6(cGMP特异)是人视网膜光感受器同功酶，PDE7(cAMP特异)是骨骼肌、心脏和淋巴细胞同功酶，PDE8 (cAMP特异)分布广泛，是睾丸、卵巢和肠管同功酶，PDE9 (cGMP特异)是脾、小肠和大脑同功酶，PDE10 是大脑、睾丸和甲状腺同功酶，PDE11(与PDE5 类似，但有不同的生化特性。有三型PDE11A1、PDE11A2和PDE11A3)是骨骼肌、血管及内脏平滑肌、垂体、肝脏和肾脏同功酶。
PDE5(cGMP结合，cGMP特异)是阴茎海绵体、血管、内脏、消化道、视网膜、气管平滑肌和血小板同功酶。PDE5有三型：PDE5A1(Km6.2)、PDE5A2(Km5.75)和PDE5A3(Km6.06)。PDE5A1的cDNA编码一个100 kDa的蛋白，与牛PDE5A1有95%同源，在酵母表达的人重组PDE5A1水解cGMP的Km为6.1μM，其作用可为zaprinast(IC50：505nM)所抑制。PDE5A2是人PDE5A基因的5`剪切变异体，预测编码95 kDa的蛋白，有833个氨基酸，其氨基端有8个独有的氨基酸，与PDE5A1蛋白不同。PDE5A3 碳末端的823个氨基酸与PDE5A1、PDE5A2 同源。PDE5A基因定位于人染色体4q26的CEPH YACs851A5、851B10和935F6。PDE5A的cDNA全序列长约为3.1kb，编码875个氨基酸的蛋白，分子量为100 kD。由人PDE5 mRNA转录翻译出的蛋白质(PDE5)包括三个功能区域：(1)催化区，第588-829氨基酸；(2)cGMP结合区，第152-536氨基酸；(3)磷酸化位点，第102氨基酸。
, 百拇医药
截止目前，利用RT-PCR法和Nothern Blot分析法已发现人阴茎海绵体组织中有14种PDE的mRNA表达。其中有能水解cAMP和cGMP的PDE1A、PDE1B、PDE1C、PDE2A和PDE10A，有cAMP特异性的PDE3A、PDE4A-D、PDE7A和PDE8A，以及cGMP特异性的PDE5A和PDE9A。在PDE的多种同功酶之间，存在着广泛的交叉作用，如cGMP可抑制PDE3的活性，而前者又为PDE1、PDE2、PDE5、PDE9和PDE10等水解。由此可见，细胞内第二信使cAMP和cGMP的降解远比想象的复杂。现已认识到，在人阴茎海绵体平滑肌的舒缩控制中，cAMP与cGMP同样重要。
在人阴茎海绵体平滑肌细胞悬液中已分离出的PDE蛋白有PDE2、PDE3、PDE4和PDE5。但四种PDES的共表达并非意味着它们有同等重要性，功能试验分析提示PDE3和PDE5在人海绵体组织内起中心调节作用，两者在人海绵体组织表达的量也能说明上述问题。
, 百拇医药 PDE5mRNA在人阴茎海绵体及主动脉平滑肌、心脏、胎盘、骨骼肌及胰腺等组织均有表达。Stief认为人阴茎海绵体平滑肌的张力主要由cAMP特异，cGMP抑制的PDE3控制，而Ballard等则认为在阴茎海绵体平滑肌细胞中降解cNMP 的主要是PDE5。但无论如何，两种结论都是有事实依据的：海绵体注射milrinone(PDE3抑制剂)和口服西地那非(sildenafil，PDE5抑制剂)均能诱发阴茎勃起。
三、磷酸二酯酶与阴茎勃起功能障碍
(一) PDE5抑制剂与阴茎勃起功能障碍的治疗
数十年来，非选择性PDE抑制剂如咖啡因、茶碱和IBMX等已被用于研究环核苷酸(cNMP)和PDE活性的生理学影响。虽属同类药物，但上述抑制剂缺乏特异性，它们阻断几乎所有已知PDEs的催化活性，在治疗的同时可能伴发过多的不良反应。临床应用的第一个选择性PDE抑制剂是用于治疗某些心脏病的PDE3抑制剂(如milrinone)，另一药物咯利普兰是选择性PDE4抑制剂，具有扩张支气管和抗炎症的效果，而它对其他的PDEs，只有在极高浓度时才有影响。这些特性使其具有较高的选择性和特异性作用。
