一氧化氮在动脉粥样硬化防治中的作用

刘 伟 吕 莎 何姝槿 洪芬芳 杨树龙

(南昌大学医学部第四临床医学院临床1316班，江西 南昌 330038)

一氧化氮在动脉粥样硬化防治中的作用

刘 伟 吕 莎 何姝槿1洪芬芳2杨树龙3

(南昌大学医学部第四临床医学院临床1316班，江西 南昌 330038)

一氧化氮；动脉粥样硬化；一氧化氮合酶；疾病防治

一氧化氮(NO)作为一种信号分子，在保护动脉粥样硬化(AS)等心血管疾病中发挥重要作用。它能扩张血管，抑制血小板黏附、聚集，抑制白细胞-内皮细胞黏附，抑制平滑肌细胞增殖〔1〕，通过多方面的作用保护血管功能，预防AS。NO需要严格的调控维持代谢和心血管稳态。NO合酶(NOS)-二甲基精氨酸二甲基氨基水解酶(DDAH)-非对称性二甲基精氨酸(ADMA)通路是调控的核心〔2〕。内皮细胞释放的NO在血管张力的调节、血小板聚集的抑制和平滑肌细胞增殖的抑制中有重要的作用。NO减少或活性氧物质增加不平衡，可通过血管紧张素(Ang)Ⅱ诱导的各种信号传导通路，导致内皮细胞功能障碍〔3〕。由于内皮组织在动脉稳态中起着关键作用，其中NO生物利用度降低和内皮功能障碍是最早介入AS的发病机制〔4〕。

1 通过直接影响NO生成防治AS

1.1药物防治AS涉及NO含量改变 韩驰〔5〕报道绿茶及茶色素都能抑制大鼠高血压引起的心肌肥大，其部分机制可能涉及其对NO、AngⅡ和内皮素(ET)-1的调节。此外，一些前瞻性的研究〔4〕也表明NO依赖性血流介导扩张(FMD)与AS等心血管疾病呈负相关。日常类黄酮的摄入和茶饮被证实可改善内皮功能和FMD，其机制可能是类黄酮通过增加NO合成，或者减少超氧化物介导的NO分解，提高内皮衍生的NO生物活性来影响FMD。红酒中的ε-葡萄素是白藜芦醇的脱氢二聚体，与单体白藜芦醇相比，其对血管平滑肌细胞增殖和迁移有更强的抑制作用，除了诱导NO生成之外，还能抑制血小板源生长因子诱导的细胞增殖、迁移和活性氧(ROS)的生成，且ε-葡萄素比白藜芦醇作用更有效，且这些化合物也通过Nrf2转录因子增加抗氧化酶血氧合酶-1的表达。此外，磷脂酰肌醇3-激酶-Akt通路也参与到白藜芦醇依赖的核Nrf2积累过程，而受细胞外信号调节的激酶则参与ε-葡萄素诱导的Nrf2积累。这些证据〔6〕表明，在不同的机制下ε-葡萄素可能比白藜芦醇作用更有效，而且可与白藜芦醇联合作用预防AS。另外，Al-Ahmadi 等〔7〕发现红葡萄汁能减轻大鼠由高胆固醇饮食诱导的生化变化及组织病理学变化。

维生素C一直被认为在内皮细胞血管床支持中发挥了几个重要的作用。这些作用包括：增加Ⅳ型胶原蛋白在基底膜的合成和沉积，刺激内皮细胞增殖，抑制细胞凋亡，清除自由基并促进内皮细胞衍生NO，有助于调节血流量，可能对防止血管内皮功能障碍有重要作用〔8〕。

AS是动脉壁的炎症过程，由血管内皮功能障碍伴随ROS和NO的不平衡而发生〔9〕。内皮功能障碍和动脉僵硬度增加都是AS等心血管疾病的标志〔10〕。西地那非是一种磷酸二酯酶(PDE)5抑制剂，能使AS小鼠主动脉沉积斑块大约减少40%，主要机制涉及NO途径增强以及氧化应激的减弱〔9〕。

