内皮型一氧化氮合酶在心血管疾病中的调节作用研究进展*

王颖婷 嘎 珍 张林泉 乔 洁 冯雪雯 伏子龙

西藏民族大学医学部高原低氧与生命健康实验室，陕西省咸阳市 712000

随着我国经济的飞速发展，居民生活水平也日益提升，生活方式和饮食随之发生变化。与不良生活和饮食习惯相关的疾病在人群中的分布形式也发生变化。心血管疾病患病率及死亡率呈上升趋势，心血管疾病已成为我国城乡居民死亡的首要病因[1]。一氧化氮(Nitric oxide，NO)与心血管疾病发生发展有着密切的关系。

1 一氧化氮合酶

NO主要由一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase，NOS)催化L-精氨酸(L-arg)生成或NO供体在体内经过酶促或非酶促作用生成和释放。NOS可分为钙依赖性和非钙依赖性NOS，前者包括内皮型NOS(Endothelial Nitric oxide synthase，eNOS)和神经型NOS(nNOS)，后者包括诱导性NOS(iNOS)。

eNOS在调节血压、血管重塑、心肌收缩性及血管新生中有重要的作用，研究证实心肌细胞激活eNOS的生理作用是由鸟苷酸环化酶的激活所引起的，其对心肌细胞功能的影响依赖于环鸟苷酸(Cyclic guanosine monophosphate，cGMP)[2-3]。nNOS主要分布于神经系统，主要调节神经信号转导，此外在骨骼肌和心肌组织中也有表达。通过使用nNOS抗体选择性染色发现绝大部分nNOS染色分布在心脏的心房肌、沿心外膜的冠状动脉[3]。一般认为iNOS在正常心肌细胞中不表达，在病理状态下，可被脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)和细胞因子诱导，使心肌细胞iNOS表达活化。iNOS与心血管疾病密切相关，在心脏炎症时，如病毒性心肌炎、心肌梗死与心脏移植物排斥等，均证实在内皮细胞、血管平滑肌细胞、浸润的巨噬细胞与淋巴细胞以及心肌细胞中有iNOS的存在。

2 NOS与心血管疾病

2.1 eNOS与高血压 高血压(Hypertension)是指以体循环动脉血压(收缩压和/或舒张压)增高为主要特征，可伴有心、脑、肾等器官功能或器质性损害的临床综合征。高血压是目前我国常见的慢性非传染性疾病之一，与遗传因素、年龄、肥胖、日常行为生活方式、精神压力较大等因素息息相关。活性氧(Reactive oxygen species, ROS)过度产生引起的氧化应激在高血压的发病机制中起关键作用，过多的ROS会导致NO生物利用度的降低，且能引起内皮功能受损，进而导致血管舒张不足和血压升高，主要表现为血管对内皮依赖性血管扩张剂和血管收缩的反应程度降低，导致循环血流量和外周血管阻力增加，最终导致高血压[4]。

高血压的发生也与血管内皮异常密不可分，而血浆NO的含量减少或活性降低又与后者直接相关。检测高血压大鼠发现血浆NO含量及eNOS水平显著降低，同时使用NOS非特异性抑制剂L-NAME可导致大鼠血压明显升高，血浆NO含量及eNOS水平显著降低，NOS非特异性抑制剂L-NAME还可导致外周血管阻力增加和内皮功能障碍，也与血浆NO减少和eNOS表达的降低有关。给L-NAME诱导导致高血压大鼠灌胃葛根[5]可有效升高NO含量及eNOS水平，扩张血管发挥降血压的作用，或灌胃米糠油及赖诺普利[6]可显著增加血浆NO水平和 eNOS 表达，从而增加 NO 生物利用度。

肺动脉高压(Pulmonary Hypertension, PAH)的特征是肺血管阻力增加，右心衰和过早死亡，疾病进展过程涉及血管壁重塑、炎症和肺血管收缩等，年龄<60岁的确诊患者5年生存率约为70%，10年生存率约为60%，不同种族或民族的人群存在一定的差异[7]。PAH也与内皮功能障碍及缺乏 NO 生物利用度有密切的关系，因此已经有研究者考虑补充NO可能是治疗PAH的方式之一。已经有研究者发现短期补充NO，提高NO的生物利用度可改善血管舒张能力、抗炎作用、抑制血小板活化和抑制平滑肌细胞生长，但也有研究者发现短期补充外源性NO对PAH症状有一定的缓解作用，但NO半衰期短，因此对于长期治疗来说不切实际[8]。因此，将目光转移到内源性NO来源的eNOS上，eNOS能够持续增加肺动脉血管NO的生物利用度。有研究者注射了野百合碱 (Monocrotaline, MCT)，建立严重的肺动脉高压动物模型，分离大鼠血液生长内皮细胞(Blood Outgrowth Endothelial Cells， BOEC)进行原代培养，并对其进行了基因改造，以过度表达人类 eNOS 加绿色荧光蛋白 (rBOEC/eNOS)。rBOEC/eNOS 组血清和肺NOx升高，心室肥大、肺小动脉肌化和肺泡密度降低[9]。

