一氧化氮和內皮素的生理病理辨證關系

王衛明,于佳慧(綜述),樊官偉(審校)

(天津中醫藥大學 天津市現代中藥重點實驗室,天津 300193)

一氧化氮和內皮素的生理病理辨證關系

王衛明,于佳慧(綜述),樊官偉※(審校)

(天津中醫藥大學 天津市現代中藥重點實驗室,天津 300193)

摘要：內皮因子一氧化氮(NO)、內皮素(ET)在心血管、炎癥等領域都得到了較為深入的認識，但少有綜合動態分析，更鮮有深入剖析其在不同疾病及在疾病的不同階段的病理生理變化。NO、ET及內皮細胞在生理狀態下對維持血管、心臟、血液、血管平滑肌等器官和組織的正常功能起重要作用，并在病理代償功能中扮演重要角色，且其各亞型作用不盡相同，NO和ET是相互聯系對立統一的，其在身體的各種狀態下維持一定水平的動態平衡對機體的內平衡非常關鍵。

關鍵詞：一氧化氮；內皮素；心血管

一氧化氮(nitric oxide,NO)、內皮素(endothelin，ET)是維持血管基礎張力的主要活性物質，對心血管系統的生理功能、病理性代償、病理損傷、炎癥反應過程均有不同的影響。以NO為主的血管舒張因子(還包括前列環素)和以ET為主的血管收縮因子(還包括血栓素2、前列腺素H2及腎素-血管緊張素系統的成分等)兩方面既相互對立又相互聯系，共同維持血管及血液等內環境的平衡。其在心血管疾病、腫瘤及炎癥過程中含量的變化需根據疾病發展的階段客觀判斷，不能一味地單獨以此作為疾病進展的指標，更不能在病理生理規律沒有充分認識的情況下盲目干預其活性。現就NO和ET分泌的生理病理機制綜述如下。

1內皮細胞概述及NO和ET的生理功能

內皮細胞襯貼于血管內表面，為扁平鱗狀細胞呈梭形、多角形或鵝卵石形，維持正常的血液流態，具有感知和反應能力。其功能有：維持血管結構及張力、調節血管細胞生長、調節抗凝及纖溶系統、介導炎癥與免疫、調節白細胞與血小板在血管內皮黏附、調節脂質氧化、調節血管通透性。組建復雜的血管網絡在眾多生物體中發生，通過幾個形態演變過程如血管發生、血管形成和血管重構，來自胚胎多能干細胞和誘導性多能干細胞的內皮細胞可分化為動脈、靜脈和毛細血管，因此內皮細胞能在臨床中應用[1]。各種危險因素,包括脂質代謝異常、氧化型低密度脂蛋白、凝血酶活化纖溶抑制劑、炎癥反應、氧化應激、高血糖、血管緊張素Ⅱ、高同型半胱氨酸血癥以及血流動力和血管應力引起的機械損傷和內皮細胞抗體、煙草中的多環芳烴、內源性和外源性毒物、鈣磷代謝異常等都可以造成內皮功能障礙引發動脈硬化[2]。NO是內皮細胞產生的可透膜的小分子物質，介導許多生理活動。它是在許多生理和病理生理情況下產生的一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)的三個亞型：內皮型NOS(endothelial NOS，eNOS)、神經元型NOS(neuronal NOS，nNOS)和誘導型NOS(inducible NOS，iNOS)。eNOS具有阻滯血小板聚集、白細胞黏附、血管平滑肌細胞增殖的作用。nNOS主要存在于神經細胞，調節中樞神經系統內NO濃度，此型NO作為一種神經遞質具有重要的生理作用。iNOS亞型由幾種細胞(包括巨噬細胞、平滑肌細胞)內的促炎介質如內毒素、細胞因子和細菌產物產生。氧化應激條件下能夠導致iNOS蛋白基因轉錄的表達[3]。ET是內皮細胞分泌的一種活性物質可分為 ET1、ET2、ET3 三種亞型，有兩個G蛋白受體：ETA受體和ETB受體。ET參與多種生理病理過程包括：腫瘤的發生、創傷愈合，甚至神經傳遞[4]。ET可引起血管收縮，而且受各種體內外環境的影響，Loria等[5]證實幼年的應激抑制ET受體的表達，在成年大鼠中增強急性應激導致的血壓升高反應，ET受體阻滯顯著減弱急性空氣噴射壓力誘導的血壓升高反應。這些都是ET應對外部刺激和自身功能改變的代償功能。ET能促進血管內皮細胞、血管平滑肌細胞、纖維原細胞的增殖，是一種促有絲分裂劑[6]。