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近年已经开发了对PDE5有高度选择性和效能的一些药物，如淫羊霍甙(icariin)和扎普司特(zaprinast)等，后者是一种与cGMP结构类似的药物，它是比茶碱和IBMX等药物选择性更强的PDEs抑制剂。扎普司特高效能和高选择性的作用使其成为更有选择性的药理学制剂。在扎普司特的促动下，另一个主要的在选择性方面取得飞跃的药物，是在上世纪九十年代早期发展的枸缘酸西地那非(sildenafil citrate，PDE5:IC50=3.5nmol；万艾可-Viagra，在1998年上市销售)。此外更多的化合物如盐酸泛地那非(vardenafil，PDE5:IC50=0.14nmol)和塔地那非(Tadalafil，PDE5:IC50=6.7nmol)等也已进入欧洲市场。其它高效和高选择性的PDE5抑制剂也在研发中，并可利用西地那非5年临床应用所获得的大量信息。截至目前，在全世界已经有一千六百万多人接受一亿多个西地那非处方。
应用PDE5抑制剂治疗勃起功能障碍，虽然有着关于功效和安全性的问题，但是也有与口服给药方便和随意性好相关的优点。口服药开始起效的时间受药物吸收率和通过血液循环时间所限制。期望PDE5抑制剂起效发生在通常适合大多数夫妻的需要的短时间内。勃起监测仪RigiScan观测结果表明，勃起功能障碍病人接受50mg西地那非，随即接受视觉性刺激最早开始起作用是在12分钟。在此研究中，17例接受西地那非的病人中有14例对视觉性刺激起反应(82%)。而14例有反应的患者中12例(86%)在30分钟内达到勃起。同样的在RigiScan的研究中用视觉性刺激，接受20mg或40mg泛地那非后勃起开始的平均时间是26分钟(n=21)，接受10mg塔地那非的患者平均起效时间为45分钟(n=61)。
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PDE5抑制剂的副反应常是短暂的和可逆性的，有头痛、面色潮红、消化不良、鼻塞、肌痛、背痛和视觉颜色紊乱。特别应关注的是PDE5抑制剂和NO- cGMP系统的相互作用，已知西地那非能放大硝酸酯类药物治疗心绞痛时的降血压效应。这种协同作用主要是因为PDE5分布在所有血管平滑肌上。提供外源性的NO时，导致cGMP产生增加，西地那非增加cGMP的水平并且发生大范围的血管舒张。这个相互作用是和通过NO-cGMP途径作用的PDE5抑制剂相关的。停止硝酸酯类药物和安全应用PDE5抑制剂治疗之间的时间窗对长效PDE5抑制剂存在更多问题。
口服给药的另一个优点是可靠性。一项研究显示应用西地那非治疗勃起功能障碍和海绵体内注射前列腺素的病人有相同的自信心。对于任何给药途径，必须权衡其方便性、有效性和安全性，满足病人的需要。
积累有关PDE5抑制剂安全和效力的数据是非常重要的。西地那非在1998年进入市场，有长期应用记录，11000个病人参与临床试验。在临床试验中，应用西地那非(100mg)后，43%-85%(均数为82%)以上的器质性ED病人勃起功能改善。西地那非有效率的差异主要源于ED的病因，如前列腺根治性切除术后病人的疗效可能低至43%，而有轻微神经性病变病人的有效率高达85%。西地那非的可耐受的副反应发生率较低，并且由于副反应事件而停止用药率也很低。最近一项调查报告证实，西地那非服用者因心梗死亡率较同龄对照组并无增高。
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近期开发出的PDE5的抑制剂，如泛地那非和塔地那非的疗效和安全性也已得到初步证实。泛地那非是贝尔公司开发的高效PDE5抑制剂，已证实其能在NO前体物存在的条件下诱发兔阴茎勃起。Klotz等报告用泛地那非(10mg或20mg，单剂口服)治疗21例ED患者，试验采用随机、双盲交叉方式进行。服药后，所有患者均接受VSS(visual sexual stimulation)-RigiScan检测。结果显示，低剂量泛地那非(10mg)患者较服用安慰剂的患者勃起(硬度>；60%)持续时间增加24.4 min(阴茎根部)和24.8 min(阴茎头部)；高剂量泛地那非(20 mg)患者较安慰剂组患者勃起(硬度>；60%)持续时间增加37.2 min(阴茎根部)和28.7 min(阴茎头部)。单剂泛地那非(10 mg和20 mg)服用后达到最大血药浓度时间(Tmax)分别平均为0.9 h和0.7 h，达峰后药物浓度半数递减时间分别为4.2 h和3.9 h。药物的不良反应主要是轻度的血压下降和心率加速，未观察到心电图和化验指标的变化。
