《Nutrients》：Protective Effects of Achyranthes bidentata Root Extract Against Benign Prostatic Hyperplasia Induced by Testosterone Propionate in Rats
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背景/目的：良性前列腺增生（BPH）在老年男性中普遍存在，常伴有下尿路症状（LUTS），包括储尿期和排尿期症状。牛膝（Achyranthes bidentata）的根——牛膝药材（Achyranthis Radix），在亚洲常作为功能性食品使用，并在传统医学中
背景/目的：良性前列腺增生（BPH）在老年男性中普遍存在，常伴有下尿路症状（LUTS），包括储尿期和排尿期症状。牛膝（Achyranthes bidentata）的根——牛膝药材（Achyranthis Radix），在亚洲常作为功能性食品使用，并在传统医学中有治疗与LUTS相关病症的记载。然而，其对BPH的作用尚未经过实验研究验证。因此，本研究在丙酸睾酮（TP）诱导的BPH大鼠模型中评估了牛膝根乙醇提取物（ARE）的作用。方法：雄性Sprague-Dawley大鼠被随机分为六组：假手术组、模型对照组、非那雄胺组（1 mg/kg）以及ARE低、中、高剂量组（30、100或300 mg/kg）。除假手术组外，所有组均通过去势术后皮下注射TP（3 mg/kg/天）连续4周诱导BPH。ARE和非那雄胺在TP处理期间每日口服给药一次。评估指标包括前列腺重量、前列腺指数、组织学变化、血清雄激素水平、雄激素受体（AR）表达以及凋亡相关蛋白。结果：与对照组相比，ARE显著降低前列腺重量和前列腺指数，并减轻BPH相关的组织学改变。ARE还显著降低血清二氢睾酮（DHT）水平并减少前列腺AR表达。此外，ARE调节了前列腺中凋亡相关蛋白的表达。结论：在与TP同时给药时，ARE减轻了大鼠前列腺增大的发展。伴随的血清雄激素水平以及前列腺雄激素相关和凋亡相关蛋白表达的变化为进一步的机制研究提供了基础。这些发现支持进一步评估ARE用于BPH管理的可能性。
论文解读文章
一、研究背景与意义
良性前列腺增生（BPH）是老年男性中极为常见的泌尿系统疾病，其组织学特征表现为前列腺移行区内平滑肌细胞和上皮细胞的增殖。BPH的患病率随年龄增长而显著升高，51至60岁男性中约50%存在BPH的组织学证据，而80岁以上男性中这一比例超过80%。随着全球人口预期寿命的延长，BPH的患病率在全球范围内持续上升。前列腺增大可导致尿道受压和膀胱出口梗阻，进而引发下尿路症状（LUTS），包括储尿期症状（尿频、尿急、夜尿增多）和排尿期症状（排尿犹豫、费力、尿流缓慢、间歇性排尿和终末滴沥）。尽管BPH相关的LUTS在老年男性中很少危及生命，但会显著影响其生活质量。
BPH的病因尚不完全明确，但年龄相关的雄激素失调被认为是介导BPH发病的重要因素。前列腺生长高度依赖雄激素信号通路，尤其是睾酮和二氢睾酮（DHT）介导的信号。当雄激素与雄激素受体（AR）结合后，AR转位至细胞核，作为配体依赖性转录因子激活参与前列腺细胞生长的雄激素反应性信号，从而促进BPH的发生发展。
目前BPH的药物治疗主要包括α1受体阻滞剂和5α还原酶抑制剂。α1受体阻滞剂通过降低前列腺和膀胱颈的平滑肌张力来改善尿流，但并不能阻止BPH的进展。最常用的α1受体阻滞剂坦索罗辛据报道可引起头晕和逆行射精等副作用，发生率约为10%至12%。非那雄胺和度他雄胺通过抑制5α还原酶来降低DHT的产生并减小前列腺体积，但3.4%至15.8%的患者出现性欲减退和勃起功能障碍等性功能方面的不良反应。对这些不良反应尤其是性功能障碍的担忧，促使人们对BPH管理的替代方法产生越来越浓厚的兴趣。在欧洲，既往研究表明高达50%的BPH处方为草药和替代药物。
