[doc格式] 一氧化氮和心血管疾病（续三）

[doc格式] 一氧化氮和心血管疾病（续三） 一氧化氮和心血管疾病(续三) ? 1136?中华高血压杂志2008年12月第16卷第12期ChinJHypertension,Dec2008,Vo1.16No12 一 氧化氮和心血管疾病续三 6.2抗氧化剂对内皮依赖性血管舒张功能的影响 有关抗氧化剂对内皮功能的影响的研究主要集中 于a生育酚(维生素E)和抗坏血酸(维生素c),这二 种维生素是机体内主要的脂质和水溶性抗氧化剂.还 有一小部分研究对j3胡萝卜素和普罗布考等其他抗氧 化剂进行了探讨. 在人类和动物实验中,维生素C对一氧化氮 (NO)生物利用度都具有非常积极的作用.短期补充 生理剂量的维生素C可以改善冠心病患者的肱动脉 血流介导的血管舒张功能(Levine,eta1.1996),改善 慢性心力衰竭患者大动脉的内皮功能(Hornig,eta1. 1998)和高胆固醇血症患者的微血管功能(Ting,et a1.1997).另外,对冠心病患者长期补充维生素C也 能改善内皮功能失调(Gokce,eta1.1999).维生素C 是一种强效抗氧化剂,能够清除O(Jackson,eta1. 1998),但NO与Oi反应速度大约比维生素C与Oj 反应速度快10000倍,过氧亚硝基阴离子更易形成. 有一些研究发现超生理剂量的维生素C会清除Oi以 保护NO.维生素c对NO介导的血管功能的改善还 表现在影响谷胱甘肽的水平.谷胱甘肽是一种在血浆 和胞浆中发现的三肽化合物.谷胱甘肽能够改善由于 NO减少产生的内皮功能失调,对N0的细胞功能具 有重要的作用(Ghigo,eta1.1993;Prasad,eta1. 1999).维生素c的抗氧化作用是使细胞内谷胱甘肽 不受氧化作用,从而保护NO.其次,维生素C能够通 过eNOS直接增加NO的形成.体外培养的内皮细胞 用生理剂量的维生素C能够增强NO的合成.维生 素c通过改善与BH的结合从而稳定NOS的二聚体 结构(Heller,eta1.1999,2001).NO可能防止BH4 的细胞氧化作用(Huang,eta1.2000). 与维生素C比较,维生素E的有益作用不明确. 在动物实验中,维生素E能够预防动脉粥样硬化和高 胆固醇血症对内皮功能的损害(KeaneyJr,eta1. 1993;Andersson,eta1.1994),其作用与剂量相关. 相反,大部分以病人为对象的研究都没有显示维生素 E的有益作用(McDowell,eta1.1994;Chowienczyk, eta1.1998;Elliott,eta1.1995),但也有一些例外 (Heitzer,eta1.1999a).维生素E在动物中发挥作 用的机制尚不清楚,有人认为它可能会帮助内皮细胞 抵抗oxLDL的作用(KeaneyJr,eta1.1993;Cath— cart,eta1.1988),从而保护eNOS的功能.人类研究 尚未形成共识,动物实验与人类研究间的差异部分原 ? 讲座? 因是由于实验设计的不同.人类研究主要是以已发生 动脉粥样硬化性疾病或具有相关危险因素的患者为对 象.相反,大多数动物实验主要研究维生素E在动脉 粥样硬化早期的作用,因此,维生素E可能具有一定 的预防作用.其他方面,还可采用抗氧化酶以清除氧 化剂对NO的破坏,如SOD,过氧化氢酶和谷胱甘肽 过氧化物酶有可能影响NO的生物利用度(Patel,et a1.2000).在动脉粥样硬化动物模型中注射SOD可 以产生有益的作用(Mugge,eta1.1991),但在人类研 究中没有重现该作用.常规的抗氧化治疗看起来能够 预防动脉粥样硬化的发生和发展,但对NO族的影响 尚不清楚.他汀类药物通过竞争性作用降低胆固醇内 源性合成的限速酶一羟甲基戊二酸单酰辅酶A (HMG—CoA)还原酶的活性,从而降低血浆低密度脂 蛋白胆固醇(LDL—C)的水平,同时,他汀类药物还能增 加肝脏及其他组织中LDL的受体数量.最近的几项 研究结果显示,他汀类药物还能改善血管舒张功能,该 作用与它们的降脂作用无关(Wassmann,eta1. 2004).这就是大家所知的多效效应,与药物的基本作 用没有关联.