白藜芦醇是一个相对较新的抗氧化剂，通过调节NO的合成促进血管扩张，抑制斑块聚集和平滑肌增殖，防止内皮细胞脂质损伤。早期的大量数据显示白藜芦醇抗AS的有利作用可能与Sirtruin(SIRT)系统中7个高度保守的调节基因之一的SIRT1有关〔11〕。

Rho相关激酶(ROCK)信号传导途径已被证明能调解各种细胞功能，包括细胞增殖、迁移、黏附、细胞凋亡和收缩，所有这些都可能是AS发病机制。Maruhashi等〔12〕在对采用改良的Boyden小室法检测血管平滑肌细胞的迁移进行评估后，发现外源性NO可在体外和体内抑制血管平滑肌细胞中的ROCK活性，表明使用外源性NO治疗AS的可行性。

丹参(DE)和葛根(GE)的根是用于长期治疗心血管疾病的中草药。利用脂多糖(LPS)诱导的NO生成模型、巨噬细胞泡沫细胞形成模型以及血小板源性生长因子(PDGF)诱导的血管平滑肌细胞(VSMC)增殖模型，分别对提取的DE、GE以及DE和GE的抗AS作用进行研究，结果发现其抗AS作用包括抗炎症，抗泡沫细胞形成和抗VSMC增殖〔13〕。

1.2热量限制通过增加NO预防AS 热量限制是一种最有效的营养干预，短期的热量限制也是一种安全、有效的治疗心血管疾病的方法。热量限制和白藜芦醇调节相似，通过改善线粒体功能，减少氧化应激和增加NO合成预防AS 等疾病〔14〕。白藜芦醇是研究最广泛的模拟热量限制的分子，它主要来源于葡萄、虎杖、花生、桑葚等植物，被认为是其中具有抗AS作用的主要成分，现已被证明其能保护内皮细胞脂质损伤，并通过调节NO合成促进血管扩张，抑制斑块聚集、平滑肌增殖〔11〕。

1.3NO供体抑制MVSC分化防治AS 最近的研究〔15〕表明，AS与多血管干细胞(MVSC)分化密切相关。NO抗AS的作用在某种程度上是因为它对平滑肌细胞(SMC)增殖的抑制作用。Curtis等〔15〕应用三种不同的NO供体，研究NO对MVSC增殖的作用，结果发现NO除了以浓度依赖性的方式抑制MVSC的增殖之外，内源性NO还可抑制MVSC分化为间充质干细胞(MSCs)和平滑肌细胞(SMC)。

2 通过影响诱导型NOS(iNOS)/NO防治AS

大量研究〔16〕证实，AS血管中iNOS的表达及活性虽有增加，但其对AS发生发展有何影响目前尚有争议。iNOS对AS的不利影响主要在：(1)iNOS激活后产生过量的NO，与活性氧结合后形成过氧化亚硝酸盐，导致脂质过氧化和血管损伤，促进AS的发生发展。(2)iNOS激活并生成大量NO，促进VSMC凋亡，进而促进了斑块破裂。Raman等〔17〕研究早期高胆固醇血症导致血管舒缩功能障碍和AS的形成与NO抑制的相关性，发现iNOS基因转移能有效地抑制AS的形成。因此许多研究提出了针对iNOS防治AS的新策略。

2.1抑制iNOS/NO相关的炎症反应 炎症反应细胞因子在AS炎症过程中起重要作用。在脂质代谢紊乱中产生的大量游离脂肪酸(FFAs)通过多重生物活性参与AS的形成〔18〕。FFA作为肥胖相关的脂肪炎性因子，导致AS的机制不仅与胰岛素抵抗密切相关，还可导致血管内皮细胞形态及功能的损伤〔19〕。棕榈酸作为FFAs中的主要饱和脂肪酸，能刺激巨噬细胞炎性因子的表达。Wu等〔18〕观察棕榈酸在VSMC中C反应蛋白(CRP)、肿瘤坏死因子(TNF)-α和iNOS的表达，发现棕榈酸能通过刺激VSMC中CRP、TNF-α和iNOS的表达产生促炎作用，因此棕榈酸可能直接参与形成慢性炎症性疾病和AS；干预棕榈酸的表达与抗炎剂的使用可能会有效延缓AS的形成和进展。

