通常认为催产素(oxytocin OT)是垂体后叶产生的一种女性激素,其传统功能是分娩时加强子宫收缩及哺乳时促进乳汁的排泄。现在发现OT参与多种中枢及外周信号通路,主要调控生殖生理及生殖行为。本文综述其在男性性功能发面的作用。
1、OT的产生
OT基因在下丘脑室旁核(PVN)及视上核(SON)的巨细胞神经元有丰富的表达,其轴突神经末梢终止于神经垂体,受刺激时释放OT于其内,PVN的(parvocellular)前庭神经细胞元也产生OT,不过与垂体无轴突连接,其轴突止行于海马等脑区。仅有少部分(0.2%)OT神经元同时释放OT至垂体后叶及其他部位,如海马。循环血液中的OT主要由垂体后叶的巨细胞神经元轴突末梢释放。OT不易通过血脑屏障,SON的细胞外液中OT浓度是血液 的100―1000倍,而外周刺激,如吮乳可至血中OT大幅度增加,但脑脊液中的OT浓度可能没有变化。OT在脑脊液中的半衰期长达28分钟,而在外周循环中仅1-2分钟。除中枢神经系统外,外周组织也合成OT,如子宫、胎盘、羊膜、黄体及心脏等,起自分泌或旁分泌作用。男性生殖道也分泌OT,睾丸Leydig细胞产生OT,参与曲细精管的收缩,调节睾酮的生成及精子的发育。前列腺中OT浓度远比血清中高,现认为OT作为旁分泌因子,调节5α-还原酶的活性而参与良性前列腺增生的病理过程。此外附睾和阴茎海绵体可能也自分泌OT[1-2]。
2、OT与阴茎勃起功能
上世纪80年代发现OT能诱发阴茎勃起反应,实际上它是诱发阴茎勃起强有效药物之一,微量(≥3ng)的OT脑室内注射能致大鼠阴茎勃起[3]。随后在小鼠免及猴几类实验动物模型上相继证实。OT也可能参与人类的阴茎勃起过程,因为性刺激时,血液中的OT浓度增高,在射精时达到高峰[1、4]。另外D1/D2多巴胺受体激动剂阿朴吗啡(APO)通过激活PVN的OT神经元而诱发阴茎勃起。盐酸阿朴吗啡已经在欧洲上市,作为治疗ED的有效口服药物之一。
OT中枢作用敏感部位是PVN,OT激活其内自身OT神经元。已发现PVN存在OT受体(OTR)。体内外实验均证实OT能兴奋PVN自身神经元而释放OT,电融或化学破坏PVN,中枢神经系统,包括脊髓在内的OT完全消失,药物诱发的和非接触性勃起反应也随之受损。侧脑室内注射纳克(narogram)剂量的OTR拮抗剂,也观察到类似现象[1、2、5]。
OT与PVN自身OT神经元OTR结合,增加神经元细胞体钙离子内流,而兴奋自身神经元。钙离子阻滞剂ω―conotoxin GVIA,能减少OT诱发的阴茎勃起的次数。钙内流激活钙调蛋白依赖的一氧化氮合酶(NOS),NOS最终至NO产生。后者反过来兴奋OT神经元释放OT,OT通过轴突释放到下丘脑以外的脑区及脊髓而诱发阴茎勃起[6]。因此,OT通过激活PVN细胞内NOS而诱发阴茎勃起。众所周知,无论是中枢还是外周,NO是调控阴茎勃起的主要神经递质,而PVN是NOS含量最丰富的脑区之一。其次NOS抑制剂PVN注射降低OT诱导的勃起反应,而且OT拮抗剂侧脑室内注射能抑制NO供体(如SNP)PVN给药诱发的阴茎勃起。另外,OT诱导大鼠阴茎勃起同时,其PVN内NO产生增加[7]。至于NO如何激活PVN OT神经元目前仍不清楚,没有证据表明是通过NOS―CGMP信号通路。
OT诱发中枢性阴茎勃起神经通路有2条:一是PVN-海马,另外一条是PVN-腹侧延髓及脊髓,Chen等[8]发现大鼠海马内注射OT能致海绵体内血(ICP)的增加,而同时注射拮抗剂则无反应。Giuliano等[9]将OT注入胸腰段脊髓,不能诱发大鼠阴茎勃起,而注入腰骶段(L4-L6),则剂量依赖性诱发海绵体内压的增加。此外,当切断双侧海绵体神经时,上述作用消失。表明PVN 的OT神经元释放OT,通过下行神经纤维至腰骶脊髓。OT可能激活腰骶副交感勃起中枢而诱发阴茎勃起。
PVN 的OT神经元经轴突释放OT至垂体后叶,然后进入血液循环。OT的经典作用是收缩平滑肌,因此外周循环中OT不可能诱发阴茎勃起。已发现血液OT在男性性活动时增加,于性高潮及阴茎开始疲软时达到高峰,因此OT可能与性高潮时生殖道及盆底的肌肉收缩有关。