近来的证据显示,他汀类药物还能降低 血浆ADMA的水平(Lu,eta1.2004). 6.3NO在心血管疾病中可能的作用机制 Beckman等人的工作结果显示,对死后患者的动 脉粥样硬化斑块进行硝基酪氨酸染色,结果发现动脉 粥样硬化区域的过氧亚硝基阴离子的水平升高(Beck— man,eta1.1994).动脉粥样硬化区域形成过氧亚硝 基阴离子具有双重的作用,首先是NO生物利用度的 下降,其次是促进动脉粥样硬化氧化剂的形成.在过 氧亚硝基阴离子形成过程中,促进脂质氧化的NO的 主要来源可能是巨噬细胞,而不是内皮细胞.N0的 减少还会消除抗血小板和抗白细胞的作用.过氧亚硝 基阴离子的促氧化作用具有更大的损伤性.具有诱导 LDL氧化能力的是过氧亚硝基阴离子而不是NO,氧 化LDL是动脉粥样硬化斑块进展的关键过程(Gra— ham,eta1.1993).过氧亚硝基阴离子既能改变脂质 也能改变LDL的蛋白组分.过氧亚硝基阴离子能够 减少抗氧化剂维生素E和B胡萝卜素,诱导脂质氧化, 形成脂质过氧化氢物和前列腺素(Patel,eta1. 2000).LDL的载脂蛋白B100(apoB100)的修饰机制 有直接和间接的.过氧亚硝基阴离子直接氧化半胱氨 酸和色氨酸,赖氨酸和精氨酸的修饰可能是通过脂质 过氧化氢自由基的继发性反应实现.LDL修饰后转 中华高血压杂志2008年12月第16卷第12期ChinJHypertension,Dec2008,Vo1.16No12?1137? 换为具有高度致动脉粥样硬化作用的颗粒,促使 VSMC功能失调,形成泡沫细胞.过氧亚硝基阴离子 存在于动脉粥样硬化斑块的巨噬细胞中(Beckman,et a1.1994).过氧亚硝基阴离子还能引起BH的氧化, 使其失活(Kuzkaya,eta1.2003). 巨噬细胞产生过多的NO可能会对机体产生其他 的不良作用.如上文所述,No能够使平滑肌细胞保 持收缩表型,防止它们增殖为成纤维细胞.在修复阶 段,过多的NO可能会干扰纤维帽的形成,降低纤维帽 的机械强度.巨噬细胞的聚集会减少纤维的厚度. 7NO和糖尿病 与其他动脉粥样硬化的病理相似,糖尿病性血管 疾病也是以内皮细胞功能失调为特征.人类胰岛素依 赖型糖尿病(IDDM)和非胰岛素依赖型糖尿病(NID— DM)与动物模型的IDDM都与内皮依赖性血管舒张 功能的下降相关,这时,机体对外源性NO供体的反应 常常是正常的(Durante,eta1.1988;Diederich,et a1.1994;Johnstone,eta1.1993;McVeigh,eta1. 1992;Williamseta1.1996),这提示病人的NO生物 利用度下降.乙酰胆碱会降低血管组织中cGMP的 聚集,这也进一步证实了上述结果(Abiru,eta1. 1991).与其他血管病理相似,很多的研究试图探讨糖 尿病引起N0生物利用度下降的机制. 将人类的内皮细胞暴露于高血糖状态下,eNOS mRNA表达增加并保持不变,该作用依赖于培养时间 (Mancusi,eta1.1996;Cosentino,eta1.1997).糖 尿病动物模型中,eNOSmRNA和蛋白质的表达也会 增加(Pieper,eta1.1997),还有研究证明L瓜氨酸的 形成减少(Rosen,eta1.1995).因此,NOS的表达是 正常的或轻微增加,但它的活性却是下降的,主要原因 是酶的调节有障碍.目前还没有研究能够直接检测糖 尿病性动脉上的NO,但已有研究检测NO的代谢产 物:亚硝酸和硝酸根离子.糖尿病动物实验中亚硝酸 和硝酸根离子的水平是升高的(Maree,eta1.1996), 但在人类,与对照组比较却没有差别(Schmetterer,et a1.1997).对有关亚硝酸和硝酸根离子研究结果进 行论述时需谨慎,因为,在一些研究中没有考虑到经水 摄人的硝酸根离子.另外,常用于诱导建立糖尿病性 动物模型的链尿佐菌素也是一种NO的供体(Kwon, eta1.1994). 在动物模型中,血浆与内皮细胞L精氨酸水平总 的趋势是降低的(Rosen,eta1.1995;Pieper和Pelti— er,1995),但是,对动物补充L精氨酸后并不都有血 管舒张功能的改善(Pieper,eta1.1997).