非对称二甲基精氨酸对心力衰竭作用机制影响的研究进展

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一氧化氮(NO)是一种机体内源性产生，具有局部作用的气体，在慢性心力衰竭(CHF)发展过程中起保护作用[1]。目前发现，在哺乳动物体内至少存在三种形式一氧化氮含酶(NOS)，分别为神经元型一氧化氮含酶(nNOS)、诱导型一氧化氮含酶(iNOS)和内皮型(eNOS)，其中eNOS是催化血管内皮细胞合成NO和参与血压调节主要的NOS；nNOS主要表达于神经细胞和骨骼肌细胞，但这二者许多细胞的表达水平都很低[2]；iNOS在正常状态下主要表达于白细胞内，但炎症或其他应激信号诱导下可在多种细胞内表达[1]。胞浆内Ca2+增加时，eNOS和nNOS可产生NO，iNOS始终处于活性状态[1]。eNOS是血管内皮细胞一氧化氮合酶的主要形式，其产生NO通过扩散到邻近平滑肌细胞调节血管张力，NO激活腺苷酸环化酶(cGMP)，促进cGMP生成，进而激活cGMP依赖的蛋白激酶或蛋白激酶G(PKG)，PKG可磷酸化一系列胞内靶目标，引起平滑肌松弛及血流增加[1]。随着NO生成增加，PKG对磷酸二酯酶5(PDE5)磷酸化增强，引起PDE5型磷酸二酯酶对cGMP的降解增加，这代表NO-cGMP-PKG信号通路的一个负反馈机制[3]。

心力衰竭病程中，激动剂作用或应对血管剪切力时，冠脉或全身血管舒张作用减弱，这是由于NO生物活性的降低[4]。NO-cGMP的信号通路调节其他血管功能，包括血管新生、内皮细胞的增殖、血小板聚集和损伤的修复，NO生物活性的降低在高血压、冠脉疾病、动脉粥样硬化、糖尿病及肾功能不全中均起重要作用，而这一系列疾病均可加速心力衰竭进程。底物L-精氨酸的利用度、NOS的数量与质量、NOS的细胞与亚细胞分布、四氢生物蝶呤(NOS二聚化重要的辅因子)、内源性NOS抑制剂[非对称二甲基精氨酸(ADMA)]及二甲基精氨酸二甲胺水解酶(DDAH)的活性均可调节NO的产生[5]，L-NMMA又叫L-单甲基精氨酸，与ADMA相似，是一种NOS抑制剂，ADMA和L-NMMA可通过抑制三种形式的NOS减少NO的生成[6]。本文综述DDAH1和ADMA在心力衰竭进程和NO产生中的作用。

1 NO/cGMP/PKG信号通路与心力衰竭

NO除维持正常的心血管功能外，还抑制高龄、心肌梗死、压力超负荷等作用下心肌重塑及功能紊乱[7]，与野生小鼠比较，eNOS基因敲除小鼠中，心肌肥大、间质纤维化、左心室扩大与功能的失代偿在心肌梗死后幸存心肌中呈进行性加重，但在转基因小鼠过表达eNOS时，eNOS在心肌梗死诱导的心室重塑、心脏性死亡、心力衰竭发展过程中起到保护作用[8]，在主动脉结扎诱导的血压超负荷模型中，eNOS敲除同样加速左心功能的失代偿，但在eNOS敲除小鼠中，eNOS的恢复可逆转因主动脉诱导的心肌重塑的发展过程[9]，表明NO在维持心脏功能方面作用巨大。与野生小鼠比较，eNOS过表达可减轻心肌梗死诱导的代偿性肥大和左心功能不全。NOS的保护性效应很大程度上归功于cGMP的产生及PKG的激活，PKG可抑制参与心肌收缩、肥大、重塑的靶蛋白。

通过增加PKG产生，NO通过s-亚硝基作用促进翻译后修饰调节心血管功能，如心肌梗死后小鼠L型钙通道的亚硝基化，可降低室性心律失常的发病率和死亡率[10]。鱼尼丁受体的s-亚硝基作用可减少舒张期钙离子的外流，s-亚硝基还可调节G蛋白偶联受体信号通路[11]及PDE5的稳定性[12]，PDE5是可降解cGMP而加速心力衰竭的一种酶，因此，NOS通过NO-cGMP和NO依赖的s-亚硝基作用来调节心脏应对压力时的适应过程。

活性状态的eNOS和nNOS通常认为具有心血管保护作用，这可能是由于能产生足够NO，而iNOS通常认为是对人体不利的[13]，可能与iNOS解偶连产生的超氧化物有关，这些超氧化物在心力衰竭的炎症过程中可导致过氧硝酸盐形成，造成组织损伤，过量NO也可通过异常s-亚硝基化作用促进凋亡或心脏功能紊乱。在某些特定条件下，如氧化应激(辅因子四氢生物蝶呤的数量减少时)或L-精氨酸生物活性不足时，正常NOS的保护性效应可被NOS解偶联破坏，最适条件下，NOS与辅因子四氢生物蝶呤结合形成二聚体，并以精氨酸为底物生成NO，在氧化应激条件下，四氢生物蝶呤可减少NOS解偶联，NOS单体产生过氧化物而不是NO，发现在主动脉结扎导致心力衰竭的野生小鼠中，iNOS和eNOS单体数量增加，这与心脏产生过多的超氧化物有关[14]，此外，iNOS基因缺失或1 400W可保护主动脉结扎诱导的心力衰竭及氧化应激时心脏，1 400W是一种选择性iNOS抑制剂。

