一氧化氮與紅細胞的相互作用

摘要： 一氧化氮（nitric oxide，NO）是一種新型的具有很強生物學活性的細胞信使分子，其主要生物學效應為血管舒張。血管內皮細胞產生的NO能透過紅細胞膜作用于血紅蛋白。紅細胞變形性主要決定于細胞比容，細胞幾何形狀及細胞膜的粘彈性。據報道，庫血紅細胞變形性及NO含量均下降。NO與紅細胞血紅蛋白（Hb）的相互作用可能影響紅細胞膜骨架結構，從而影響紅細胞變形性。研究顯示NO對紅細胞變形性具有濃度依賴性的調節作用。

關鍵詞：血液流變學；紅細胞變形性；一氧化氮

一氧化氮（nitric oxide，NO）是一種自由基（NO·）性質的氣體分子。它性質活潑，難溶于水，易溶于脂肪，極易透過細胞膜而擴散進入靶細胞，與其他物質基團快速結合而發生化學反應。有些反應可使NO性質穩定，另一些反應（如氧氣、超氧陰離子）可使NO快速滅活，形成其他自由基，如過氧亞硝基陰離子（ONOO-）[1]。紅細胞是血液的主要有形成分，被證明持續含有NO及其代謝產物。NO及其代謝產物的相對濃度和它們精確的化學性質都能影響細胞的氧化還原狀態[2]。血管內皮細胞產生的部分NO能夠彌散穿過紅細胞膜，并與氧合血紅蛋白結合形成硝酸鹽和高鐵血紅蛋白，或與血紅素形成亞硝酰血紅蛋白，或與血紅蛋白（Hb）中保守的β93Cys殘基（Hbβ93Cys）形成S-亞硝基血紅蛋白（SNO-Hb）[3～5]。

1 NO的生物學作用及其合成

1.1 NO的血管舒張作用 近十多年來的研究[6，7]已經明確了NO的三大作用：內皮細胞依賴性血管舒張作用、神經遞質作用和細胞介導的免疫反應。Ignarro[6]認為：NO在人體四個重要生理過程（血管緊張度調節、凝血過程、炎癥反應和氧化作用）中都能提高積極作用，消除消極作用；在NO的諸多作用中，又以血管舒張作用最為重要，NO可舒張和擴張血管以確保心臟的足夠血供。NO的氧化損傷[8，9]值得關注：NO作用于鐵蛋白，影響細胞呼吸及能量代謝；參與過氧化脂質的形成，加速過氧亞硝基陰離子（ONOO-）及羥自由基（OH·）等氧化劑的生成，OH·是介導細胞損傷的重要途徑；ON-則可迅速使細胞膜脂質過氧化，并進一步抑制上皮細胞的離子通道，引起細胞損害。

1.2 NO的生物合成 據報道[3～5]，生物體內的血管內皮細胞、神經細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、肝細胞等多種細胞均可合成NO，其中又以血管內皮細胞最為重要。NO產生于L-精氨酸末端，反應需要一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）的催化，反應式為：L-精氨酸+NADPH（還原型輔酶Ⅱ）+O2→瓜氨酸+NO+NADP+（輔酶）。紅細胞能夠表達誘導型一氧化氮合酶（NOS2或iNOS）和內皮型一氧化氮合酶（NOS3或eNOS），因此有能力合成NO[10]。所以，體內紅細胞具備兩種來源的NO[10]：一種是血管內皮細胞合成并彌散到血流中的；一種是紅細胞本身合成的。

2 一氧化氮與紅細胞的相互作用

Kang[11]等認為正常人的紅細胞能表達iNOS和eNOS，但是它們不具備催化活性，但是研究結果證明iNOS可能影響紅細胞變形性的維持。Petrov等[10，14]認為紅細胞上存在鳥氨酸環化酶，提示NO的合成可能調節紅細胞的生理學活性，而細胞外和細胞內的一氧化氮都能對細胞起作用。近年來的研究[10，12，13]都表明NO能夠影響紅細胞變形性，而且在某個臨界濃度，起到了維護細胞力學性狀的作用。因此NO被稱為正常紅細胞變形性的\"調節器\"。Bor Kucukatay M等[10]將紅細胞分別和NO合酶抑制劑、NO供體（SNP、DETA-NONOate）、NO前體（L-精氨酸）、可溶性鳥氨酸環化酶抑制劑及一種鉀通道阻滯劑（TEA）一起孵育1小時后，測定不同切應力下的紅細胞變形性。超過閾濃度的NO合酶抑制劑顯著的降低紅細胞變形性，而最佳濃度的NO供體能夠增加紅細胞變形性。NO供體以及NO前體L-精氨酸和鉀通道阻滯劑能夠逆轉NO合酶抑制劑的作用。同樣，鳥氨酸環化酶抑制作用能夠降低紅細胞變形性，而NO供體（SNP，DETA-NONOate）能夠逆轉這種效應。這些結果表明NO對紅細胞變形性具有調控作用。

被一氧化氮合酶抑制劑損傷的紅細胞變形性能夠被兩種不同化學結構的NO供體所恢復，排除了NO供體本身的影響，同時發現NO對紅細胞變形性有雙相性影響。紅細胞變形性在給予的某個濃度時達到最大化，取決于特異性一氧化氮共體所釋放的NO濃度；高于這個濃度，變形性受損。因此，NO的臨界濃度對于正常紅細胞變形性的維持作用具有決定性意義，高于臨界濃度就會降低紅細胞變形性[13，14]。這種雙相性作用的原因暫時還不能確定，可能跟高濃度NO或它的代謝物誘導的病理生理學作用有關，例如氧化損傷。NO對紅細胞變形性的影響機制尚不明確。以前的理論[10]認為NO的作用是由可溶性鳥氨酸環化酶產生的cGMP誘導的。可溶性鳥氨酸環化酶抑制劑損傷紅細胞變形性，支持鳥氨酸環化酶在紅細胞變形性調節途徑方面的作用。但這個作用卻是有所保留的，因為NO供體對紅細胞變形性的影響存在劑量依賴性。如果cGMP是NO作用的唯一調節因素，那么鳥氨酸環化酶抑制劑導致的紅細胞變形性下降就不會被NO供體所逆轉。因此，NO對紅細胞變形性的作用除了可溶性鳥氨酸環化酶部分介導之外，還存在其他機制，可能是由紅細胞骨架蛋白的S-亞硝基化所誘導，這還有待進一步研究。

3 展望

NO與紅細胞的相互作用導致紅細胞生理功能的改變，給臨床輸血治療帶來安全隱患。而NO對紅細胞變形性的調節作用卻為此提供了新的研究方向。探索NO調節紅細胞變形性的機制，利用NO改善紅細胞的變形性，進而提高臨床輸血的療效，并為臨床疾病治療手段提供新的思路，這值得進一步研究和臨床實驗證明。

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