, 百拇医药 在一项多中心、双盲、空白对照试验中，179例患者(平均年龄56岁)接受了塔地那非(2、5、10或25 mg)治疗。结果显示除2 mg组外，塔地那非能显著改善患者的IIEF-Q3(问题3：性交时维持勃起能力)和IIEF-Q4(问题4：性交至完毕时维持勃起的能力)。与西地那非和泛地那非不同的是，塔地那非的体内半衰期长达18h，其药效可达24h。塔地那非治疗最常见的不良反应是头痛和消化不良，治疗中患者化验检查、心电图和血压等无明显变化。
西地那非和泛地那非有相似的化学结构，但后者有一个甲基结构，因此当应用于大量病人时可能导致不同的临床效果。由于西地那非对PDE5的抑制已近极限，因而不能指望泛地那非和塔地那非的疗效更高。而且由于应用时间的限制，目前尚无足够资料证实泛地那非和塔地那非长期应用和高危人群应用的安全性。
(二) 针对磷酸二酯酶的基因治疗
以PDE5基因反义寡脱氧核苷酸直接转染人阴茎海绵体，只抑制PDE5在海绵平滑肌细胞的表达，进而增加平滑肌细胞内cGMP浓度，促进海绵体平滑肌的舒张，增强阴茎的勃起，同时又可避免对其它组织、器官的副作用。截至目前，ED的该种基因治疗国内外文献尚未见报告。人PDE5mRNA长为3041bp，内有21个外显子。最近，Lin等发现有一个长为139 bp的启动子序列包含了第一外显子(78 bp)，在PDE5基因的转录中起关键作用。封闭其序列，可干扰PDE5基因的转录及PDE5的合成。我们设计的人PDE5基因反义寡核苷酸(含第1外显子部分序列)，长为20bp， 与脂质体转染试剂DOTAP共同转染人阴茎海绵体原代细胞后，可直接结合到DNA双链的特定部位，形成三聚体，影响转录因子的结合，使转录过程不能启动。还能与PDE5DNA以碱基互补原则相结合形成DNA-RNA复合物， 易被RNA酶所破坏，另一方面DNA-RNA复合物和RNA-RNA复合物阻断了mRNA的转录或mRNA与某些转录蛋白质相结合， 从而抑制PDE5的合成。
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本研究结果显示，反义实验组平滑肌细胞内cGMP在转染后1-6h显著增高(28.18%-37.98%)，高于两对照组(p=0.000-0.018)。转染后10-48h， 反义组细胞的cGMP与两对照组无显著差别(p=0.146-0.816)。由于培养细胞数量有限，未能观察到48h后的变化。另外，在实验中加入NO供体能否进一步增加细胞内cGMP的水平则是深入研究的内容。尽管cGMP能抑制PDE3，可能使细胞内cAMP浓度增加，但本研究未能观察到上述变化。其原因可能是本实验中cGMP的增加不足以明显抑制PDE3，还有可能是时间有限未能观察到cAMP的变化。
本题涉及的治疗基因目标明确，即PDE5 ，而且向阴茎海绵体组织转染靶向性好，将来解决了转染基因的降解问题后，相信该项治疗的前景良好。当然，该项治疗的持久性和可控性也是重要的问题，转染基因的长期表达(持久性)需要进一步的研究，与万艾可相似，该项治疗也需性刺激才能发挥作用。
四、结语
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选择性PDE5抑制剂是一类新的有前途的治疗勃起功能障碍的高效的药物。每一种药物基于其特有的分子结构而具有独特的药理学特性。然而，对PDE5催化位点亲和性的不同导致体外效能不同，但不影响体内临床效能。此外，因为和其它PDEs的交叉亲和性，每一种PDE5抑制剂有不同的选择性和安全范围。西地那非是PDE5抑制剂最先应用的，通过5年广泛临床应用，有效性和特别好的耐受性得到广泛承认。然而，PDE5抑制剂代表一类新的药物种类，为确保继续出现的治疗勃起功能障碍药物品种的安全性，必须对它们进行仔细的临床评估。
参考文献
1. Pomerol JM， Rabasseda X.Tadalafil， a further innovation in the treatment of sexual dysfunction. Drugs Today，2003 ，39:103-113.
