一氧化氮在肝脏疾病中的作用及机制

赵莉萍

(淮北职业技术学院医学系,安徽淮北 235000)

一氧化氮在肝脏疾病中的作用及机制

赵莉萍

(淮北职业技术学院医学系,安徽淮北 235000)

一氧化氮(NO)在生物体内有多种生理和毒性作用。大量研究表明：NO参与各种原因引起的肝脏疾病,且呈现双重作用。多数学者认为高浓度的NO可促进肝脏损伤,机制与促进脂质过氧化、线粒体损伤,抑制蛋白、糖原合成等有关;而低浓度的NO具有肝保护作用,机制与抑制MPT和细胞凋亡,抑制中性粒细胞聚集,改善肝脏微循环等有关。

一氧化氮;肝脏疾病;作用;机制

一氧化氮(NO)既具有细胞毒性效应器作用、参与组织损伤和病变的诱发及增强因子,又是生物体重要的细胞信号调节分子和免疫应答调节分子,参加正常的生理功能。NO是由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸(L-Arg)脱胍基而产生的。NOS分为神经型NOS(n NOS)、内皮型NOS(eNOS)和诱导型NOS(iNOS)三种类型。肝组织中主要有eNOS和iNOS两种类型,其中eNOS是生物本身所固有的,其活性依赖于钙离子及钙调蛋白,经免疫学刺激后诱导瞬间释放NO,参与多种重要的生理功能。而iNOS活性不依赖于钙离子及钙调蛋白,由内毒素及细胞毒素等诱导产生并持续释放NO,在肝细胞坏死过程中可能起某种损害因子的作用。[1]75关于NO在肝脏疾病中的作用报道不一,近年研究者认为NO既有细胞保护作用,又有细胞毒性作用。本文对NO在多种肝脏疾病中起到的作用及其发生机制进行简要综述。

1 NO在肝损伤中的损害作用

多数研究认为NO具有肝毒性作用,Billiar等以痤疮杆菌/脂多糖(LPS)诱导的小鼠急性肝坏死模型发现NO的变化与肝损伤的程度相平行。[2]567其在肝缺血再灌注损伤、酒精性肝病、肝硬化等肝损伤等中起促进作用[3]57。研究还认为起毒性机制可能与下列因素有关。

1.1 NO促进脂质过氧化

研究发现非甾体抗炎药诱导的急性肝损伤中,NO水平明显升高,应用NOS抑制剂可改善肝脏损伤程度,并且NO水平变化趋势与血浆丙二醛(MDA)变化一致,而超氧化物歧化酶(SOD)活性则随NO的增减而呈现相反变化,提示NO可能通过促进脂质过氧化引起肝细胞损伤。[4]150活性氧、超氧阴离子等自由基可促进脂质过氧化物MDA等物质产生,进而对肝细胞造成损伤。NO也是一种有很强毒性的自由基,大量NO破坏了NO与O-2间的平衡,生成氧化性更强的过氧化亚硝酸阴离子(ONOO-),ONOO-降解为自由基OH-、NO-2,引起细胞膜的多不饱和脂肪酸及胆固醇氧化,并氧化SOD及谷胱甘肽(GSH)等,加重氧化应激程度。由此可见NO放大了O-2的氧化损伤效应,是氧化应激损伤的重要因素之一。另外,NO还可抑制肝脏蛋氨酸腺昔转移酶活性导致GSH合成障碍,降低谷胱甘肽过氧化物酶的活性,促进脂质过氧化物积聚。[5]328而线粒体内产生的脂质过氧化物则能通过诱导线粒体MPTP开放导致严重后果。[6]513

1.2 NO抑制肝细胞蛋白质合成

研究发现NO可抑制肝细胞蛋白质的合成,多种急慢性肝损伤时NO对肝细胞内蛋白质合成起抑制作用。用LPS刺激一起培养的鼠枯否细胞和肝细胞,结果发现,加入左旋精氨酸时NO水平明显升高,而肝细胞内总蛋白合成减少。其机理被认为内毒素刺激肝巨噬细胞或枯否细胞,释放多种细胞因子如IL-1等,促使肝细胞NOS表达产生大量NO,NO抑制肝细胞线粒体呼吸链中的复合物Ⅰ、Ⅱ和某些酶的活性,蛋白质合成减少,说明NO是抑制肝细胞蛋白质合成的调节剂。[7]109,[8]195

1.3 NO与糖代谢障碍

有研究认为NO可抑制肝细胞的糖代谢,将肝细胞与IL-1等和LPS共同培养,结果发现NO合成增加而葡萄糖产量显著下降,加入NOS抑制剂可改善这种现象,提示NO可抑制肝细胞糖代谢促进肝细胞损伤[9]20。外源性NO也可抑制肝细胞葡萄糖合成,并呈现浓度依赖,其机制被认为是NO与琉基结合后,抑制了糖异生过程中3-磷酸甘油醛脱氢酶的活性。[10]621另有研究发现NO还可抑制三羧酸循环中多顺乌头酸酶等的活性,降低电子传递链中细胞色团的活性,进而抑制肝糖原异生[9]20。顺乌头酸酶是三羧酸循环重要的酶之一,核糖核苷酸还原酶是合成DNA的限速酶,这些酶的活性呈铁依赖性,NO与铁结合抑制两种酶的活性,导致能量代谢障碍,DNA合成也受到抑制。

