急性低氧肺损伤与NO、eNOS相关性研究进展

刘菲菲　洒玉萍　李永平　刘瑞欣　王志政　李蜀娟　张义超　马忠义

【摘要】 急性肺损伤（ALI）作为呼吸系统疾病，可引起肺部的严重炎症。NO作为人体重要的信使分子，对炎症具有调节作用，而NO的产生离不开eNOS的催化作用。本文就近年来有关NO、eNOS功能及其与急性肺损伤相关性文章作一综述，为急性肺损伤基础研究及临床诊治与预防提供新的思路与参考。

【关键词】 NO eNOS 急性低氧 肺损伤 相关性

Research Progress on the Correlation between Acute Hypoxic Lung Injury and NO， eNOS/LIU Feifei， SA Yuping， LI Yongping， LIU Ruixin， WANG Zhizheng， LI Shujuan， ZHANG Yichao， MA Zhongyi. //Medical Innovation of China， 2022， 19（09）： -188

[Abstract] Acute lung injury （ALI）， as a respiratory disease， can cause severe lung inflammation. As an important messenger molecule in human body， NO plays a regulatory role in inflammation， and the production of NO is inseparable from the catalytic effect of eNOS. This paper reviews the articles on the function of NO， eNOS and their correlation with acute lung injury in recent years， so as to provide new ideas and references for the basic research， clinical diagnosis， treatment and prevention of acute lung injury.

[Key words] NO eNOS Acute hypoxia Lung injury Correlation

First-author’s address： Qinghai University， Xining 810001， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2022.09.045

急性肺损伤（acute lung injury，ALI）是临床上一种常见的呼吸危重病症，炎症细胞浸潤、炎症介质的大量产生和弥漫性肺部炎症是其主要的病理特征[1-2]。引发ALI的原因很多，低氧是众多诱发、加重因素之一。研究发现：抑制炎症的信号通路，通过促进巨噬细胞的极化平衡可达到治疗ALI的效果[3-4]。作为多种炎症信号转导的参与者，一氧化氮（nitric oxide，NO）既是炎症反应与免疫调节的效应因子，也是关键的调节因子，与多种炎症因子相互作用[5]。一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）是催化合成NO不可缺少的因子，具有增强血管系统功能及内皮细胞存活、舒张血管的作用[6]。现将NO、eNOS及急性低氧肺损伤相关性进行简扼综述。

1 NO、eNOS的来源和作用

1.1 NO和eNOS的来源 NO是存在于生物体内一种重要的气体信号分子。在NOS的催化下，由氧分子与L-精氨酸经过多步氧化还原反应生成的NO，参与人体多个系统的生理、病理过程，与炎症关系密切[7]，通过激活sGC/cGMP通路参与血管的调节[8]。NOS主要由内皮型一氧化氮合酶（epithelial NOS，eNOS）、神经元型一氧化氮合酶（Neuronal NOS，nNOS）和诱导型一氧化氮合酶（inducible NOS，iNOS）三种亚型组成，其中eNOS和nNOS为生理表达，而iNOS为病理表达[9]。eNOS是合成NO的关键限速酶，在其生成过程中发挥着不可替代的作用，内皮细胞是其主要的表达点，在神经元、血小板及心肌细胞中也均有一定的体现[10]。

1.2 NO的作用 NO是目前公认的调节血管内皮功能的核心因子，其机理是通过保持血管内皮功能的完整性，使内膜不形成血栓的同时，处于非增殖的状态，血管多能保持良好的舒张性[11]。从文献检索结果来看，它多与心脑血管疾病相关，目前也可用于肺部疾病的治疗[12]，但相关文献报道较少。凭借其分子量小、脂溶性强、可以轻松透过细胞膜而对人体产生作用的优势，NO在体内作用多样。作为中间介质，它参与人体多种生理功能的调控，可以调节免疫防御反应，具有一定的细胞毒性[13]。在炎症的发展过程中，NO起抑制或是促进作用目前并不完全明确，一直饱受生理学领域各位专家的争议。其主要原因可能是正常生理条件下NO主要为eNOS催化表达，具有抗炎效应，但在慢性炎症过程中，受炎症因子刺激，iNOS表达水平激增，远远超过eNOS的表达量[14]，在起到保护作用的同时，更多也是促进了炎症的发展，但具体机制目前仍不明确。而在某些条件下（如短期或急性实验模型），iNOS也会因时间有限却无法完全表达[15]。因此，NO的效应常表现为两面性。