2. Carson CC. Long-term use of sildenafil.Expert Opin Pharmacother， 2003，4:397-405.
, 百拇医药
3. Thadani U， Smith W， Nash S，et al.The effect of vardenafil， a potent and highly selective phosphodiesterase-5 inhibitor for the treatment of erectile dysfunction， on the cardiovascular response to exercise in patients with coronary artery disease. J Am Coll Cardiol，2002，40:2006-2012.
4. Wysowski DK， Farinas E， Swartz L. Comparison of reported and expected deaths in sildenafil users. Am J Cardiol， 2002，89:1331-1334.
5. Xin ZC， Kim EK， Lin CS，et al.Effects of icariin on cGMP-specific PDE5 and cAMP-specific PDE4 activities. Asian J Androl，2003 ，5:15-18.
, 百拇医药
6. Soderling SH， Beavo JA. Regulation of cAMP and cGMP signaling: new phosphodiesterases and new functions. Curr Opin Cell Biol， 2000，12: 174-179.
7. Qiu Y， Kraft P， Lombardi E， et al. Rabbit corpus cavernosum smooth muscle shows a different phosphodiesterase profile than human corpus cavernosum. J Urol， 2000， 164:882-886.
8. Lin CS， Chow S， Lau A， et al. Identification and regulation of human PDE5A gene promoter. Biochem Biophys Res Commun， 2001，280: 684-692.
9. 白文俊 侯树坤 王晓峰 等. 反义寡脱氧核苷酸对人阴茎海绵体平滑肌细胞PDE5的抑制作用. 中华泌尿外科杂志 2002， 23：656-658.
10. 白文俊 侯树坤 王晓峰 等. PDE5基因反义脱氧寡核苷酸对人阴茎海绵 体平滑肌细胞cNMP的影响.中华男科学杂志 2002， 8:88-91.
责任编辑：王薇, 百拇医药
一、阴茎勃起的分子机制
阴茎勃起的分子机制是各种性刺激作用于阴茎海绵体中氧化氮能神经的nNOS(neuronal nitric oxide synthase， 神经源性一氧化氮合酶)及血管内皮细胞的eNOS(endothelial NOS， 内皮源性一氧化氮合酶)，后者分解左旋精氨酸生成NO(nitric oxide， 一氧化氮)。NO作用于海绵体平滑肌细胞内的靶分子sGC(soluble guanylate cyclase， 可溶型鸟苷酸环化酶)，使GTP转化为第二信使cGMP，后者激活PKG-I (cGMP-dependent protein kinase I， cGMP依赖性蛋白激酶I)，使平滑肌细胞内Ca2+降低，引起平滑肌舒张。PKG-I在阴茎海绵体平滑肌细胞有表达，并分为两型：PKG-Iα和PKG-Iβ(它们在N-末端结构差异)，PKG-Iβ起主导作用。海绵体平滑肌舒张的诱导还可能与cGMP依赖性蛋白激酶及离子通道的活化有关，如细胞内Ca2+离子的转移和钾通道开放，平滑肌细胞去极化。有人认为，cGMP 对非兴奋细胞Ca2+内流的作用是浓度依赖性的，低浓度 cGMP激活Ca2+内流，而高浓度则抑制。
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5型磷酸二脂酶(type 5 phosphodiesterase，PDE5)可水解cGMP变为无活性的GMP，使平滑肌细胞内Ca2+增加，平滑肌收缩导致阴茎疲软。
