回顧性eNOS-NO通路作用機制

張文玉 楊慧 閆子璇

摘要：本研究旨在回顧eNOS-NO通路作用機制的發生發展，探討eNOS-NO通路在缺血再灌注中相互作用機制。為以后探討eNOS-NO通路在壓力性損傷中作用機制奠定研究基礎。

關鍵詞：缺血再灌注;一氧化氮;平滑肌細胞;血管

缺血再灌注損傷（Ischemia reperfusion injury，IRI），是指組織不僅在缺血時發生缺血缺氧性損傷，而且在血流再灌注時會發生更嚴重的損傷。組織缺血缺氧一定時間后發生代謝功能障礙，一旦血液再灌注不僅不會恢復正常代謝功能，還會導致組織損傷進一步加重，表現為充血、水腫、組織功能障礙等。研究顯示，組織缺血缺氧時細胞內氧自由基大量生成，同時氧化代謝障礙，導致細胞能量來源不足，細胞膜不穩定，離子泵功能受損，引起 Na+、Ca2+向細胞內大量內流超載;組織再灌注時，復氧引起細胞內氧自由基大量生成，Ca2+超載，導致細胞膜損傷，細胞腫脹、代謝障礙，細胞發生損傷、凋亡和死亡。缺血再灌注損傷的形成及其嚴重程度與組織缺血的時間、對氧的需求程度以及側支循環形成的情況密切相關。在缺血缺氧和再灌注損傷的過程中，組織細胞的死亡主要涉及細胞主動死亡和被動死亡機制，包括凋亡和壞死兩種完全不同的方式。有學者指出組織在嚴重缺血缺氧時會導致細胞發生壞死，然而組織缺血缺氧較輕時會導致細胞發生凋亡，造成遲發性細胞死亡。早期壓力性損傷由較輕的不完全缺血再灌注損傷引起，那么通過細胞凋亡造成的組織損傷可能在早期壓力性損傷中發揮著重要的作用。有研究認為，肌細胞凋亡參與了早期壓力性損傷的形成和發展，并可能是啟動壓力性損傷發生和促使壓力性損傷不可逆發展的分子調控機制之一，但其具體機制尚不明確。

內皮型一氧化氮合酶（endothelialnitricoxidesynthase，eNOS）存在于細胞膜小凹結構中。eNOS 是一種多結構域酶，由含有血紅素、L-精氨酸、輔因子四氫生物蝶呤和還原酶等結合位點的 N 末端加氧酶結構域組成。eNOS 通過將 NADPH 衍生的電子傳遞到位于還原酶結構域的黃素中，然后轉移到位于加氧酶結構域內的血紅素，使得血紅素鐵可以結合 O并通過催化 L-精氨酸逐步合成 NO。有報道顯示，eNOS 也受到細胞內 Ca2+濃度的影響，當細胞內 Ca2+濃度升高后，可通過與鈣調蛋白相結合，使得 eNOS 活化，從而產生 NO。血管內皮細胞釋放多種活性物質，其中 NO 在心血管穩態及血管內皮功能的調節中發揮關鍵作用，包括局部血管平滑肌張力的調節、血管平滑肌細胞的增殖、動脈粥樣硬化和血管重塑的調節。

eNOS 是一種由血紅素、L-精氨酸、輔因子四氫生物蝶呤（BH4）和還原酶等結合位點的 N 末端加氧酶結構域組成的多結構域酶，廣泛分布于各部位內皮細胞上。eNOS 在內皮細胞功能的調節中起重要作用，通過產生氣體遞質 NO 進而調節血管張力和血管穩定狀態。NO 對全身血壓調節、局部血管平滑肌張力的調節、血管平滑肌細胞的增殖、傷口愈合和血管重塑的調節都發揮作用，是心血管穩態及血管內皮功能的調節中的關鍵因子。NO 合成的過程十分復雜，通常是由翻譯后修飾和蛋白質-蛋白質相互作用進行調節。eNOS 通過將 NADPH 衍生的電子與黃素和加氧酶中血紅素結合，使得血紅素鐵結合 O2，催化 L-精氨酸逐步合成 NO。有研究顯示，小凹結構中有大量 eNOS 蛋白的表達，同時在培養的牛主動脈和肺微血管內皮細胞中發現 eNOS 通過與 Cav-1 的氨基酸 82和 101 之間的支架結構相互作用與之關聯。一些研究報道，在細胞膜小凹結構中 eNOS通過與 Cav-1 支架結構域相結合，從而使得 eNOS 保持在無活性狀態。內皮細胞中Cav-1 的表達與 NO 的釋放抑制之間存在直接聯系關系。在慢性阻塞性肺病、心肺轉流和充血性心力衰竭引起的肺動脈高壓中有研究發現，NO 釋放減少可能會導致動脈高壓的發生。

有研究表明，缺氧對血管的收縮和增殖發揮重要作用，是導致動脈高壓形成的原因之一。缺氧對血管的影響可分為肺動脈平滑肌細胞收縮引起的缺氧性血管收縮和血管細胞增殖引起的血管重塑。通常認為，在缺氧環境下血管的收縮作用要先于血管細胞增殖及血管重塑，是動脈高壓病理過程的開始。動脈由內膜、中膜以及外膜三種結構組成，所對應的細胞類型分為內皮細胞、平滑肌細胞和成纖維細胞。在正常環境下，機體通過精細調節內皮細胞、平滑肌細胞和成纖維細胞三者之間的增殖和凋亡處于動態平衡狀態，使血管壁厚度保持在最佳水平。如果動態平衡被打破，可使血管壁厚度增加并最終致使血管腔閉塞，引起肺血管阻力增加，導致肺血管重塑的發生。Shimoda 等人研究發現，動脈平滑肌細胞在低氧環境下收縮是由于細胞外鈣離子的流入和細胞內鈣離子的釋放所引起的。大量研究證明，亞急性缺氧和慢性缺氧都會引起動脈平滑肌細胞內離子平衡和鈣離子穩態發生改變，從而導致細胞膜去極化、靜息狀態下鈣離子濃度升高、持續的血管收縮以及對血管收縮劑和舒張劑的電生理和鈣離子敏感度的變化等。

NO 是一種氧自由基性質的分子。正常生理情況下，通過活化一氧化氮合酶可促進 NO 的生成，NO 可通過舒張血管平滑肌使得血管內容積增大，進而降低血壓。但有報道顯示，在亞急性或慢性缺氧環境條件下，NO 增加過多，可與氧自由基結合，并產生過氧亞硝酸鹽，發揮細胞毒性作用損傷血管內皮細胞，引起肺血管內皮損傷，進而導致動脈高壓的發展。本研究通過回顧研究發現：缺血再灌注是導致壓力性損傷發生發展的關鍵機制，長期的缺血缺氧可造成NO等通路的異常，探索和研究eNOS-NO通路在壓力性損傷中的作用機制研究是非常必要的。

參考文獻

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基金項目：1、北京社會管理職業學院資助項目+SGYYB2020-1。eNOS-NO通路在壓力性損傷中的作用機制研究。

2、國家重點研發計劃項目《醫養結合支持解決方案研究》（編號：2018YFC2002400）

作者簡介：張文玉，女，北京東城人，博士研究生，雙師型講師;研究方向：基礎醫學;老年醫學;康復醫學;護理學。