非对称二甲基精氨酸引起内皮功能障碍的作用机制研究进展

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血管内皮细胞具有多种重要的生理功能，如维持血管张力，参与管壁炎症修复，调节血管生长以及调控血小板聚集和凝血功能[1]。在生理条件下，内皮可产生和释放一氧化氮(nitric oxide，NO)，NO扩散到周围组织和细胞中，能介导平滑肌的舒张、防止白细胞黏附、抑制平滑肌细胞的增殖、阻止血小板的黏附和聚集以及黏附分子表达[2]。在病理状态下，包括在心血管风险因素的作用下，内皮细胞的功能和结构发生改变，失去正常的内皮功能，称为内皮功能障碍(endothelial dysfunction，ED)。非对称性二甲基精氨酸(asymmetric dimethylarginine，ADMA)作为内源性一氧化氮合酶(NOS)抑制剂，与内皮功能障碍有密切关系，本文就ADMA引起内皮功能障碍的可能机制进行综述。

1 ADMA的生成与代谢

ADMA是髓磷脂碱性蛋白和RNA结合蛋白经蛋白精氨酸甲基转移酶(protein argininemethy transferases，PRMT)催化产生。蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMT)以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体，可使各种多肽中的L-精氨酸残基甲基化，其中 PRMT-1可以甲基化N-单甲基精氨酸形成的ADMA，而PRMT-2可以甲基化形成对称二甲基精氨酸(SDMA)，甲基化的蛋白质水解后即可产生甲基化精氨酸。不对称二甲基精氨二甲基水解酶(dimethylaminohydrolase，DDAH)，因位于染色体上的基因编码不同分为 DDAH1 和 DDAH2 两种亚型[3]。DDAH-1 主要负责调节血浆 ADMA 水平，体内约90%的ADMA可以通过二甲基精氨酸二甲胺水解酶-1(dime-thylarginine dimethylaminohydrolase，DDAH1)的水解作用，生成L-瓜氨酸和二甲胺代谢，仅少数部分经肾脏排泄，或者经其二甲基精氨酸丙酮酸转移酶及肝脏乙酰化代谢作用代谢[4]。

2 ADMA引起内皮功能障碍的相关机制

2.1 ADMA介导的内皮依赖性血管舒张减弱 ADMA与L-精氨酸的结构非常相似，ADMA 可通过直接和底物左旋精氨酸竞争一氧化氮合酶的结合位点，而使 NOS 受到抑制，影响NO合成；ADMA与精氨酸具有相同的离子通道，均可通过阳离子氨基酸转运蛋白完成跨膜运输，所以可通过抑制细胞对左旋精氨酸的摄取而使细胞内的底物缺乏，从而抑制NO在内皮的合成；此外，ADMA 还可诱导NOS解偶联，导致超氧化物生成[5]，不能使L-精氨酸的2个电子氧化形成NO，NO生成进一步减少[6]。内皮通过释放内皮素、一氧化氮、花生四烯酸代谢产物、活性氧(ROS)等各种收缩和舒张因子来调节血管张力，维持血管“稳态”[7]。其中NO是主要的舒血管因子，可刺激可溶性环磷酸腺苷酶产生环磷酸腺苷(cGMP)而发挥作用，是体内强有力的血管舒张剂。它的合成减少，可导致血管阻力增加，内皮依赖性血管舒张功能下降[8]。

2.2 ADMA/ROS/核转录因子(NF-κB)途径 氧化应激是抗氧化剂(如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶)和活性氧[如超氧阴离子(O2-) 、OH-或H2O2]之间平衡失调的表现，是导致血管内皮功能异常的重要原因。四氢生物蝶呤(BH4)是内皮型一氧化氮合酶(eNOS)的关键辅基，eNOS与BH4及左旋精氨酸偶联，促进内皮细胞合成NO，血浆ADMA水平升高和(或)NO生成缺乏引起内皮功能障碍时，还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)介导O2-与NO反应生成过氧亚硝基阴离子，氧化四氢生物蝶呤，导致eNOS解偶联，不能形成NO，而使分子氧接受单个电子生成活性氧。Bode-Bo-ger等[9]研究报道在体外培养的血管内皮细胞中，ADMA能浓度依赖性地增加超氧阴离子的生成，与其诱导NOS解偶联有关。

