一氧化氮合酶與門脈高壓高動(dòng)力循環(huán)

1、一氧化氮合酶與門脈高壓高動(dòng)力循環(huán)    關(guān)鍵詞： 一氧化氮合酶(NOS) 門脈高壓  門脈高壓癥高動(dòng)力循環(huán)的主要特征是全身血管擴(kuò)張、低血壓、心率增加、全身血管阻力降低和組織血流量增加。這種改變常在內(nèi)臟循環(huán)特別是門靜脈循環(huán)改變的基礎(chǔ)上發(fā)生。雖然高動(dòng)力循環(huán)可在一定程度上保證組織灌注，但長期高心輸出量易致心肌功能受損，而低血壓狀態(tài)最終導(dǎo)致臟器灌流不足，從而產(chǎn)生各種病理生理效應(yīng)。這可能是肝硬化門脈高壓癥時(shí)多器官損害的原因1。近年的臨床和實(shí)驗(yàn)研究均發(fā)現(xiàn)一氧化氮(NO)產(chǎn)量增加在門脈高壓高動(dòng)力循環(huán)的血管擴(kuò)張中起作用2。NO過多產(chǎn)生是原生

2、型一氧化氮合酶(cNOS)或誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)增加所致，目前仍有爭(zhēng)論。 一、NO與NOS NO是由L-精氨酸和氧分子經(jīng)NOS催化合成的，它是一種半衰期僅幾秒鐘的小分子活性介質(zhì)，所以一經(jīng)合成，它只能以自分泌或旁分泌形式發(fā)揮作用。血液中的NO可迅速被血紅蛋白作用而失活，并轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀荒I臟清除的硝酸鹽/亞硝酸鹽(NO-2/NO-3)。NO作用于血管平滑肌細(xì)胞可溶性鳥苷酸環(huán)化酶，由GTP生成cGMP，cGMP水平的升高可刺激cGMP激酶，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度下降，從而使血管平滑肌松弛、血管擴(kuò)張。NOS按功能可分為二類，cNOS和iNOS，前者在細(xì)胞處于生理狀態(tài)下即有表達(dá)，是鈣離子依賴的酶；而

3、后者則在受細(xì)胞因子等刺激后呈誘導(dǎo)性表達(dá)，它一旦合成，其活性不依賴于鈣離子。根據(jù)細(xì)胞和組織來源，cNOS又分為神經(jīng)元型NOS(bcNOS)和內(nèi)皮型NOS(ecNOS);iNOS則主要位于巨噬細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞等。編碼bcNOS、ecNOS和iNOS的基因分別位于12、7和17號(hào)染色體3。 二、iNOS和高動(dòng)力循環(huán) 自從Va-llance和Moncada提出肝硬化門脈高壓癥時(shí)NO導(dǎo)致高動(dòng)力循環(huán)的假說以來，人們研究了門脈高壓癥的患者和門脈高壓動(dòng)物模型，以期進(jìn)一步證實(shí)這一假說。但迄今為止，尚存在著矛盾的結(jié)果。該假說的要點(diǎn)是肝硬化門脈高壓癥時(shí)消化道中的內(nèi)毒素進(jìn)入血液循環(huán)，并可刺激細(xì)胞因子的產(chǎn)生，內(nèi)毒素

4、和細(xì)胞因子均可誘導(dǎo)iNOS過多合成NO4。許多實(shí)驗(yàn)提示了內(nèi)毒素和細(xì)胞因子的作用。當(dāng)正常人體被注射內(nèi)毒素后，導(dǎo)致血壓降低以及心輸出量的增加，而腫瘤壞死因子(TNF-)則導(dǎo)致強(qiáng)烈的血管擴(kuò)張和高動(dòng)力狀態(tài)5。有報(bào)道提示肝硬化患者升高了的內(nèi)毒素和白介素-6(IL-6)與肝硬化的嚴(yán)重程度直接相關(guān)6，7，并且血漿IL-6濃度與全身血管阻力呈負(fù)相關(guān)7。此外，門脈高壓大鼠用抗TNF-抗體后可改善其高血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)8。有許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接顯示了iNOS的作用。例如，有研究發(fā)現(xiàn)人酒精性肝硬化時(shí)對(duì)血管收縮劑的反應(yīng)性降低，iNOS在其中起作用9；在肝硬化大鼠的主動(dòng)脈和腸系膜動(dòng)脈中，不但有iNOS的增多，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物iNOS