2NO和ET的病理代償作用

2.1NO的代償作用正是由于以上所提及NO的生理功能，其對缺血/再灌注損傷、高血壓等病理生理發展變化中具有顯著的代償作用。Williams等[7]在幾個實驗中檢測到NO在心肌缺血早期就出現了，并證實了其在缺血心肌中的調節作用，NOS抑制劑左旋精氨酸甲酯在缺血/再灌注損傷實驗中被證實具有增加梗死面積的作用，證實NOS及NO對缺血/再灌注損傷具有保護作用。在臨床中也證實NO與NOS具有代償性保護作用，蔡乙明等[8]檢測到高血壓組患者血漿NO與NOS活性水平明顯降低，表明高血壓患者存在基礎狀態下的NO生成缺陷。謝克儉等[9]發現單純原發性高血壓患者血清NO明顯降低，合并左心室肥厚者更低，且與左心室質量指數負相關，表明NO的異常合成、釋放參與了單純原發性高血壓和左心室肥厚的發生、發展。NOS的各個亞型在缺血的每個階段中扮演不同的角色，Bolli等[10]證實在缺血調節的早期NO的來源是eNOS，原因是非選擇性阻滯劑左旋精氨酸甲酯阻滯了早期階段的缺血調節，但選擇性的iNOS阻滯劑S-甲基異硫脲在此階段無效。在晚期階段的缺血調節中Guo等[11]證實在小鼠與心肌iNOS上調有關，而eNOS仍然沒有改變。Bir等[12]證實eNOS被激活后釋放NO，通過蛋白激酶A/eNOS信號通路調控平滑肌細胞和內皮細胞的增殖，促進內皮祖細胞的遷移和存活，介導新血管形成，為缺血性血管新生提供了一個可用的靶點。外源性的N劑對缺血/再灌注損傷具有保護作用，Ingram 等[13]證實在缺血前施以低劑量的亞硝酸無機鹽NaNO2能夠預防心臟舒張功能降低保護心臟減輕缺血/再灌注損傷。

2.2ET的代償作用ET的代償作用主要表現為促進周圍組織增生、促進血管形成、促進心肌代償性肥厚、維持一定的血管張力，其三個亞型中以ET1為主。ET1通過內皮素轉化酶由bigET轉化而來，外源性地施以大劑量的bigET能夠顯著改善左心室功能指標，研究者認為其機制是bigET轉化的ET優先結合ETB受體作用于心臟局部而發揮有益功效[14]，證實了ET在缺血/再灌注中的代償作用。在臨床中，缺血前預先給予ET1對心臟具有保護作用，ET1的心臟保護作用可能與內皮素ETA受體介導的蛋白激酶C和線粒體上ATP-敏感性K+通道的激活有關[15]，而預先給予受體激動劑(S6c)也可減小缺血大鼠心肌梗死的面積和抑制缺血性心律失常的發生，提示ETB受體可能也參與了心臟保護作用[16]。實際上心肌肥厚是高血壓、心肌梗死、心力衰竭、先天性心臟病等許多心血管疾病通過ET介導的基本代償反應。ET1通過提高心肌細胞內鈣離子濃度活化c-jun、c-fos等基因表達、增強心肌收縮力、激活交感及腎素-血管緊張素-醛固酮系統活性等機制促進心肌肥厚的進展[17]。在失血性休克早期ET升高使得外周血管收縮使更多的血液參加全身循環[18]，也是ET的代償作用之一。在生理狀態下和疾病的代償過程中血管維持一定的張力，保障全身器官組織的灌流ET起了重要作用[19]。在高原反應中缺氧早期的肺血管收縮及肺通氣量增加使得肺通氣血流比例增加，在一定程度上能抵消動脈血氧含量的降低，有利于機體對缺氧環境的適應。ET1在低氧環境下分泌的增加主要發生在肺循環血管，并導致肺動脈壓增高，與體循環及收縮壓的增高也有正相關性[20]。

3NO和ET的病理損傷作用

3.1NO的病理損傷作用NO雖在心肌缺血保護作用中發揮了重要作用，但參與了缺血/再灌注損傷。NO關于參與缺血/再灌注后期損傷加重的機制目前報道的很多，最普遍報道的是自由基形成現象：NO 與超氧陰離子快速結合反應生成過氧亞硝基(ONOO-) ；NO與細胞內的一些還原酶(轉鐵蛋白、核苷酸還原酶等)結合，生成 OH-，抑制線粒體電子傳遞鏈及DNA合成，造成細胞能量缺乏而死亡。NO直接參與中性粒細胞、淋巴細胞和巨噬細胞的細胞毒性作用，推動炎癥的發展，加重心肌損害，以及使心肌細胞內鳥苷環磷酸水平增加、心肌內Ca2+濃度下降、抑制心肌的收縮功能[21]。iNOS的過度產生還造成心肌梗死后心肌瘢痕過度生成[22]。急性肺損傷的炎癥反應中，早期高濃度的NO通過抑制核因子JB移位，降低iNOS的活性，抑制不同類型細胞的凋亡，減少炎性細胞因子的產生，而低濃度的NO或晚期則促進炎癥反應的發展，加重組織損傷[23]。與此相似，持續低濃度的NO可以促進腫瘤的生長；高濃度NO則通過產生細胞毒性，誘導細胞凋亡而抗瘤[24]。NO在出血性休克時明顯升高，是由于休克時單核細胞被激活，進一步激活NOS使得NO升高，另外休克導致胃腸功能紊亂產生腸毒素也使得NO水平升高，從而引起休克低血壓、低外周阻力和低血管反應性[18]。