在人类患 者中,精氨酸水平下降和正常都有报道(Beckman,et a1.2002).研究显示,对糖尿病患者补充L精氨酸后 血浆cGMP和L一瓜氨酸的水平升高,同时IDDM患 者的内皮依赖性血管舒张功能得到改善(Beckman,et a1.2002).但是,有一个研究发现,对糖尿病患者群 补充高浓度的L精氨酸后,并不能对所有患者的血管 舒张功能均产生影响(MacAllister,eta1.1995).对 体内L精氨酸水平升高后的作用下结论时也需谨慎, 因为,氨基酸也能增加胰岛素的分泌.研究显示,胰岛 素能够降低NO介导的血管舒张功能(Steinberg和 Baron,1999),激活体外培养内皮细胞中的eNOS (Montagnani,eta1.2001).糖尿病患者胰岛素分泌 的减少会导致NO生物利用度的下降,但胰岛素诱导 NO释放的生理作用尚未完全明了. 与年龄相匹配的对照组比较,糖尿病患者的血浆 硝基酪氨酸水平升高,提示糖尿病可促进Oi和过氧 亚硝基阴离子的形成(Ceriello,eta1.2001).在体外 研究中,将内皮细胞暴露于高血糖状况下,O的水平 会显着增加(Hink,eta1.2001).研究显示,糖尿病 患者抗氧化剂的活性下降,机体更易处于氧化应激的 状态(Beckman,eta1.2002).在动物模型中,SOD能 够保护内皮依赖性血管舒张功能免受损害(Hattori, eta1.1991;Ohishi和Carmines,1995;Rosen,eta1. 1995).这些证据都提示,O1对NO的破坏作用在糖 尿病性的血管功能障碍中起到了一个主要的作用. 8NO和高血压 NO对维持正常的血压具有重要的作用(Huang, eta1.1995).很多研究提示,与对照组比较,原发性 高血压患者肱动脉(Panza,eta1.1995),冠状动脉 (Treasure,eta1.1993)与肾动脉(Higashi,eta1. 1995)的NO依赖性血管舒张功能下降.原发性高血 压患者后代NO的基础量下降(Kelm,2003),因此, NO活性的下降可能受到遗传的影响.研究还发现, NO活性的下降不仅仅是疾病的一个后果,还可能与 疾病的发展相关联.已有很多研究对NOS基因多态 性在原发性高血压中的作用进行探讨.在.298位点, 外显子7的基因多态性(894GtoT)谷氨酸(Glu)向天 冬氨酸(Asp)转换,这可能是与高血压相关系的最有 前景的基因多态性.与对照组比较,这个基因多态性 在原发性高血压患者中的频率增加,且与降压药的抗 药性相关,但不影响NOS的活性(Miyamoto,eta1. 1998).日本一项多中心研究也发现,在原发性高血压 患者中该基因多态性的频率增加(Shoji,eta1. 2OOO).但是,在一项患者数量相似的研究中却没有发 现该基因多态性频率上的差异(Lacolley,eta1. 1998).其他一些研究在原发性高血压患者中还发现 ? 1138?中华高血压杂志2008年12月第16卷第12期ChinJHypertension,Dee2008,Vol.16No12 了一些不同的基因多态性,它们的频率也不尽相同 (Wang和Wang,2000).因此,对待这些研究结果应 持审慎的态度.eNOS基因多态性可能只引起NO水 平微小的变化,因此,这些基因多态性的作用只有当存 在其他影响因素时才变得很重要. 原发性高血压患者内皮功能下降与NO的作用失 调相关,这是NO合成的下降还是消耗的增加尚不清 楚.NO供体一硝普钠对原发性高血压患者和正常血 压人群血管舒张功能相同(Calver,eta1.1992),提示 平滑肌细胞的cGMP信号途径是正常的.原发性高 血压患者对乙酰胆碱缺乏血管反应,但对缓激肽刺激 产生的B肾上腺素的反应是正常的.这些研究结果提 示,与原发性高血压相关的内皮功能失调是由引起 NOS活化的信号途径选择性异常引起的.有研究认 为,血管紧张素转换酶抑制剂对原发性高血压患者的 降压作用是通过增加缓激肽的形成,增加NO的形成 来实现的(Ignjatovic,eta1.2005).另外一个研究提 示,原发性高血压患者NO基础量的下降是由于循环 中ADMA水平的升高(Achan,eta1.2003),但这点 尚未得到确认. 