非对称二甲基精氨酸、N-单甲基左旋精氨酸与慢性肾脏疾病并发心血管疾病关系的研究进展

王亚卿，刘晓红

目前全球慢性肾脏疾病(CKD)的发病率和死亡率正在逐年增加，随着CKD病程的进展多半会合并心血管疾病(CVD)[1]，且大多数病人最终会死于CVD，而这些病人血浆非对称二甲基精氨酸(ADMA)和N-单甲基左旋精氨酸(L-NMMA)的水平通常是增高的[2]。既往已有多项研究探讨了ADMA和L-NMMA与CVD的关系，发现随着ADMA和L-NMMA水平的增高，CKD病人中CVD的发生率和死亡率也逐渐增高[3]。然而导致这一现象的具体机制到目前为止依然尚未明确。

ADMA和L-NMMA是内源性一氧化氮合酶(NOS)的抑制剂，二者被认为是高血压、冠心病和慢性心力衰竭等CVD很强的独立危险因子[4-5]。ADMA和L-NMMA可以通过抑制NOS的活性减少一氧化氮(NO)的生成，同时可以通过增强NOS的解偶联来促进活性氧[超氧阴离子(O2-) 和过氧亚硝基(ONOO-)等]的产生，使得体内NO的生物利用度降低。关于 ADMA和L-NMMA的体内清除机制以及二者在CVD中所起作用的相关研究表明，CKD病人ADMA和/或L-NMMA的增加可促进CVD的发生[6-7]，这可能是CKD病人发生CVD和最终导致这部分病人死亡率增加的主要原因。

1 ADMA和L-NMMA的产生、运输和清除

正常对照条件或应激条件下，不同细胞均可发生蛋白甲基化。ADMA和L-NMMA由含甲基化精氨酸的蛋白质酶解产生。L-NMMA是由酶蛋白精氨酸甲基转移酶Ⅰ型(PRMT-Ⅰ)或Ⅱ型(PRMT-Ⅱ)将精氨酸蛋白甲基化形成的，PRMT-Ⅰ可进一步甲基化L-NMMA形成ADMA；PRMT-Ⅱ可以进一步甲基化L-NMMA形成对称性二甲基精氨酸(SDMA)。ADMA和L-NMMA都可以直接与左旋精氨酸竞争内皮型一氧化氮合酶(eNOS)、神经元型一氧化氮合酶(nNOS)及诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的活性部位从而减少NO的产生。SDMA虽然不能直接抑制NOS的活性，但它可以通过抑制过氧化氢酶(CAT)的活性减弱NOS的作用[8]。

人体内ADMA的代谢主要包括以原形从肾脏排泄和通过二甲基精氨酸二甲胺基水解酶(DDAH)代谢两条途径。DDAH有两种亚型，肺、肾脏等器官富含DDAH1，平滑肌和心血管内皮细胞富含DDAH2。

2 ADMA和L-NMMA对CVD的影响

已有研究表明ADMA通过抑制NOS的活性致NO生成减少后，诱发氧自由基形成，促进炎症反应，从而引发血管内皮功能障碍，导致CVD的发生发展[9-10]。徐雪晶等[11]研究指出，ADMA可以促进动脉粥样硬化的发生发展。何晋等[12]研究发现，随着Gensini积分及冠状动脉病变支数增加，病人血浆ADMA水平明显上升，提示ADMA水平与冠状动脉病变程度有关。同时高血压、肾衰竭、糖尿病等疾病导致慢性心力衰竭后血浆中ADMA和L-NMMA的水平也是增加的[7]。最近有研究发现敲除小鼠心肌细胞DDAH1后导致其收缩压升高、心肌纤维化加重，同时心肌细胞ADMA的浓度增加[13]。因此，血浆中或心脏局部ADMA的增加都会使慢性心力衰竭进一步恶化。

虽然CVD中ADMA和L-NMMA增加的具体机制目前仍不清楚，但根据现有的文献得出体内ADMA升高可能有3个原因：一是应激反应或含甲基精氨酸的蛋白质降解或转化过程增多；二是DDAH1功能障碍导致ADMA降解减少；三是肾脏的功能障碍引起ADMA排泄减少。另外，在组织重构和炎性反应时自噬体或蛋白酶体对蛋白质的降解增多，可能也会增加ADMA的产生[8]，由于慢性心力衰竭、冠心病等CVD都会影响自噬体和蛋白酶体的活性[14]，并且炎性反应时蛋白质的合成通常会增加，因此，通过蛋白降解或转化产生的ADMA和L-NMMA可能会增多。目前，研究发现多数CVD病人体内ADMA和L-NMMA的增加幅度都低于20%[5，15]，因此，当肾脏功能未受损时体内ADMA和L-NMMA的水平可以被有效控制。