表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(EGCG)是一种儿茶素，能抵消AngⅡ增加血管iNOS表达水平的效应，是治疗AS等炎症性心血管疾病的新机制〔20〕。Lu等〔21〕证实，普伐他汀能减少VSMC 内白细胞介素(IL)-6，TNF-α、iNOS的产生，抑制纤维蛋白原和纤维蛋白降解产物(FDP)介导的炎症反应，进一步阐释了普伐他汀在治疗AS等心血管疾病中的作用。血流紊乱时，低剪切应力(LSS)促进AS斑块的形成和发展，而核酶(ADP-核糖)聚合酶(PARP)-1与AS炎症反应相关。Qin等〔22〕研究发现LSS在人脐静脉内皮细胞中通过MEK/ERK通路介导氧化损伤和 PARP-1激活，PARP-1在LSS介导的炎症反应中发挥重要作用；而用 ABT888 或 siRNA抑制PARP-1时减少iNOS和细胞间黏附分子(ICAM)-1表达，主要是通过抑制核转录因子(NF)-κB活性和在核中移位。因此，抑制PARP-1可能作为治疗AS的重要机制。FcγR表达在人类斑块易碎部位高于稳定部分。Harmon等〔23〕比较(Apo)e-/-和Apoe-/-FcγRIIb-/-(DKO)动物颈动脉斑块的稳定性，发现DKO小鼠Arg-1表达上调而iNOS表达下降；伴随血中IL-10，免疫复合物、调节T细胞(Tregs)增加和IL-12，IL-1β，TNF-α水平下降，表明去除FcγRIIb能增加斑块稳定性对抗AS。

Yang等〔24〕评估了韩国红参水提取液(krg-we)对体外活化的巨噬细胞炎性反应的效果，并通过体内实验发现krg-we抑制iNOS 的mRNA表达，减少NO的产生，保护细胞与抑制NO诱导的细胞凋亡，其抑制炎症反应是通过p38的抑制调节，c-Jun氨基末端激酶(JNK)与TANK结合激酶(TBK)1和随后的激活转录因子(ATF)- 2抑制cAMP反应元件结合蛋白(CREB)和干扰素调节因子-3(IRF-3)激活实现的。表明krg-we的抗炎活性可能为AS治疗提供了新方案。

2.2抑制iNOS/NO增加AS斑块稳定性 脑心通是一种治疗心脑血管疾病的传统中药。Zhong等〔25〕在动物实验中发现在新西兰大白兔喂食中补充脑心通会导致胆固醇(CHO)和低密度脂蛋白(LDL)下调，随着脑心通剂量增加，该趋势变得更加明显。与喂养食物导致AS的家兔相比，脑心通补充剂能降低血管壁iNOS mRNA表达水平和NO水平，增加AS斑块的稳定性，抑制AS发展。说明脑心通通过减少血管壁iNOS的 mRNA表达和NO水平来实现对AS的治疗作用。血红素氧合酶(HO)-1在AS兔模型中抑制易损斑块的失稳。Li等〔26〕利用喂高胆固醇饮食的兔子建立了一个易损斑块模型，并向其腹腔注射氯化血红素；结果HO-1感应氯高铁血红素抑制AS病变的发展，使斑块形态形成更稳定的表型。与对照组相比，氯高铁血红素组主动脉NO和iNOS活性明显减少，而内皮型NOS(eNOS)活性显著增加。表明HO-1感应氯高铁血红素可以延缓AS发展，提高AS斑块的稳定性，可能与其下调iNOS/NO水平有关。