1.3 eNOS的作用 eNOS多在内皮细胞中表达，生理性的eNOS在BH4因子的辅助作用下[16]，催化精氨酸产生NO，后扩散至血管平滑肌细胞，激活该细胞上的鸟苷酸环化酶，催化三磷酸鸟苷产生环磷酸鸟苷（cyclic guanosine monophosphate，cGMP），介导平滑肌舒张，从而导致血管舒张，通过调节正常的血管张力及血栓阻力，从而发挥维持血管内皮稳态的作用，这一分子信号传导路径被称为eNOS-NO-cGMP通路[17]。eNOS在维持较低的肺血管压力方面意义重大[12]，目前eNOS活性变化是反映血管内皮功能的公认指标[18]。eNOS水平表达受多种因素影响，如炎性细胞因子及游离脂肪酸（free fatty acids，FFA），其中炎症细胞因子主要包括白介素-6（interleukin-6，IL-6）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等[19]。由于NO的半衰期较短，且eNOS与其之间关系密切，故现大多研究集中在催化生成NO的eNOS上。

2 NO、eNOS和急性肺损伤

肺是人体最大的呼吸器官，在吸入氧气后，通过肺泡将氧气弥散至血管之中，随着血液的流动遍布全身，身体代谢后产生CO2，又随着血液通过血管弥散至肺泡后排出。因此，作为气体交换的场所，肺的功能健康对于人体而言至关重要。急性肺损伤（ALI）作为呼吸系统疾病，可引起肺部的严重炎症，破坏肺泡毛细血管膜细胞，更有甚者引起急性呼吸衰竭，死亡率極高[20]。

从中医角度而言，ALI属于“喘证”范畴，其发病原因主要为外感六淫或禀赋不足、宿疾恶化所致正气虚弱。肺为娇脏且为气之主，邪气容易侵袭，肺气闭塞后气道不通，则发为喘促;另一方面，病程日久，累及至肾，肾虚不纳，气机上逆，病情更甚[21]。从现代医学角度而言，早在2010年世界卫生组织就将ALI病因分为直接损伤及间接损伤两大类，直接损伤包括吸入有害气体、严重肺部感染及氧中毒等，而间接损伤包括全身炎性反应综合征、严重的非胸部创伤、大量输血（液）、创伤性湿肺、重症胰腺炎、中毒、成人呼吸窘迫综合征、体外循环、弥漫性血管内凝血等[22]。其中低氧是肺直接损伤原因的一种。

文献[23]明确表明：低氧同炎症相互联系，低氧可以诱发并加重机体组织炎症，促进肺脏等器官释放炎性细胞因子，使其血液水平升高后，炎症细胞聚集增加，从而加重肺水肿，影响肺的换气功能;与此同时，在急性低氧的环境下，肺血管收缩加剧，使得肺的毛细血管压力增加，升高的压力进一步促进渗透，间接引起肺损伤[24]。靳华等[25]认为构成血管壁最主要的细胞为肺动脉平滑肌细胞，缺氧会促进其生成，引起肺动脉高压从而造成肺部损伤，纠正氧化失衡对肺组织损伤有一定治疗作用。目前ALI的发病机制虽未阐明，发病原因也不尽相同，但它们之间却有着共同的病理改变，都是由于炎症介质参与，继而肺泡上皮及肺毛细血管内皮出现弥漫性损伤[26]，而NO和eNOS不仅参与炎症的过程，生理性的eNOS更是具有保护血管内皮的作用，基于此，可充分认为：低氧引起的急性肺损伤与NO、eNOS关系密切。

目前认为，在进入高海拔地区前的低氧预适应、阶梯式适应高海拔以及充分补充水与能量等是预防急性肺损伤等疾病最稳妥与安全的方法[27]，对于已经发现的低氧引起的ALI患者，在强调及时给予吸氧并撤离的同时，可应用药物干预，应用药物的原则主要包括降低肺动脉高压、降低毛细血管通透性及抗炎等。而NO及eNOS在对血管起到保护作用的同时，也参与炎症发生、发展的过程，临床通过呼出气中检测一氧化氮可有助于寻找气道炎性反应的病因，为诊疗提供依据[28]。