3 ADMA和L-NMMA对CKD的影响

有研究表明，ADMA 通过抑制NOS的活性致NO生成减少后，导致肾小管周围毛细血管丢失、血流量减少，进而诱发肾脏小管间质缺血、肾脏慢性缺氧和纤维化[16]，进而参与肾脏病的进展。另外，有研究显示终末期肾病病人(一类CVD死亡率很高的群体)血浆ADMA和L-NMMA的水平一般增加4倍以上(有些报道中甚至达到10倍以上)[3，8，17]。终末期肾脏病或接受血液透析的病人血浆ADMA和L-NMMA浓度都较高，可能是因为肾移植或血液透析会降低病人全身ADMA和L-NMMA水平，从而改善血管内皮功能。目前有相关研究证明体内ADMA和L-NMMA减少可以加强血液透析的有利作用，但对于血液透析在整体临床效果中的作用目前仍无定论。总之，ADMA水平与血液透析病人CVD的发生率和死亡率相关。由于常规血液透析并不能降低体内ADMA和L-NMMA浓度[16]，因此，预防ADMA和L-NMMA的有害作用需要从减少生成、增加非肾途径清除及调控下游通路等方面出发。尽管如此，血浆ADMA和L-NMMA仍被认为是预测CKD病人合并CVD发生率和死亡率的重要生物标志物[18]。

肾脏对ADMA和L-NMMA的代谢有调控作用。首先，肾脏中DDAH1的浓度和活性均极高，The Human Protein Atlas的数据显示肾脏是DDAH1蛋白浓度最高、活性最强的器官。其次，肾脏可以通过尿液排泄ADMA和L-NMMA，当DDAH1被各种病理条件(如氧化应激等)破坏时ADMA通过肾脏排泄的过程将更重要。严重CKD病人血浆ADMA增加可能是肾脏受损引起的排泄ADMA的能力降低、DDAH1的浓度和活性降低共同引发的结果。尽管将人类和小鼠的数据直接相比不太恰当，但是严重CKD病人血浆ADMA的增加可以明确表明肾脏对ADMA和L-NMMA代谢的调控作用，应该得到进一步的探究。已经有学者提出猜想，NO对肾循环有舒缓作用，即肾脏易受NOS和ADMA的影响[19]，目前仍不明确。

4 降低ADMA和L-NMMA是潜在的治疗靶点和疗法

ADMA和L-NMMA可以通过减弱血管NO/环磷酸鸟苷(cGMP)信号通路而导致CVD，因此，研究者开始将关注点集中于如何降低体内ADMA和L-NMMA的水平。因为蛋白甲基化在正常或病理条件下的各种细胞中都会发生，所以对于如何减少ADMA和L-NMMA的产生至今仍无进展，研究者大都致力于寻找可以增强DDAH1表达的化合物[16]。已有研究证明farnesoid X受体(FXR)激动剂如ursodeoxycholic acid (UDCA，胆汁的主要成分)和GW4064都可增加肝肾组织中DDAH1的表达，从而降低血浆ADMA浓度[17，20]。尽管有临床试验证明UDCA可显著改善病人手臂缺血后的血流峰值[21]，但与目前已知的UDCA益处、DDAH1蛋白的表达或ADMA浓度的改变是否相关仍不明确。尽管最近有研究表明SDMA与其他甲基精氨酸相比，预测CKD并发CVD事件更一致[22]，但是可以肯定的是，肾脏可以调控ADMA和L-NMMA的代谢，因此，对于可以保留肾脏功能的方法应该也能有效降低全身ADMA和L-NMMA水平，可以成为治疗CKD病人并发CVD的新靶点。

5 结 语

ADMA作为CKD病人并发CVD的非传统性危险因素，受到了越来越多的关注。这些病人血浆ADMA和L-NMMA水平通常会增加，ADMA和L-NMMA增加是一个CKD病人并发CVD很强的独立危险因素，可以通过减少NO产生或增加NOS生成两种机制促进血管内皮细胞生长、异常血管生成和血管微小支病变损害等，从而发挥其有害作用。临床的许多研究也一致证明CKD病人血浆ADMA和L-NMMA经常呈上升趋势，而且其上升程度与CKD的严重程度相关。目前许多文献都提出CKD病人CVD的发生率和死亡率增加可能是血浆ADMA和L-NMMA水平增加所导致的，因此，降低CKD病人体内ADMA和L-NMMA浓度，可以降低其CVD的发生率和死亡率。