5、 mRNA也增多10。另外，還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在門脈高壓大鼠的食管粘膜中iNOS mRNA也顯著增加11。有作者用氨基胍后，可改善門脈高壓鼠的高動(dòng)力循環(huán)綜合征12，而氨基胍是一種iNOS的選擇性抑制劑13。還有作者發(fā)現(xiàn)門脈高壓鼠動(dòng)脈環(huán)在內(nèi)皮層去除之后，動(dòng)脈環(huán)對(duì)血管收縮劑的低反應(yīng)性仍得以持續(xù)14。這一結(jié)果提示iNOS參與了該反應(yīng)，因?yàn)檠鼙谥衏NOS主要位于內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)，而iNOS主要在平滑肌細(xì)胞中表達(dá)。再者，由于iNOS在內(nèi)皮細(xì)胞中也可有表達(dá)15，所以雖有研究發(fā)現(xiàn)肝硬化大鼠動(dòng)脈對(duì)縮血管物質(zhì)的低反應(yīng)性是內(nèi)皮依賴的16，也不能排除iNOS的作用。由于門脈高壓癥時(shí)門體分流和肝臟網(wǎng)狀內(nèi)皮系

6、統(tǒng)功能下降所致的內(nèi)毒素血癥，以及由內(nèi)毒素所刺激產(chǎn)生的細(xì)胞因子，使得iNOS被誘導(dǎo)產(chǎn)生并過多合成NO可能是高動(dòng)力循環(huán)的重要始發(fā)因素。 但是，目前有一些研究結(jié)果不支持iNOS在高動(dòng)力循環(huán)產(chǎn)生中的作用。曾有研究未發(fā)現(xiàn)肝硬化時(shí)內(nèi)毒素血癥與血漿NO代謝產(chǎn)物濃度相關(guān)17。 上述不同結(jié)果的產(chǎn)生有多方面的因素。首先，可能因?yàn)檠芯克捎玫膭?dòng)物模型不同。其次，可能因?yàn)閯?dòng)物模型形成后研究的時(shí)間不同所致。第三，可能因采用的研究方法不同所致。不同的研究方法具有不同的敏感性、特異性。例如，前已述及的Weigert等的研究檢測(cè)iNOS mRNA所采用的方法是Northern印跡法，而Morales-Ruiz18等

7、的研究同樣檢測(cè)動(dòng)脈中iNOS mRNA所用的方法是反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)法。前者未測(cè)得，而后者則檢測(cè)出iNOS mRNA的表達(dá)。這是因?yàn)楫?dāng)采用特異的探針和引物時(shí)，二種方法均可有較高特異性，但由于Northern印跡法對(duì)所抽提的總RNA有較高的要求，而PCR可使極微量的cDNA擴(kuò)增百萬倍，因此，RT-PCR法敏感性遠(yuǎn)高于前者。 三、高動(dòng)力循環(huán)與cNOS 高動(dòng)力循環(huán)的發(fā)生和發(fā)展與NO有重要關(guān)系，但cNOS在其中所起的作用與iNOS不同。生理狀態(tài)下有cNOS的表達(dá)，在高動(dòng)力循環(huán)發(fā)生后，cNOS的表達(dá)可增加，加重高動(dòng)力循環(huán)。肝硬化門脈高壓時(shí)，循環(huán)中的一些激素和肽類均增

8、多，如兒茶酚胺、雌激素、P物質(zhì)和緩激肽等15。這些激素和肽類可以使血管內(nèi)皮中的cNOS表達(dá)增加，從而使NO產(chǎn)量增加。其中最主要的是兒茶酚胺通過GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白(G蛋白)，從而上調(diào)cNOS的途徑。G蛋白是一類品種較多、介于膜受體和酶蛋白或離子通道之間的有GTP酶活性的蛋白質(zhì)，能在受體與功能蛋白之間傳遞興奮與抑制信號(hào)。G蛋白分為能刺激腺苷酸環(huán)化酶的Gs蛋白和抑制該酶活性的Gi蛋白，二者均與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合，而前者與受體結(jié)合，后者則與2受體結(jié)合。例如，去甲腎上腺素就可激活2腎上腺素能受體，通過與其偶聯(lián)的Gi蛋白，進(jìn)一步引起cNOS的變化19。最近的報(bào)道也證實(shí)了在門脈高壓大鼠的主動(dòng)脈中Gi的表達(dá)增加

9、，而Gs則無變化20。肝硬化門脈高壓時(shí)，由于門靜脈系統(tǒng)血流速度增加、血液粘度降低，導(dǎo)致血流的剪切應(yīng)力增加，這可刺激內(nèi)皮細(xì)胞中cNOS釋放大量的NO。有人研究分離的股動(dòng)脈，發(fā)現(xiàn)增加剪切應(yīng)力可使NO釋放增加57倍21；另有研究顯示：剪切應(yīng)力增加可提高人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中的cNOS mRNA水平22；還有報(bào)道在人的內(nèi)皮cNOS基因5端啟動(dòng)子有對(duì)剪切應(yīng)力的反應(yīng)成分23。提高剪切應(yīng)力可使血管收縮反應(yīng)減弱，這是由于cNOS表達(dá)增加，釋放NO增多，這一途徑也是通過Gi蛋白所介導(dǎo)的24。此外，有人認(rèn)為在肝硬化時(shí)缺乏內(nèi)源性的NOS抑制劑也可能在其中起作用25，而低氧等其他刺激也可使cNOS表達(dá)增多3。參

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