NO/eNOS信号通路如今已经成为许多相关疾病寻找新的治疗方法的突破点，研究表明，豆蔻明及茯苓等可通过调节NO/NOS水平在大鼠中发挥抗炎作用[29-30]。国外有研究示：肺动脉高压的产生和发展的很大一部分原因是由于可被利用的血管舒张因子如NO等生成减少，而在国内临床上此种理论也基本得到了证实[31]。尹洋等[32]认为吸入NO可以改善患者氧合状况，增加血氧含量，从而达到缓解肺动脉高压的目的，临床疗效确切，但总体上来说，NO在低浓度时起保护作用，高浓度时加重组织损伤。孙夫强[33]认为NO是一种有效的选择性肺血管扩张剂，通过给予持续肺动脉高压的新生儿高频振荡通气联合吸入NO，高频振荡通气可保持肺泡充分开放，使到达血管平滑肌的NO含量更多，从而发挥减轻肺动脉高压的效果，但NO吸入的最低有效浓度和疗程仍有待明确。高杰等[34]通过检测大鼠肺组织内eNOS mRNA的表达发现：eNOS对大鼠慢性低氧诱导肺动脉高压引发的症状及病理改变均有一定缓解作用，但机制还待进一步研究。陈洪雷等[35]认为NO可以治疗用于治疗ALI，机理为NO在进入血管平滑肌后通过激活鸟苷酸环化酶，增加细胞内cGMP的含量，从而激活依赖于cGMP的蛋白激酶，促使肌球蛋白轻链去磷酸化而松弛血管平滑肌，达到扩张血管的作用。武宙阳等[36]通过观察大鼠肺部损伤程度及炎症表现认为，内毒素引起的急性肺损伤可通过吸入NO改善，其可能的机制与NO抑制脂质过氧化反应，降低自由基产生相关。陈家盛等[37]通过观察炎症大鼠血清NO及NOS后发现：在炎症条件下，大量NO的产生具有促炎作用。文献[38]明确表明：高浓度的NO可以抑制急性肺损伤时的炎症反应，减轻组织的损伤。而低浓度的一氧化氮则促进炎症反应的发展，加重组织的损伤。

以上研究均说明，NO及eNOS在急性肺损伤中所起到的促进或是抑制作用并不明确，仍是一个较具有争议的话题，但可以确定的是：作为炎症信号的转导者及血管内皮的保护者，NO及eNOS参与了低氧引起的急性肺损伤的发生及发展过程。

3 肺损伤相关性的讨论及展望

NO及eNOS对炎症过程的参与及血管内皮细胞的保护功能为临床治疗急性低氧肺损伤提供了新思路。目前对于NO、eNOS的研究仍不够深入，其调节及作用机理仍有待进一步完善。NO、eNOS在急性肺损伤发生中的作用也仍有争议，到底NO、eNOS是抑制急性低氧肺损伤的发展还是起抑制作用目前尚不明确。若过高的NO及eNOS对肺损伤具有加重作用，其含量阈值又为多少？但是可以确定的是，NO及eNOS对调节急性肺损伤的炎症反应及血管内皮功能起着重要作用。NO及eNOS的发现或许成为今后人们在进一步探索急性肺损伤治疗方法的新靶点。但是急性低氧肺损伤发生的过程中NO、eNOS随着时间的推移到底有着怎样的变化？这两者的表达量的变化对于ALI究竟有何影响？这些问题均需等待进一步实验研究。目前各种研究结果均提示在未来的临床试验中通过靶向调节NO、eNOS在血管内皮的表达，可能是预防或治疗由多种损伤机制引起的肺损伤的潜在策略。

通过探讨NO、eNOS在肺损伤发生过程中的参与及其作用，为进一步认识肺损伤的发病原理，减轻或预防急性肺损伤的发生，以及肺损伤的基础研究、临床诊治与预防提供新的思路与参考。

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（收稿日期：2021-11-26）

基金项目：国家自然科学基金项目（81760890）

①青海大学 青海 西宁 810001

通信作者：洒玉萍