由于心力衰竭时NO信号通路受损，因此很多药物通过药理性激活鸟苷酸环化酶促进cGMP产生[15]。通过特异性磷酸二酯酶抑制剂减少cGMP降解，作为潜在的治疗方法治疗心力衰竭[16]。虽然动物实验中这些方法都取得满意效果，但在人体试验中这些方法效果仍未知[17]，因此，阐明NO/cGMP/PKG信号通路可开辟心力衰竭治疗的新途径。

2 ADMA和L-NMMA对心力衰竭及其常见病因的作用

内源性ADMA和L-NMMA通过与L-精氨酸竞争性结合NOS减少NO生成[18]，由于ADMA含量较L-NMMA更多，因此大部分生物或临床研究关注于ADMA的生理及病理性作用。通过抑制L-精氨酸与NOS结合，ADMA不仅减少NO的生成，还促进超氧化物生成，这与损耗L-精氨酸作用类似。

ADMA水平与心力衰竭发展和导致心力衰竭的常见病因密切相关，如在高血压、冠状动脉疾病、心脏瓣膜病[19]、特发性心肌病、先天性心脏病、肾衰、糖尿病、房颤等疾病中均可见ADMA累积，ADMA水平升高与心绞痛、心肌梗死、心脏性死亡的危险性增加密切相关，血浆ADMA水平是心肌梗死后病人死亡率强烈的预测因子，也是社区全因死亡率的预测因子[20]。有研究显示，心室期前收缩导致心力衰竭的狗[21]和大鼠[22]体内注射ADMA后，内皮依赖的血管舒张功能减弱，在正常受试人体内，也发现心搏量减少。慢性ADMA累积可能是通过以下两点起作用，一是直接加速心力衰竭的进展，二是通过增加高血压、糖尿病、动脉粥样硬化、冠脉疾病、肾衰等心血管危险因子发挥作用。

由于血浆L-精氨酸水平超过ADMA的水平，ADMA并未达到与L-精氨酸竞争抑制NOS程度，尽管血浆内L-精氨酸水平高于ADMA，当ADMA在细胞内浓度累积到一定程度时可抑制NOS活性[18]。有报道称缓慢注射ADMA可引起血管紧张素转换酶、氧化应激、血管损伤增加，提示ADMA部分通过调整氧化应激导致血管损伤的；在eNOS缺乏和野生小鼠内缓慢注射ADMA可引起类似血管紧张素转换酶、氧化应激、血管损伤增加，提示ADMA的不利作用不仅通过干扰eNOS生成的NO完成[23]。目前，心力衰竭时慢性ADMA积累是否是引起或加速心肌功能紊乱尚不清楚。

在各种病理过程ADMA增加的分子机制尚不清楚，仍有一些证据表明ADMA累积可能来自DDAH1表达或活性的抑制，或来自DDAH1基因多态性功能缺失、DDAH1转录或翻译后修饰(比如DDAH1蛋白的氧化)减少。Valkonen等[24]验证一种DDAH1的突变种，可引起血浆ADMA增加，冠状动脉疾病危险性及高血压发病率的增加。氧化低密度脂蛋白和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、血管内皮细胞内高水平同型半胱氨酸、糖尿病小鼠高血糖可抑制DDAH1活性。有研究表明，人工支持的左心辅助装置能明显减少炎症前一系列细胞因子，并增加严重左心力衰竭病人左室组织DDAH1的mRNA与蛋白的表达，表明心力衰竭心脏中机械压力调节心肌DDAH1蛋白的表达[25]。

3 DDAH在心血管疾病中的作用

DDAH包括2种亚型，分别为DDAH1和DDAH2。现广泛接受的观点是DDAH1在降解ADMA过程中起主要作用。通过降解一氧化氮抑制剂ADMA和L-NMMA，DDAH1在调节心血管功能与心血管疾病危险因素方面发挥重要作用。因此，DDAH1缺乏引起血浆与组织内ADMA增加，继而导致NO生成减少、轻度高血压、内皮功能紊乱[26]。DDAH1缺失时可减少血管新生及血管损伤后的修复[27]。相反，过表达DDAH1可引起血浆与组织ADMA减少，可引起全身血压降低、胰岛素敏感性增加、血管新生增加、高脂饮食诱导的动粥样硬化减弱[28]。这些发现表明，内源性ADMA可改变血管弹性及其他组织功能，在心力衰竭及其他心血管疾病中，通过增加DDAH1活性加速ADMA的清除，可能成为恢复NO功能和增加NO生物学活性的有意义方法。

4 结 语

研究表明，NO/cGMP/PKG信号通路通过调节心脏灌注、心肌收缩性、心脏能量效率可减弱心力衰竭发展过程。ADMA可减少心血管系统中NO生物学活性，且DDAH1通过降解ADMA保持NO/cGMP/PKG信号通路的稳定，血清ADMA水平升高不仅是心肌梗死或心力衰竭病人死亡率的强烈预测因子，而且是高血压、冠心病、糖尿病和肾功能不全等影响心力衰竭发生发展疾病的独立危险因素。

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