牛膝（Achyranthes bidentata Blume）是苋科多年生植物，在亚洲被广泛用作功能性食品和草药。在韩国、中国和日本等东亚国家，其根（称为牛膝药材，Achyranthis Radix）在传统医学中用于治疗关节炎、闭经、腰痛、淋证和头痛等病症。对牛膝药材的大量药理学研究揭示了其多种活性，包括抗骨质疏松、抗骨关节炎、神经保护和免疫调节作用。牛膝药材中已鉴定的主要生物活性成分包括齐墩果烷型三萜皂苷、植物蜕皮激素、多糖和多肽。
牛膝药材在传统医学中有治疗尿失禁的记载，而尿失禁是可能对老年人生活质量产生负面影响的LUTS之一。此外，牛膝药材在亚洲传统医学中也被用作治疗BPH的复方草药中的组成成分。这些传统用途提示牛膝药材可能与BPH具有潜在相关性，但其对BPH的作用此前尚未经过实验验证。因此，本研究旨在TP诱导的BPH大鼠模型中评估牛膝药材的作用，并检查相关的激素和蛋白表达变化。
二、主要技术方法
研究人员采用TP诱导的去势大鼠BPH模型开展研究。雄性Sprague-Dawley大鼠（10周龄，购自韩国Koatech公司）在适应环境1周后被随机分为六组：假手术组（n=9）、模型对照组（n=10）、非那雄胺1 mg/kg组（n=10）以及ARE 30、100、300 mg/kg组（各n=9）。除假手术组外，所有大鼠在异氟烷麻醉下接受双侧去势手术，术后恢复1周，然后皮下注射TP（3 mg/kg/天，溶于橄榄油）连续28天诱导BPH；假手术组按相同方案注射橄榄油。ARE和非那雄胺在TP处理期间每日口服给药一次，假手术组和模型对照组给予等量蒸馏水。实验结束时采集血液样本并处死大鼠，分离各叶前列腺并称重，计算前列腺指数。主要技术方法包括：高效液相色谱（HPLC）法测定ARE中β-蜕皮甾酮含量作为质量控制指标；苏木精-伊红（H&E）染色进行组织学评估和上皮厚度测量；酶联免疫吸附测定（ELISA）法检测血清睾酮和DHT浓度；蛋白质印迹（Western blot）法检测前列腺组织中AR、Bcl-2、Bax和β-actin蛋白表达水平。统计学分析采用单因素方差分析（ANOVA）后接Dunnett多重比较检验，效应量以Hedges' g估算。
三、研究结果
3.1 ARE中β-蜕皮甾酮的HPLC分析
采用HPLC法对ARE粉末中β-蜕皮甾酮含量进行定量分析。β-蜕皮甾酮在14.1分钟的保留时间处被检测到，含量为1.88 mg/g提取物粉末。
3.2 体重变化
在整个实验期间，ARE各剂量组和非那雄胺组的体重与对照组相比均无显著差异。假手术组从给药期第23天至处死时的体重显著高于对照组。所有组在整个实验期间均未观察到异常临床体征。
3.3 前列腺重量和前列腺指数
TP给药4周后，对照组平均前列腺重量为1939.8 ± 124.1 mg，约为假手术组（999.6 ± 102.4 mg）的1.9倍。ARE 30、100和300 mg/kg组的平均前列腺重量分别为1762.2 ± 144.4、1751.8 ± 129.9和1695.2 ± 142.7 mg，三组均显著低于对照组。就前列腺指数而言，对照组平均值约为假手术组的2.1倍（516.0 ± 40.8 vs. 243.3 ± 28.3 mg/100 g体重）。ARE 100和300 mg/kg分别使TP诱导的前列腺指数增加显著降低16.3%和20.0%。阳性药物非那雄胺1 mg/kg显著降低了前列腺重量和前列腺指数。