多种因素如细胞因子[肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-2(IL-2)]、病毒、ROS等均是NF-κB活化刺激信号，能通过多种不同的信号转导途径，由胞外向胞内途径传递活化途径中的激酶激活，使NF-κB活化[10]。NF-κB活化后能调控一系列基因的表达：细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)、E-选择素、炎性细胞因子[TNF-α、IL-1β、IL-2、白细胞介素-6(IL-6)]以及一些受体分子，而这些物质能直接的作用于内皮细胞及内皮细胞间的相互作用，从而导致内皮功能障碍。NF-κB活化后能调控IL-6、 单核细胞趋化蛋白(MCP)表达，趋化因子MCP-1在体内及体外均有强大的诱导单核、巨噬细胞聚集、附壁和游走的功能。在MCP-1的作用下，循环中的单核细胞与内皮细胞黏附，促进黏附分子的表达，参与并扩大炎症反应，形成炎性瀑布[11]；VCAM-1、ICAM-1、E-选择素表达，能与白细胞表面的相应配体结合，介导白细胞的贴壁黏附，致白细胞聚集浸润，导致局部炎症，血管内皮细胞受损；NF-κB还能促进IL-2受体、T细胞受体的表达，从而介导IL-2的毒性损伤以及T细胞与内皮细胞的黏附，导致内皮受损[12]。

2.3 ADMA增多介导的内皮细胞自噬 自噬是细胞内分解和再循环蛋白质、脂滴、糖原、成熟核糖体，甚至包括破坏的细胞器(如线粒体、内质网和高尔基体)的主要途径[13]。在细胞正常的生长发育过程中，自噬起到了平衡的作用，在各种应刺激条件下，其主要是通过形成双层膜结构，逐渐包裹胞内游离物质和(或)破损的细胞器，并与溶酶体融合，从而降解膜内物质[14]。目前关于自噬的调节有多种学说，包括磷脂酰肌醇3-激酶-1型/蛋白激酶B-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(PI3K/AKT-mTOR)，内质网应激(endoplasmic eticu-lum stress，ERS)，B 淋巴细胞瘤基因2 (B cell lymphoma-2，Bcl-2)等信号分子都参与了自噬的调节[15]。自噬的发生主要包括自噬的诱导、自噬体形成、自噬体运输及降解4个阶段。在自噬体形成过程中，微管相关蛋白轻链3-Ⅱ(LC3Ⅱ)的表达增多，故LC3Ⅱ常用来反映自噬的激活程度。臧强等[16]在体外培养的人脐静脉内皮细胞中加入ADMA，证明随着ADMA浓度的增加，脐静脉内皮细胞内 LC3Ⅱ的表达增加，细胞死亡的百分比也逐渐增加。在ADMA浓度一定时，随着时间的延长，脐静脉内皮细胞内LC3Ⅱ的表达增加，细胞死亡的百分比也逐渐增加。总之，ADMA可以引起人脐静脉内皮细胞发生自噬，自噬的强度具有浓度及时间的依赖性，并可以通过自噬引起人脐静脉内皮细胞的死亡，当应用自噬抑制剂后可以减少这种由于 ADMA 所致细胞自噬引起的细胞死亡，这说明 ADMA 可以通过自噬引起内皮细胞死亡，从而引起内皮功能障碍，有学者认为ROS的大量积聚，可能是自噬过度激活的原因。

2.4 ADMA加速内皮细胞衰老 内皮衰老在血管病理中有关键作用，在衰老的血管内皮细胞中，调控内皮依赖的血管舒张收缩功能的炎性因子、凝血因子、抗氧化因子发生改变，影响血管功能。细胞衰老的特征之一是在 pH 值为 6.0 的条件下SA-β-G-al染色阳性，该特征是少数已被广为接受的细胞衰老的生物学标志物之一。研究表明ADMA 可增加 SA-β-Gal染色阳性内皮细胞数目，即促进了内皮细胞衰老，因此 ADMA 可能通过促进内皮细胞衰老导致内皮功能失调，目前ADMA增加ROS水平介导血管内皮细胞衰老已成为较为公认的学说[17]。超氧化物歧化酶2(SOD2)是抵御氧化应激损害的关键酶，它能促进超氧阴离子代谢，抑制氧化应激，周胜华等体外培养人脐静脉内皮细胞实验证明，ADMA可显著抑制内皮细胞中SOD2表达，增加ROS 水平，同时发现衰老的脐静脉内皮细胞中 miR-21(微小RNA中的一种)表达明显升高[18-19]。在细胞培养基中加入miR-21 抑制剂，能逆转ADMA所诱导的SOD2表达的减少，而SOD2表达增加可导致细胞内ROS 水平下降，进一步抑制内皮细胞衰老。因此ADMA 可能通过增加miR-21水平，进一步抑制SOD2 表达而诱导内皮细胞衰老致内皮功能障碍[20]。

2.5 其他相关机制 另外还有研究认为，ADMA 对血管的长期影响还有可能通过直接上调血管紧张素转换酶和血管紧张素Ⅱ受体从而增加氧化应激，进而导致内皮功能障碍，而具体机制有待进一步的大量实验研究。

3 小 结

上述各种机制之间都是相互联系的。ADMA作为内源性NOS抑制剂，通过上述几种机制引起内皮功能障碍，还有其他机制有待研究。ADMA是一种致内皮功能失调的危险因子，可以作为内皮功能障碍的一个重要预测因子，那么拮抗ADMA或者ADMA引起内皮功能障碍机制中的其他因子，可能是治疗内皮障碍引相关疾病的潜在方法。

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