阴茎勃起的质量(硬度和维持时间)取决于NO、cGMP等舒张因素与NE、PDE5等收缩因素的平衡关系。如NO主导，则阴茎勃起；如PDE5主导，则阴茎疲软。多数勃起功能障碍(ED)发生的直接原因是NO减少或/和PDE5增高，NO/PDE5负平衡。
二、磷酸二酯酶及其在阴茎海绵体组织的表达
磷酸二酯酶(PDEs)由至少15个基因编码，分为11个家族和21个亚族，其中6个家族(PDE1、PDE3、PDE4、PDE5、PDE8和PDE11等)中又有2-3个以上的基因编码或剪切体(共53个)。PDEs分类的基础是其不同的氨基酸序列、对cAMP和/或cGMP的亲合力、水解cNMP的动力学特性及对PDE特异性抑制剂的敏感性等。每个PDE 包含一个特有的催化区域，长约270个氨基酸，位于蛋白的碳末端。在PDEs的氨基末端包含一个调节区，PDEs之间不同，有钙/钙调素结合位点、cNMP 结合位点、膜定位区域和磷酸化位点。
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NO与cNMP信号的联系是通过控制不同亚型的PDE实现的。不同类型的PDE分布各有不同重点，如PDE1(Ca2+/钙调素calmodulin刺激)是脑、肾和平滑肌同功酶，PDE2(cGMP刺激)是肾上腺皮质同功酶，PDE3(cAMP特异，cGMP抑制)是平滑肌、血小板及心肌同功酶，抑制剂为milrinone，PDE4(cAMP特异)是脑和肺淋巴组织同功酶，PDE5(cGMP结合， cGMP特异)是阴茎海绵体、血管、内脏、消化道、视网膜、气管平滑肌和血小板同功酶，PDE6(cGMP特异)是人视网膜光感受器同功酶，PDE7(cAMP特异)是骨骼肌、心脏和淋巴细胞同功酶，PDE8 (cAMP特异)分布广泛，是睾丸、卵巢和肠管同功酶，PDE9 (cGMP特异)是脾、小肠和大脑同功酶，PDE10 是大脑、睾丸和甲状腺同功酶，PDE11(与PDE5 类似，但有不同的生化特性。有三型PDE11A1、PDE11A2和PDE11A3)是骨骼肌、血管及内脏平滑肌、垂体、肝脏和肾脏同功酶。
PDE5(cGMP结合，cGMP特异)是阴茎海绵体、血管、内脏、消化道、视网膜、气管平滑肌和血小板同功酶。PDE5有三型：PDE5A1(Km6.2)、PDE5A2(Km5.75)和PDE5A3(Km6.06)。PDE5A1的cDNA编码一个100 kDa的蛋白，与牛PDE5A1有95%同源，在酵母表达的人重组PDE5A1水解cGMP的Km为6.1μM，其作用可为zaprinast(IC50：505nM)所抑制。PDE5A2是人PDE5A基因的5`剪切变异体，预测编码95 kDa的蛋白，有833个氨基酸，其氨基端有8个独有的氨基酸，与PDE5A1蛋白不同。PDE5A3 碳末端的823个氨基酸与PDE5A1、PDE5A2 同源。PDE5A基因定位于人染色体4q26的CEPH YACs851A5、851B10和935F6。PDE5A的cDNA全序列长约为3.1kb，编码875个氨基酸的蛋白，分子量为100 kD。由人PDE5 mRNA转录翻译出的蛋白质(PDE5)包括三个功能区域：(1)催化区，第588-829氨基酸；(2)cGMP结合区，第152-536氨基酸；(3)磷酸化位点，第102氨基酸。
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截止目前，利用RT-PCR法和Nothern Blot分析法已发现人阴茎海绵体组织中有14种PDE的mRNA表达。其中有能水解cAMP和cGMP的PDE1A、PDE1B、PDE1C、PDE2A和PDE10A，有cAMP特异性的PDE3A、PDE4A-D、PDE7A和PDE8A，以及cGMP特异性的PDE5A和PDE9A。在PDE的多种同功酶之间，存在着广泛的交叉作用，如cGMP可抑制PDE3的活性，而前者又为PDE1、PDE2、PDE5、PDE9和PDE10等水解。由此可见，细胞内第二信使cAMP和cGMP的降解远比想象的复杂。现已认识到，在人阴茎海绵体平滑肌的舒缩控制中，cAMP与cGMP同样重要。