自发性高血压大鼠(SHR)NO的分泌是正常的, 但0i的产生却是升高的,这会增加NO的氧化,导致 血管舒张功能的下降(Heitzer,eta1.1999b).不同 来源包括NAD(P)H氧化酶和环氧化酶的0i其升高 幅度不同,在高血压病中这二种酶的活性下降(Heitz— er,eta1.1999b;Taddei,eta1.1997).给予原发性 高血压患者输注维生素C可逆转已经受到损害的内 皮依赖性血管舒张功能,再次显示出氧自由基具有的 重要作用(Taddei,eta1.1998). 9血小板源性NO的重要性 前文重点论述内皮源性NO,现在大家认识到血 小板源性N0也有重要的作用.与内皮细胞常规释放 NO不同,血小板源性NO是在细胞激活后再释放的, 能减少血栓形成.在体外,血小板激活后所释放的 NO能显着抑制血小板继续聚集,从而限制血栓形成 (Freedman,eta1.1997).eNOS基因缺失的小鼠研 究也证实这一论点.这种小鼠的出血时间减少,血小 板的活性下降,从而抑制血小板群的继发性活化 (Freedman,eta1.1999).血小板NOS活性与其他 冠心病危险因素如总胆固醇,LDL-C和动脉血压呈负 相关(Ikeda,eta1.2000).急性冠脉综合征(Freed- man,eta1.1998),糖尿病(Rabini,eta1.1998)和原 发性高血压患者(Camilletti,eta1.2001)的血小板源 性NO的水平均显着低于对照组.血小板源性NO的 产生受到损害至少有一部分原因是由于这些疾病增加 了动脉粥样硬化的危险. 10NO和感染性休克 本文重点讲述与NO生物利用度下降有关的血管 性疾病,但由NO过量产生所引起的感染性休克却是 致命的.感染性休克以低血压,血管功能异常和多器 官衰竭为特征,死亡率超过6O.与感染性休克相关 的低血压是由VSMC中iNOS分泌过量的NO引起 的.革兰氏阳性菌细胞壁中的脂多糖(LPS)是一种能 诱导感染性休克的内毒素.LPS能广泛增加诱导型 一 氧化氮合酶(iNOs)的表达,导致机体中多个组织 系统产生过多的NO.LPS能诱导一些细胞因子的产 生,如组织坏死因子(TNF_a),干扰素(INF一),白细 胞介素(IL)1和6,这些细胞因子能够增加NOSII的 表达(Titheradge,1999).对体外培养的VSMC用内 毒素进行处理后,TNF—cc和IL一1能够引起内皮细胞和 VSMC表达iNOS(Busse和Mulsch,1990).IL一6, INF_7和TNF_a联合作用能够引起血管壁表达iNOS (Kilbourn,eta1.1997).与正常状态比较,内毒素激 活iNOS后能够产生更多的NO.这会导致血管舒张 功能的增加,同时增强对血管收缩剂的抵抗作用. iN0S基因敲除小鼠会抵抗内毒素引起的低血 压,提示iNoS源性NO能够降低血压(MacMicking, eta1.1995).NG甲基L精氨酸(非对称性二甲基精 氨酸,ADMA)和NG硝基L精氨酸已用于治疗患者, 结果显示它们能稳定与内毒素相关的低血压(Petros, eta1.1991).对NOS抑制剂的临床作用进行论述需 谨慎,因为它们可能也有不利的作用.动物模型中, NOS抑制剂能够预防iNOS引起的低血压,但也能抑 制微循环系统中的eNOS活性,可能导致组织损伤. 因此,在感染性休克中,过量的iNOS源性NO会导致 循环衰竭,增加多脏器功能衰竭的死亡率,而eNOS源 性的NO能够防止微循环中的组织损伤. 11 NO对心血管疾病具有重要的保护作用.N0的 合成水平不会随着疾病的发展发生显着的变化.但 是,与心血管病理相关的氧化应激增加会改变NO的 平衡,使其从一个保护因素变成一个损伤因素.干预 治疗的目的在于通过降低氧化应激,保护NO的生物 活性,同时调节其他危险因素,如高胆固醇血症和糖尿 病,这些都将有助于我们战胜心血管疾病.(Naseem KM.Theroleofnitricoxideincardiovasculardisea— ses.MolecularAspectofMedicine,2005,26:33—65). (本文翻译:陈小明) (续完)