3.4 前列腺组织H&E染色
假手术组表现出正常的细胞形态，而对照组显示腺体增生增加和管腔面积减少。ARE 30、100和300 mg/kg的给药均导致腺体增生减少。非那雄胺处理的大鼠表现出与假手术组相似的细胞形态。
3.5 组织学评分
假手术组总组织学评分为19.33 ± 7.63，对照组为48.90 ± 18.14，显著高于假手术组。TP注射诱导了前列腺增生的特征性组织学改变，如不规则腺泡、核形态和大小改变、基底膜中断以及上皮细胞堆积和出芽。ARE 100 mg/kg、ARE 300 mg/kg和非那雄胺组的总组织学评分分别为26.11 ± 16.53、29.67 ± 13.34和25.30 ± 15.56，均显著低于对照组。
3.6 前列腺上皮厚度
对照组上皮厚度较假手术组显著增加（25.8 ± 5.3 vs. 14.9 ± 2.4 μm）。所有ARE处理组（30、100和300 mg/kg）和非那雄胺组的上皮厚度均显著低于对照组，平均值分别为17.2 ± 4.7、13.8 ± 3.6、16.1 ± 6.4和14.6 ± 3.7 μm。
3.7 血清睾酮和DHT浓度
对照组血清睾酮浓度显著高于假手术组。ARE 100和300 mg/kg组及非那雄胺组的睾酮浓度数值上低于对照组，但差异未达到统计学显著水平。对照组血清DHT平均浓度约为假手术组的1.9倍（6.1 ± 2.1 vs. 3.2 ± 0.9 ng/mL）。所有ARE处理组（30、100和300 mg/kg）和非那雄胺组的血清DHT浓度均显著低于对照组，其中ARE 100和300 mg/kg组的平均浓度均为3.2 ng/mL左右，接近假手术组水平。
3.8 前列腺中AR和凋亡相关蛋白的表达
对照组前列腺组织中AR蛋白表达较假手术组增加，ARE 300 mg/kg和非那雄胺1 mg/kg显著减弱了这一增加。在凋亡相关蛋白方面，与对照组相比，ARE 300 mg/kg显著降低了Bcl-2表达并增加了Bax表达。
四、讨论与结论
本研究首次以单味草药提取物形式证明了牛膝药材对TP诱导的大鼠前列腺增生的抑制作用。讨论部分指出，ARE降低前列腺指数的作用在300 mg/kg/天时最为显著，经体表面积换算，60 kg成人对应的提取物剂量约为2.9 g/天，折算为生药约5.7 g/天，落在《中国药典》（2020年版）规定的牛膝药材传统日用量5至12 g范围内。但研究人员也明确指出，体表面积换算未考虑种属间药代动力学差异，人体内的临床疗效和安全性仍需进一步验证。
关于作用机制，ARE显著降低血清DHT浓度并减少前列腺AR蛋白表达。DHT由睾酮经5α还原酶转化而来，其对AR的亲和力显著高于睾酮，活性为睾酮的4至5倍。DHT与AR结合后促使AR转位至细胞核，刺激生长因子的转录和合成，导致前列腺细胞增殖。在凋亡调控方面，ARE降低了促生存蛋白Bcl-2的表达并增加了促凋亡蛋白Bax的表达，Bax/Bcl-2比值的升高与前列腺中雄激素撤退诱导的凋亡相关。
研究人员也坦诚指出了研究的局限性：TP诱导的去势大鼠BPH模型不能完全重现人类BPH渐进性、年龄相关性和多因素性的特征；观察到的血清DHT水平及前列腺AR、Bcl-2和Bax表达的变化并不能确立5α还原酶抑制、AR信号功能抑制或凋亡诱导的因果关系；ARE的植物化学表征仅限于β-蜕皮甾酮的定量，产生观察效应的具体成分成分仍有待鉴定。
结论：综上所述，研究结果表明，ARE在与TP同时给药时减轻了大鼠前列腺增大及相关组织学改变的发展。血清雄激素水平以及前列腺中雄激素相关和凋亡相关蛋白表达的变化为进一步的机制研究提供了基础。这些发现支持进一步评估ARE作为BPH管理的潜在选择。