在人阴茎海绵体平滑肌细胞悬液中已分离出的PDE蛋白有PDE2、PDE3、PDE4和PDE5。但四种PDES的共表达并非意味着它们有同等重要性，功能试验分析提示PDE3和PDE5在人海绵体组织内起中心调节作用，两者在人海绵体组织表达的量也能说明上述问题。
, 百拇医药 PDE5mRNA在人阴茎海绵体及主动脉平滑肌、心脏、胎盘、骨骼肌及胰腺等组织均有表达。Stief认为人阴茎海绵体平滑肌的张力主要由cAMP特异，cGMP抑制的PDE3控制，而Ballard等则认为在阴茎海绵体平滑肌细胞中降解cNMP 的主要是PDE5。但无论如何，两种结论都是有事实依据的：海绵体注射milrinone(PDE3抑制剂)和口服西地那非(sildenafil，PDE5抑制剂)均能诱发阴茎勃起。
三、磷酸二酯酶与阴茎勃起功能障碍
(一) PDE5抑制剂与阴茎勃起功能障碍的治疗
数十年来，非选择性PDE抑制剂如咖啡因、茶碱和IBMX等已被用于研究环核苷酸(cNMP)和PDE活性的生理学影响。虽属同类药物，但上述抑制剂缺乏特异性，它们阻断几乎所有已知PDEs的催化活性，在治疗的同时可能伴发过多的不良反应。临床应用的第一个选择性PDE抑制剂是用于治疗某些心脏病的PDE3抑制剂(如milrinone)，另一药物咯利普兰是选择性PDE4抑制剂，具有扩张支气管和抗炎症的效果，而它对其他的PDEs，只有在极高浓度时才有影响。这些特性使其具有较高的选择性和特异性作用。
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近年已经开发了对PDE5有高度选择性和效能的一些药物，如淫羊霍甙(icariin)和扎普司特(zaprinast)等，后者是一种与cGMP结构类似的药物，它是比茶碱和IBMX等药物选择性更强的PDEs抑制剂。扎普司特高效能和高选择性的作用使其成为更有选择性的药理学制剂。在扎普司特的促动下，另一个主要的在选择性方面取得飞跃的药物，是在上世纪九十年代早期发展的枸缘酸西地那非(sildenafil citrate，PDE5:IC50=3.5nmol；万艾可-Viagra，在1998年上市销售)。此外更多的化合物如盐酸泛地那非(vardenafil，PDE5:IC50=0.14nmol)和塔地那非(Tadalafil，PDE5:IC50=6.7nmol)等也已进入欧洲市场。其它高效和高选择性的PDE5抑制剂也在研发中，并可利用西地那非5年临床应用所获得的大量信息。截至目前，在全世界已经有一千六百万多人接受一亿多个西地那非处方。
应用PDE5抑制剂治疗勃起功能障碍，虽然有着关于功效和安全性的问题，但是也有与口服给药方便和随意性好相关的优点。口服药开始起效的时间受药物吸收率和通过血液循环时间所限制。期望PDE5抑制剂起效发生在通常适合大多数夫妻的需要的短时间内。勃起监测仪RigiScan观测结果表明，勃起功能障碍病人接受50mg西地那非，随即接受视觉性刺激最早开始起作用是在12分钟。在此研究中，17例接受西地那非的病人中有14例对视觉性刺激起反应(82%)。而14例有反应的患者中12例(86%)在30分钟内达到勃起。同样的在RigiScan的研究中用视觉性刺激，接受20mg或40mg泛地那非后勃起开始的平均时间是26分钟(n=21)，接受10mg塔地那非的患者平均起效时间为45分钟(n=61)。
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PDE5抑制剂的副反应常是短暂的和可逆性的，有头痛、面色潮红、消化不良、鼻塞、肌痛、背痛和视觉颜色紊乱。特别应关注的是PDE5抑制剂和NO- cGMP系统的相互作用，已知西地那非能放大硝酸酯类药物治疗心绞痛时的降血压效应。这种协同作用主要是因为PDE5分布在所有血管平滑肌上。提供外源性的NO时，导致cGMP产生增加，西地那非增加cGMP的水平并且发生大范围的血管舒张。这个相互作用是和通过NO-cGMP途径作用的PDE5抑制剂相关的。停止硝酸酯类药物和安全应用PDE5抑制剂治疗之间的时间窗对长效PDE5抑制剂存在更多问题。
口服给药的另一个优点是可靠性。一项研究显示应用西地那非治疗勃起功能障碍和海绵体内注射前列腺素的病人有相同的自信心。对于任何给药途径，必须权衡其方便性、有效性和安全性，满足病人的需要。