我们最近研究首次发现在大鼠及人阴茎海绵体存在OT受体(OTR)。受体结合实验(binding test)显示125I-OTA与阴茎OTR有高亲和力(kd=17±6.5 pm),定量RT―PCR及Western Blot进一步表明阴茎海绵体存在OTR基因及蛋白质的表达,免疫组织化学发现OTR定位于海绵体平滑肌及内皮细胞。体外收缩实验证实OT及选择性OTR激动剂CThr4, Gly7OT浓度依赖性收缩海绵体组织条,而选择性加压素V1及V2受体激动剂作用很差,并且OT拮抗剂Atosiban能完全抑制OT体外收缩功能,OT(2、6、20、60、200、600 mU)海绵体内注射剂量依赖性抑制电刺激海绵体神经及海绵体内注射婴粟碱诱发的勃起反应,而预先注入atosiban时能拮抗上述反应。另外,atosiban单独注射时,能增加低频率电刺激诱发的ICP增加。以上结果率先证实阴茎海绵体存在OTR,并且介导体内外海绵体平滑肌的收缩。血液中OT在射精及阴茎开始疲软时增加5倍之多,约30分钟恢复至正常水平,提示OT可能介导射精后阴茎疲软及此后长久的不应期。总之,中枢性OT是强有力的致阴茎勃起因子,而外周OT则可能参与阴茎的疲软,特别是性高潮及射精后的不应期。
3、OT与射精功能
射精实际上包括2个独自的过程,一是精液和精子从附睾末端,输精管、精囊及前列腺进入前列腺尿道,其次是精液从尿道外口射出。涉及附睾、输精管、射精管、膀胱颈、前列腺及盆底肌肉。射精主要由胸腰段交感神经(T0-L2)及体神经(S2-S4)控制。此外,其他激素也参与了射精过程,如来自肾上腺髓质的肾上腺素及来自垂体后叶的OT。
上世纪60年代,用循环交叉(cross ciculation)技术将雄雌羊颈静脉吻合,然后经直肠刺激公羊的精囊腺,发现母羊泌乳,此反应类似于向母羊注射50-100 mU OT[11],而且carmi[12]发现性活动时生殖道盆腔肌肉的收缩强度与血液OT浓度密切相关。实际上,血液OT于射精及性高潮时达到高峰,因此OT可能参与射精过程。
我们最近对兔及大鼠的雄性生殖道(male genital tract,MGT)的OTR基因及蛋白质表达进行了研究,MGT包括睾丸、附睾、精囊、输精管、前列腺及阴茎海绵体,以结肠、肝脏及角膜为阴性对照,以子宫和乳腺为阳性对照,Real-time定量RT-PCR发现OTR mRNA在MGT有丰富表达,虽然低于子宫和乳腺,不过表达水平类似于其他OT靶器官,而且显著高于阴性对照的结肠和肝脏。Western blot显示与基因表达一致结果,所有MGT均检测出55KDa单一蛋白质条带。
我们进一步对附睾OTR体内外功能进行了研究,附睾的主要功能是贮存及运输精子,其头部与体部几乎没有神经支配,靠自主节律收缩,而尾部神经丰富,间歇性收缩,因此实际上尾部主要参与精液排泄与射出。我们发现OTR在人类整个附睾均有表达,并且OT浓度依赖性介导人附睾组织条体外收缩反应,反应类似于OT激动剂,而被OTR拮抗剂抑制。免疫组织化学显示OTR在头部与体部定位于内皮细胞及平滑肌细胞,在尾部仅平滑肌细胞强染色。我们还发现OT能诱导鼠附睾内皮细胞释放内皮素-1 (EF-1),后者是强有力平滑肌收缩因子。因此我们认为OT与EF-1的相互作用,介导了附睾头体部的非神经性自主节律运动,而在尾部,仅肌层表达OTR,OT增加了射精时精子的排出[13-14]。OT能否增加活力精子的排出颇为争议。OT能增加羊及好斯坦公牛的精子排出,而对兔子没有效果。Walch等[15]观察到健康男性鼻腔内给OT 16U,精液参数及射精时间没有影响。我们最近对5位严重少精子患者进行OT(2.5U)静脉给药治疗,发现有活力精子数日增加,而射精量没有改变,精子总数虽有增加趋势,但无统计差异[13]。虽然OT于射精时浓度增加,但ogawa等[16]发现与不育者相比,射精时血清OT浓度没有差别。另外,OT基因缺失小鼠附睾形态结构及精子的发育与正常对照无差别,生殖功能也没有影响。
总之,OT对于阴茎勃起功能的调控是双向的,在大脑中枢是促进而在海绵体内则抑制阴茎勃起。中枢性OT及OTR可作为开发治疗ED药物的新靶点,而OT海绵体内注射如临床试验成功,可望成为治疗阴茎异常勃起的有效药物之一。OT对于射精功能及精液的排泄仍存在争议,需继续研究。
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