3 健康的生活方式通过体内eNOS/NO预防AS

3.1运动训练 规律的体格训练是一种对心血管疾病有初级和二级预防的非药物干预。 Kearney 等〔27〕发现，经过4个月快走运动训练后，超重成年人脉冲波速度(PWV)降低，氮氧化物(NOx)增加，且PWV和NOx之间存在明显的负相关，结果显示快走训练可减少超重成年人的动脉僵硬度。Sonnenschein等〔28〕发现适量运动增加早期内皮祖细胞NO生成，并降低超氧化物含量。 Lee 等〔29〕评估了野生型、经过运动训练和未经运动训练的糖尿病大鼠的离体冠状动脉的内皮功能，结果发现运动训练可能通过增加NO生物利用度以及减少慢性炎症改善内皮功能。Cacicedo等〔30〕研究发现，急性强烈运动激活整个主动脉的腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)和eNOS，而且这些效应的大小与跑步的距离和AMPK调节蛋白沉默信息调节子(SIRT)1-LKB1和CaMKKβ的激活有关。相反，Akt、PKA、PKG和Src等其他激活eNOS的激酶未受影响。另外，免疫组织化学分析证实，主动脉内皮细胞AMPK和eNOS都被激活，且AMPK和eNOS能防止内皮细胞功能障碍，表明急性强烈运动能有效防止AS。

3.2不吸烟或减少吸烟 吸烟通过减少NO的生物利用度和进一步增加黏附分子的表达，导致血管内皮功能障碍。吸烟诱导血小板和巨噬细胞黏附增加，促进凝血和炎症环境的发展，除了内皮细胞的直接物理损伤，还导致组织重塑、血栓形成过程和全身炎症信号激活，这些都导致了AS的血管壁变化。香烟烟雾和LDL通过作用于eNOS和还原型辅酶Ⅱ(NADPH)氧化酶，共同降低内皮细胞NO的生物利用度〔31〕。Alkan 等〔32〕用哈克尼斯毛细管黏度计对吸烟者的血浆黏度、血浆氮氧化物水平、ADMA浓度等进行测量，结果表明吸烟增加血浆黏度，血浆氮氧化物水平显著升高，均可能导致内皮损伤。尼古丁模仿其他血管生长因子的作用，能促进内皮细胞迁移、增殖、存活、管腔形成及NO体外生成，而在AS中则刺激病理性血管生成〔33〕。

3.3控制肥胖并减少高脂肪食物摄入 流行病学研究表明，肥胖与心血管代谢紊乱有关，也与慢性炎症、AS有关〔34〕。有报道称eNOS抑制剂ADMA会在肥胖者体内增加〔35〕；另一方面，前列腺素依赖性血管收缩增强和血管扩张减弱也导致内皮功能障碍。Shi等〔36〕挑选10只狒狒并喂食高脂高CHO(HCHF)食物7 w，其总血清CHO和单核细胞趋化蛋白-1水平与eNOS水平呈明显的负相关，结果表明HCHF饮食会引起高脂血症和炎症反应，导致内皮功能障碍，促进衰老。

高CHO血症被确为是AS和冠状动脉粥样硬化性心脏病以及肝脏纤维化的危险因素，Hu 等〔37〕研究显示，在高脂肪食物诱导的兔胸主动脉中，胸主动脉中粒细胞集落刺激因子(G-CSF)能促进ET-1上调和eNOS下调。体外培养的内皮细胞G-CSF对ET-1和eNOS表达的影响均与体内一致。结果表明，高脂血症兔中G-CSF加剧血脂异常和内皮损害，导致AS恶化，而ET-1/eNOS系统可调节AS进程。

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R363.2

A

1005-9202(2017)23-5982-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.23.108

国家自然科学基金项目(No.81660751，81660151，81260504)；江西省重点研发计划项目(No.20161BBG70067)；南昌大学校级教学改革研究课题(NCUJGLX-14-1-111)；南昌大学创新创业训练项目(No.2015269)

1 第二临床医学院 2 医学实验教学中心 3 基础医学院生理教研室

杨树龙(1966-)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事炎症药理学研究。

刘 伟(1995-)，女，在读本科，主要从事医学研究。

〔2017-02-21修回〕

(编辑 袁左鸣)