积累有关PDE5抑制剂安全和效力的数据是非常重要的。西地那非在1998年进入市场，有长期应用记录，11000个病人参与临床试验。在临床试验中，应用西地那非(100mg)后，43%-85%(均数为82%)以上的器质性ED病人勃起功能改善。西地那非有效率的差异主要源于ED的病因，如前列腺根治性切除术后病人的疗效可能低至43%，而有轻微神经性病变病人的有效率高达85%。西地那非的可耐受的副反应发生率较低，并且由于副反应事件而停止用药率也很低。最近一项调查报告证实，西地那非服用者因心梗死亡率较同龄对照组并无增高。
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近期开发出的PDE5的抑制剂，如泛地那非和塔地那非的疗效和安全性也已得到初步证实。泛地那非是贝尔公司开发的高效PDE5抑制剂，已证实其能在NO前体物存在的条件下诱发兔阴茎勃起。Klotz等报告用泛地那非(10mg或20mg，单剂口服)治疗21例ED患者，试验采用随机、双盲交叉方式进行。服药后，所有患者均接受VSS(visual sexual stimulation)-RigiScan检测。结果显示，低剂量泛地那非(10mg)患者较服用安慰剂的患者勃起(硬度>；60%)持续时间增加24.4 min(阴茎根部)和24.8 min(阴茎头部)；高剂量泛地那非(20 mg)患者较安慰剂组患者勃起(硬度>；60%)持续时间增加37.2 min(阴茎根部)和28.7 min(阴茎头部)。单剂泛地那非(10 mg和20 mg)服用后达到最大血药浓度时间(Tmax)分别平均为0.9 h和0.7 h，达峰后药物浓度半数递减时间分别为4.2 h和3.9 h。药物的不良反应主要是轻度的血压下降和心率加速，未观察到心电图和化验指标的变化。
, 百拇医药 在一项多中心、双盲、空白对照试验中，179例患者(平均年龄56岁)接受了塔地那非(2、5、10或25 mg)治疗。结果显示除2 mg组外，塔地那非能显著改善患者的IIEF-Q3(问题3：性交时维持勃起能力)和IIEF-Q4(问题4：性交至完毕时维持勃起的能力)。与西地那非和泛地那非不同的是，塔地那非的体内半衰期长达18h，其药效可达24h。塔地那非治疗最常见的不良反应是头痛和消化不良，治疗中患者化验检查、心电图和血压等无明显变化。
西地那非和泛地那非有相似的化学结构，但后者有一个甲基结构，因此当应用于大量病人时可能导致不同的临床效果。由于西地那非对PDE5的抑制已近极限，因而不能指望泛地那非和塔地那非的疗效更高。而且由于应用时间的限制，目前尚无足够资料证实泛地那非和塔地那非长期应用和高危人群应用的安全性。
(二) 针对磷酸二酯酶的基因治疗
以PDE5基因反义寡脱氧核苷酸直接转染人阴茎海绵体，只抑制PDE5在海绵平滑肌细胞的表达，进而增加平滑肌细胞内cGMP浓度，促进海绵体平滑肌的舒张，增强阴茎的勃起，同时又可避免对其它组织、器官的副作用。截至目前，ED的该种基因治疗国内外文献尚未见报告。人PDE5mRNA长为3041bp，内有21个外显子。最近，Lin等发现有一个长为139 bp的启动子序列包含了第一外显子(78 bp)，在PDE5基因的转录中起关键作用。封闭其序列，可干扰PDE5基因的转录及PDE5的合成。我们设计的人PDE5基因反义寡核苷酸(含第1外显子部分序列)，长为20bp， 与脂质体转染试剂DOTAP共同转染人阴茎海绵体原代细胞后，可直接结合到DNA双链的特定部位，形成三聚体，影响转录因子的结合，使转录过程不能启动。还能与PDE5DNA以碱基互补原则相结合形成DNA-RNA复合物， 易被RNA酶所破坏，另一方面DNA-RNA复合物和RNA-RNA复合物阻断了mRNA的转录或mRNA与某些转录蛋白质相结合， 从而抑制PDE5的合成。
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本研究结果显示，反义实验组平滑肌细胞内cGMP在转染后1-6h显著增高(28.18%-37.98%)，高于两对照组(p=0.000-0.018)。转染后10-48h， 反义组细胞的cGMP与两对照组无显著差别(p=0.146-0.816)。由于培养细胞数量有限，未能观察到48h后的变化。另外，在实验中加入NO供体能否进一步增加细胞内cGMP的水平则是深入研究的内容。尽管cGMP能抑制PDE3，可能使细胞内cAMP浓度增加，但本研究未能观察到上述变化。其原因可能是本实验中cGMP的增加不足以明显抑制PDE3，还有可能是时间有限未能观察到cAMP的变化。
