一氧化氮在肝臟疾病中的作用及機制

趙莉萍

(淮北職業技術學院醫學系,安徽淮北 235000)

一氧化氮在肝臟疾病中的作用及機制

趙莉萍

(淮北職業技術學院醫學系,安徽淮北 235000)

一氧化氮(NO)在生物體內有多種生理和毒性作用。大量研究表明：NO參與各種原因引起的肝臟疾病,且呈現雙重作用。多數學者認為高濃度的NO可促進肝臟損傷,機制與促進脂質過氧化、線粒體損傷,抑制蛋白、糖原合成等有關;而低濃度的NO具有肝保護作用,機制與抑制MPT和細胞凋亡,抑制中性粒細胞聚集,改善肝臟微循環等有關。

一氧化氮;肝臟疾病;作用;機制

一氧化氮(NO)既具有細胞毒性效應器作用、參與組織損傷和病變的誘發及增強因子,又是生物體重要的細胞信號調節分子和免疫應答調節分子,參加正常的生理功能。NO是由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸(L-Arg)脫胍基而產生的。NOS分為神經型NOS(n NOS)、內皮型NOS(eNOS)和誘導型NOS(iNOS)三種類型。肝組織中主要有eNOS和iNOS兩種類型,其中eNOS是生物本身所固有的,其活性依賴于鈣離子及鈣調蛋白,經免疫學刺激后誘導瞬間釋放NO,參與多種重要的生理功能。而iNOS活性不依賴于鈣離子及鈣調蛋白,由內毒素及細胞毒素等誘導產生并持續釋放NO,在肝細胞壞死過程中可能起某種損害因子的作用。[1]75關于NO在肝臟疾病中的作用報道不一,近年研究者認為NO既有細胞保護作用,又有細胞毒性作用。本文對NO在多種肝臟疾病中起到的作用及其發生機制進行簡要綜述。

1 NO在肝損傷中的損害作用

多數研究認為NO具有肝毒性作用,Billiar等以痤瘡桿菌/脂多糖(LPS)誘導的小鼠急性肝壞死模型發現NO的變化與肝損傷的程度相平行。[2]567其在肝缺血再灌注損傷、酒精性肝病、肝硬化等肝損傷等中起促進作用[3]57。研究還認為起毒性機制可能與下列因素有關。

1.1 NO促進脂質過氧化

研究發現非甾體抗炎藥誘導的急性肝損傷中,NO水平明顯升高,應用NOS抑制劑可改善肝臟損傷程度,并且NO水平變化趨勢與血漿丙二醛(MDA)變化一致,而超氧化物歧化酶(SOD)活性則隨NO的增減而呈現相反變化,提示NO可能通過促進脂質過氧化引起肝細胞損傷。[4]150活性氧、超氧陰離子等自由基可促進脂質過氧化物MDA等物質產生,進而對肝細胞造成損傷。NO也是一種有很強毒性的自由基,大量NO破壞了NO與O-2間的平衡,生成氧化性更強的過氧化亞硝酸陰離子(ONOO-),ONOO-降解為自由基OH-、NO-2,引起細胞膜的多不飽和脂肪酸及膽固醇氧化,并氧化SOD及谷胱甘肽(GSH)等,加重氧化應激程度。由此可見NO放大了O-2的氧化損傷效應,是氧化應激損傷的重要因素之一。另外,NO還可抑制肝臟蛋氨酸腺昔轉移酶活性導致GSH合成障礙,降低谷胱甘肽過氧化物酶的活性,促進脂質過氧化物積聚。[5]328而線粒體內產生的脂質過氧化物則能通過誘導線粒體MPTP開放導致嚴重后果。[6]513

1.2 NO抑制肝細胞蛋白質合成

研究發現NO可抑制肝細胞蛋白質的合成,多種急慢性肝損傷時NO對肝細胞內蛋白質合成起抑制作用。用LPS刺激一起培養的鼠枯否細胞和肝細胞,結果發現,加入左旋精氨酸時NO水平明顯升高,而肝細胞內總蛋白合成減少。其機理被認為內毒素刺激肝巨噬細胞或枯否細胞,釋放多種細胞因子如IL-1等,促使肝細胞NOS表達產生大量NO,NO抑制肝細胞線粒體呼吸鏈中的復合物Ⅰ、Ⅱ和某些酶的活性,蛋白質合成減少,說明NO是抑制肝細胞蛋白質合成的調節劑。[7]109,[8]195

1.3 NO與糖代謝障礙

有研究認為NO可抑制肝細胞的糖代謝,將肝細胞與IL-1等和LPS共同培養,結果發現NO合成增加而葡萄糖產量顯著下降,加入NOS抑制劑可改善這種現象,提示NO可抑制肝細胞糖代謝促進肝細胞損傷[9]20。外源性NO也可抑制肝細胞葡萄糖合成,并呈現濃度依賴,其機制被認為是NO與琉基結合后,抑制了糖異生過程中3-磷酸甘油醛脫氫酶的活性。[10]621另有研究發現NO還可抑制三羧酸循環中多順烏頭酸酶等的活性,降低電子傳遞鏈中細胞色團的活性,進而抑制肝糖原異生[9]20。順烏頭酸酶是三羧酸循環重要的酶之一,核糖核苷酸還原酶是合成DNA的限速酶,這些酶的活性呈鐵依賴性,NO與鐵結合抑制兩種酶的活性,導致能量代謝障礙,DNA合成也受到抑制。