3.2ET的病理損傷作用ET是多個生理病理過程的重要介質，包括心血管疾病、肺臟疾病、腎臟及其他系統[4]。利用血管內皮性ET1基因敲除的小鼠進行研究證明了血管內皮性ET1除了促進血管收縮和細胞增殖的作用外，還有促進血管炎癥和新生血管形成方面的作用，證實了ET1對動脈粥樣硬化的促進作用[25]。ET具有升壓作用，而且是通過與血管緊張素Ⅱ相互作用發揮其升血壓效應的[26]。在冠狀動脈旁路移植術后皮下動脈中ET升高，其受體在血管平滑肌中升高，這些因子和受體在缺血性疾病的病理病機中發揮重要作用[27]。早期冠狀動脈粥樣硬化用ETA受體拮抗劑長期治療(6個月)冠狀動脈微血管內皮功能改善，證明了內源性內皮素系統在早期冠狀動脈粥樣硬化中的調節作用[28]。ET對心率有影響，ET1通過ETA受體介導致心律失常，而ETB降低交感神經活性，減少心律失常發生[29]。ET在慢性阻塞性肺疾病的發病中既是被誘導的因子又是誘導加劇的因素，在急性加重期患者腦鈉肽和ET水平顯著高于健康對照組[30]。直接拮抗ET受體無論是在臨床前還是在臨床研究中證明對肺動脈高壓的治療都是有效的[31]，消除ET1的活性證實對肺動脈高壓也是有效的[32]，這些都證實了ET在肺動脈高壓病理病機中的作用。在慢性腎病中觀察到ET1隨著腎功能的降低而逐步水平升高[33]。

4ET與NO的相互作用

ET與NO是在體內一對相互聯系的對立統一體，兩者相互作用的關系較為密切，ET可通過增加鈣內流、促進內源性NO釋放，介導血管擴張作用，NO不僅可通過內皮細胞生成的環磷鳥嘌呤核苷在ET基團表達水平抑制ET的合成和釋放，還可以影響高劑量ET的反應性[34]。消除NO的活性使得ET1的作用不能得到緩和導致血管收縮，最終導致血管重構和心功能障礙[35]。但ETA受體和ETB受體效應也是對立統一的，兩者在血管平滑肌細胞中均介導血管收縮，而ETB受體亞型在內皮細胞中誘導血管舒張和ET1清除[29]。因此，身體各種狀況中維持其一定水平的動態平衡是機體內平衡的關鍵。

目前所知針對內皮因子的藥物有：NO供體型藥物、NO合酶抑制劑、ET受體拮抗劑。更加以上分析調節ET和NO失衡為目的的藥物應遵循以下原則：①要針對內皮因子的各個目標亞型；②藥物要更具有靶向效應；③在應用過程中根據具體病情變化隨時調節方案。另外，篩查具有多靶點、多效應、雙向調節作用的中藥不失為一種良策，在此過程中既要重視具有內皮活性的單體的搜尋，更應重視多組分的協同甚至相反相成的協同功效。

5小結

NO具有阻滯血小板聚集、白細胞黏附、血管平滑肌細胞增殖等作用，以及ET應對外部刺激和自身功能改變的代償功能及促進血管內皮細胞、血管平滑肌細胞、纖維原細胞的增殖作用；NO和ET在心血管等疾病狀態下具有代償作用，代償作用的NO和ET又可導致各種病理反應。深入探討NO和ET的相互作用具有一定意義。

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The Dialectical Opinion of Pathological and Physiological Changes of Nitric Oxide and the EndothelinWANGWei-ming,YUJia-hui,FANGuan-wei.(TianjinUniversityofTraditionalChineseMedicine,TianjinKeyLaboratoryofModernChineseMedicine,Tianjin300193,China)

Abstract:The nitric oxide(NO) and the endothelin(ET) of endothelial factor have been well recognoized in the field of cardiovascular,inflammation and so on,however,comprehensive and dynamic analysis is still rare,while deep exploration of their roles in the pathophysiological changes of different diseases/stages of a disease.NO and ET are important in the physiological state to maintain the normal function of the organs/tissues of blood vessels, heart,sanguis,vascular smooth muscles,playing a great role in the function of pathological compensatory respectively,and different subtypes have slightly different functions.NO and RT are both opposite and united,the relationship is of critical importance to keep dynamic equilibrium to some extent, and is the key to internal balance.

Key words:Nitric oxide; Endothelin; Cardiovascular

收稿日期：2014-12-30修回日期：2015-04-14編輯：相丹峰

基金項目：國家自然科學基金(81273993)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.22.006

中圖分類號：R318.11

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)22-4048-04