本题涉及的治疗基因目标明确，即PDE5 ，而且向阴茎海绵体组织转染靶向性好，将来解决了转染基因的降解问题后，相信该项治疗的前景良好。当然，该项治疗的持久性和可控性也是重要的问题，转染基因的长期表达(持久性)需要进一步的研究，与万艾可相似，该项治疗也需性刺激才能发挥作用。
四、结语
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选择性PDE5抑制剂是一类新的有前途的治疗勃起功能障碍的高效的药物。每一种药物基于其特有的分子结构而具有独特的药理学特性。然而，对PDE5催化位点亲和性的不同导致体外效能不同，但不影响体内临床效能。此外，因为和其它PDEs的交叉亲和性，每一种PDE5抑制剂有不同的选择性和安全范围。西地那非是PDE5抑制剂最先应用的，通过5年广泛临床应用，有效性和特别好的耐受性得到广泛承认。然而，PDE5抑制剂代表一类新的药物种类，为确保继续出现的治疗勃起功能障碍药物品种的安全性，必须对它们进行仔细的临床评估。
参考文献
1. Pomerol JM， Rabasseda X.Tadalafil， a further innovation in the treatment of sexual dysfunction. Drugs Today，2003 ，39:103-113.
2. Carson CC. Long-term use of sildenafil.Expert Opin Pharmacother， 2003，4:397-405.
, 百拇医药
3. Thadani U， Smith W， Nash S，et al.The effect of vardenafil， a potent and highly selective phosphodiesterase-5 inhibitor for the treatment of erectile dysfunction， on the cardiovascular response to exercise in patients with coronary artery disease. J Am Coll Cardiol，2002，40:2006-2012.
4. Wysowski DK， Farinas E， Swartz L. Comparison of reported and expected deaths in sildenafil users. Am J Cardiol， 2002，89:1331-1334.
5. Xin ZC， Kim EK， Lin CS，et al.Effects of icariin on cGMP-specific PDE5 and cAMP-specific PDE4 activities. Asian J Androl，2003 ，5:15-18.
, 百拇医药
6. Soderling SH， Beavo JA. Regulation of cAMP and cGMP signaling: new phosphodiesterases and new functions. Curr Opin Cell Biol， 2000，12: 174-179.
7. Qiu Y， Kraft P， Lombardi E， et al. Rabbit corpus cavernosum smooth muscle shows a different phosphodiesterase profile than human corpus cavernosum. J Urol， 2000， 164:882-886.
8. Lin CS， Chow S， Lau A， et al. Identification and regulation of human PDE5A gene promoter. Biochem Biophys Res Commun， 2001，280: 684-692.
9. 白文俊 侯树坤 王晓峰 等. 反义寡脱氧核苷酸对人阴茎海绵体平滑肌细胞PDE5的抑制作用. 中华泌尿外科杂志 2002， 23：656-658.
10. 白文俊 侯树坤 王晓峰 等. PDE5基因反义脱氧寡核苷酸对人阴茎海绵 体平滑肌细胞cNMP的影响.中华男科学杂志 2002， 8:88-91.
责任编辑：王薇, 百拇医药