1.4 NO促進線粒體損傷

線粒體是細胞的能量合成場所,介導細胞的生和死。在肝移植手術鼠模型中,隨著肝細胞內iNOS及NO水平升高,線粒體ATP酶及NADPH酶活性下降,提示NO與線粒體損傷有關。[11]295現在公認為誘導氧化應激反應的活性氧及活性氮是細胞線粒體通透性轉變(MPT)的誘導劑。MPT表現為線粒體腫脹,氧化磷酸化以及線粒體膜的轉化孔(PT)形成,線粒體膜電位的下降,ATP合成減少,能量生成不足,線粒體功能障礙,最終導致細胞發生凋亡壞死。也有研究認為NO與O-2結合形成的ONOO-,通過氮化修飾重要蛋白,改變信號途徑,引起線粒體呼吸抑制,直接和間接介導了NO的細胞毒性效應。[3]58

1.5 NO促進肝細胞凋亡

細胞凋亡參與多種肝臟疾病的發病過程,是肝細胞損傷的重要機制之一。將鼠肝枯否細胞和肝細胞一起孵育,脂多糖激活后可促進孵育的肝細胞凋亡,iNOS抑制劑氨基胍可以改善半數以上的細胞凋亡。[12]428另有實驗[13]1203發現大劑量外源性NO供體可引起胎肝細胞凋亡,以上均提示NO促進肝細胞凋亡。NO通常把線粒體作為其靶標作為啟動凋亡的方式之一,氧化劑過亞硝酸鹽存在時,不可逆性地引起線粒體膜運輸通道(PT)開放,線粒體內細胞色素C(CytC)、凋亡誘導因子及caspas酶原釋放,引起Caspase級聯反應,進而促進肝細胞凋亡。[3]59大量文獻報道NO通過增加MPT或降低細胞色素氧化酶活性使CytC水平增高,加速細胞凋亡。[14]235

NO還通過抑制線粒體呼吸鏈,與過氧化物反應生成ONOO-,誘導巰基氧化及脂質過氧化損傷,破壞線粒體內的DNA促進細胞凋亡。

2 NO在肝損傷中的保護作用

近來的研究也有傾向認為NO具有肝保護作用。研究發現提供左旋精氨酸促進NO生成,可減輕缺血再灌注引起的肝損傷,有報道認為NO可促進原位肝移植術后患者肝功能的恢復,減輕肝纖維化形成,對LPS介導的肝損傷起保護作用。[3]60,[15]339NO的細胞保護作用可能和下列因素有關：

2.1 NO抑制線粒體通透性轉變(MPT)

在缺血再灌注肝損傷實驗中應用NO供體,發現NO具有肝保護作用,并認為其保護機制可能與其激活鳥甘酸還氧化酶,提高細胞內cGMP含量,激活PKG,最終抑制線粒體PT孔,抑制MPT,減少肝細胞出現再灌注后死亡。[15]339

2.2 NO抑制細胞凋亡

NO對細胞凋亡具有雙重影響,許多學者認為NO處于高表達時促進細胞凋亡,低度或中等程度表達時則在細胞凋亡中起保護作用。低濃度的NO能夠通過改變MPT,使Caspase酶S-硝基化,抑制其活性,凋亡信號無法釋放進而阻斷細胞凋亡過程[12]427。有實驗[16]1560發現NO可通過抑制Caspase29凋亡小體的聚集而削弱細胞凋亡效應。Dodd F等認為低濃度NO通過促進抗凋亡基因BCL-2蛋白表達而抑制細胞凋亡。[17]630另外NO通過誘導保護蛋白熱休克蛋白70的表達,在腫瘤壞死因子誘導的肝細胞凋亡中發揮保護作用。[18]1402

2.3 NO與血流動力學

現已明確NO是一種內源性血管擴張劑,可調控肝動脈的血流阻力,對于維持肝竇狀隙灌注起重要作用。有研究發現NOS抑制劑L-NAME等可減少肝竇的血流,促進內毒素誘導肝微血管炎癥,導致微循環障礙。[9]20在各種炎癥刺激后內皮素B1受體(ETb)上調,由eNOS產生的NO作為內皮素衍生性松弛因子,抑制內皮素ET的合成,對抗其縮血管作用。NO除了對抗ET作用外,還降低血管對體內縮血管物質的反應,對抗肝內星性細胞活化后的血管收縮效應,以維持肝臟微循環。[1]76

2.4 NO與炎癥細胞

在炎癥或氧化應激后中性粒細胞積聚可促進肝細胞損傷,NO通過改變黏附分子CD11/CD18、選擇素及細胞間粘附分子的表達,有效調節抑制中性粒細胞及血小板黏附聚集,改善內皮細胞損傷。在大鼠肝缺血再灌注期外源性L-精氨酸產生的NO參與微血管的調節,對維持早期竇狀隙血流、保護肝細胞起重要作用,同時NO對白細胞粘附的抑制也參與這一過程。[19]45

總之,NO是一把雙刃劍,在病理和生理過程中起著重要的作用。NO既有肝保護作用,又有肝毒性作用,臨床上應盡量發揮其有利作用,注意控制其負面作用。

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責任編輯：曉 晟

R575

A

1671-8275(2014)01-0124-03

2013-10-20

趙莉萍(1976-),女,安徽淮北人,淮北職業技術學院醫學系講師。研究方向：內科疾病。