阴茎勃起由阴茎组织中的cGMP介导，cGMP活性增高可导致阴茎平滑肌松弛和勃起。正常男性在性刺激时副交感神经兴奋，刺激非肾上腺素非乙酰胆碱能神经元释放一氧化氮，后者激活鸟苷酸环化酶使环磷酸鸟苷合成增加，阳痿患者由于器质性或心理性因素导致产生cGMP的能力下降。
西地那非是Ⅴ型磷酸二酯酶（PDE5）的选择性强抑制剂，而PDE5为主要存在于阴茎中的一种磷酸二酯酶，负责cGMP的降解，西地那非正是通过抑制PDE5来提高cGMP的活性和作用时间，从而改善阳痿症状。因该作用机制需要一氧化氮的存在，故西地那非只有在性刺激的情况下才能发挥作用。研究表明在口服西地那非治疗阳痿的患者中，多是由于疗效不佳才会选择停药，很少出现由于副作用而不得不停药的患者，所以西地那非具有很好的耐药性，但仍存在一定的药物副作用，如颜面潮红、头晕、视觉异常、鼻塞及头痛。绝大多数不良反应为轻度和暂时性的，且不需要任何处理即恢复，说明西地那非有良好的安全性。
研究人员认为最好的阳痿治疗药物应为具有可靠的治疗效果、极少的副作用且应用简便。西地那非与此相符，该药服用方便，作用自然，疗效显着，安全性好。此外口服给药允许多次治疗、无创伤，患者较容易接受。
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