1.4 NO促进线粒体损伤

线粒体是细胞的能量合成场所,介导细胞的生和死。在肝移植手术鼠模型中,随着肝细胞内iNOS及NO水平升高,线粒体ATP酶及NADPH酶活性下降,提示NO与线粒体损伤有关。[11]295现在公认为诱导氧化应激反应的活性氧及活性氮是细胞线粒体通透性转变(MPT)的诱导剂。MPT表现为线粒体肿胀,氧化磷酸化以及线粒体膜的转化孔(PT)形成,线粒体膜电位的下降,ATP合成减少,能量生成不足,线粒体功能障碍,最终导致细胞发生凋亡坏死。也有研究认为NO与O-2结合形成的ONOO-,通过氮化修饰重要蛋白,改变信号途径,引起线粒体呼吸抑制,直接和间接介导了NO的细胞毒性效应。[3]58

1.5 NO促进肝细胞凋亡

细胞凋亡参与多种肝脏疾病的发病过程,是肝细胞损伤的重要机制之一。将鼠肝枯否细胞和肝细胞一起孵育,脂多糖激活后可促进孵育的肝细胞凋亡,iNOS抑制剂氨基胍可以改善半数以上的细胞凋亡。[12]428另有实验[13]1203发现大剂量外源性NO供体可引起胎肝细胞凋亡,以上均提示NO促进肝细胞凋亡。NO通常把线粒体作为其靶标作为启动凋亡的方式之一,氧化剂过亚硝酸盐存在时,不可逆性地引起线粒体膜运输通道(PT)开放,线粒体内细胞色素C(CytC)、凋亡诱导因子及caspas酶原释放,引起Caspase级联反应,进而促进肝细胞凋亡。[3]59大量文献报道NO通过增加MPT或降低细胞色素氧化酶活性使CytC水平增高,加速细胞凋亡。[14]235

NO还通过抑制线粒体呼吸链,与过氧化物反应生成ONOO-,诱导巯基氧化及脂质过氧化损伤,破坏线粒体内的DNA促进细胞凋亡。

2 NO在肝损伤中的保护作用

近来的研究也有倾向认为NO具有肝保护作用。研究发现提供左旋精氨酸促进NO生成,可减轻缺血再灌注引起的肝损伤,有报道认为NO可促进原位肝移植术后患者肝功能的恢复,减轻肝纤维化形成,对LPS介导的肝损伤起保护作用。[3]60,[15]339NO的细胞保护作用可能和下列因素有关：

2.1 NO抑制线粒体通透性转变(MPT)

在缺血再灌注肝损伤实验中应用NO供体,发现NO具有肝保护作用,并认为其保护机制可能与其激活鸟甘酸还氧化酶,提高细胞内cGMP含量,激活PKG,最终抑制线粒体PT孔,抑制MPT,减少肝细胞出现再灌注后死亡。[15]339

2.2 NO抑制细胞凋亡

NO对细胞凋亡具有双重影响,许多学者认为NO处于高表达时促进细胞凋亡,低度或中等程度表达时则在细胞凋亡中起保护作用。低浓度的NO能够通过改变MPT,使Caspase酶S-硝基化,抑制其活性,凋亡信号无法释放进而阻断细胞凋亡过程[12]427。有实验[16]1560发现NO可通过抑制Caspase29凋亡小体的聚集而削弱细胞凋亡效应。Dodd F等认为低浓度NO通过促进抗凋亡基因BCL-2蛋白表达而抑制细胞凋亡。[17]630另外NO通过诱导保护蛋白热休克蛋白70的表达,在肿瘤坏死因子诱导的肝细胞凋亡中发挥保护作用。[18]1402

2.3 NO与血流动力学

现已明确NO是一种内源性血管扩张剂,可调控肝动脉的血流阻力,对于维持肝窦状隙灌注起重要作用。有研究发现NOS抑制剂L-NAME等可减少肝窦的血流,促进内毒素诱导肝微血管炎症,导致微循环障碍。[9]20在各种炎症刺激后内皮素B1受体(ETb)上调,由eNOS产生的NO作为内皮素衍生性松弛因子,抑制内皮素ET的合成,对抗其缩血管作用。NO除了对抗ET作用外,还降低血管对体内缩血管物质的反应,对抗肝内星性细胞活化后的血管收缩效应,以维持肝脏微循环。[1]76

2.4 NO与炎症细胞

在炎症或氧化应激后中性粒细胞积聚可促进肝细胞损伤,NO通过改变黏附分子CD11/CD18、选择素及细胞间粘附分子的表达,有效调节抑制中性粒细胞及血小板黏附聚集,改善内皮细胞损伤。在大鼠肝缺血再灌注期外源性L-精氨酸产生的NO参与微血管的调节,对维持早期窦状隙血流、保护肝细胞起重要作用,同时NO对白细胞粘附的抑制也参与这一过程。[19]45

总之,NO是一把双刃剑,在病理和生理过程中起着重要的作用。NO既有肝保护作用,又有肝毒性作用,临床上应尽量发挥其有利作用,注意控制其负面作用。

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责任编辑：晓 晟

R575

A

1671-8275(2014)01-0124-03

2013-10-20

赵莉萍(1976-),女,安徽淮北人,淮北职业技术学院医学系讲师。研究方向：内科疾病。