长期高盐饮食也可导致高血压的发生，5%NaCl饲料喂养大鼠16周后与0.5%NaCl饲料喂养相比，高盐可显著升高大鼠血压，主动脉eNOS蛋白表达也显著降低，可能与长期高盐饮食导致大鼠RASS系统激活，醛固酮升高引起内皮组织损伤，导致eNOS蛋白表达降低，NO生成减少与血压升高有关，且对高盐所致高血压大鼠eNOS蛋白表达与收缩压进行Pearson相关分析表明，eNOS蛋白表达与收缩压呈负相关[10-11]。

2.2 eNOS与动脉粥样硬化 动脉粥样硬化是我国心血管疾病的主要构成，2019年我国心血管病疾病负担有61%由动脉粥样硬化性心脏病所致，高血脂、血清低密度脂蛋白(Low-density lipoprotein，LDL)、大气颗粒物污染及饮酒是动脉粥样硬化的主要危险因素[12]。动脉血管发生动脉粥样硬化主要是以机体脂质代谢障碍为病变基础，主要表现为脂质和复合糖类积聚、内皮受损、出血及血栓形成，进而纤维组织增生及钙质沉着，并有动脉中层的逐渐蜕变和钙化，导致动脉壁增厚变硬、血管腔狭窄。从遗传学、流行病学证据以及临床随机对照试验等研究结果均表明LDL是动脉粥样硬化的明确病因[13]。

从食物中长期摄入过量的胆固醇和甘油三酯类物质会引起机体脂类物质代谢紊乱而发生氧化应激反应，生成过量的ROS与 LDL生成氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoproteins, ox-LDL)进而引起内皮损伤[14]。有研究者采用ox-LDL处理人冠状动脉内皮细胞(HCAECs)诱导细胞损伤模型，研究羟基红花黄色素A对内皮细胞的保护作用及机制研究，发现与正常对照组比较，模型组细胞培养液NO较低，且模型组eNOS的蛋白水平也较低，而羟基红花黄色素A的浓度与NO水平及eNOS的表达成正相关，且能提高细胞存活率，减少细胞损伤[15]。因此，保护血管内皮的完整性及降低LDL是预防动脉粥样硬化的关键。

ApoE-/-小鼠联合高脂饲料喂养12周制备动脉粥样硬化动物模型，模型组小鼠与正常对照组比较血清中eNOS的表达及NO的水平显著降低，同时检测胸主动脉eNOS及iNOS蛋白表达情况，发现模型组eNOS表达低于正常对照组，而iNOS却较高；此外，动脉粥样硬化斑块形成过程中内皮细胞处于氧化应激状态，导致DNA损伤，引起PARP1表达升高，进而ARG2的表达也升高，ARG2与eNOS竞争性结合L-arg，降低eNOS活性。以上两种原因共同促进动脉粥样硬化的形成，金丝桃苷和辛伐他汀可通过调节eNOS改善血管内皮功能[16]。血管eNOS的异常表达和功能障碍都与动脉粥样硬化的发展密切相关，并且已经提出了一些针对eNOS的新治疗策略，eNOS药物可能是继传统降脂、抗血小板、扩血管药物后又一类有效的动脉粥样硬化治疗药物，包括上调eNOS表达和抑制eNOS解偶联[17]。

2.3 eNOS与克山病 权萍等[18]探索NO在潜在型和慢型克山病(Keshan disease，KD)中的作用，研究发现KD患者血清NO水平显著高于病区正常对照，心功能不全Ⅰ～Ⅲ级的KD患者，血清NO水平随着心衰程度的加重而逐渐升高，心功能不全达Ⅳ级NO水平下降，推测可能是因为高浓度的NO对心肌细胞产生毒性作用和负性肌力的作用，使心肌代偿能力下降，从而影响血清NO水平，NO在心肌损伤及心衰中有一定作用，慢型和潜在型KD存在NO代谢紊乱的特点。还有研究表明慢型KD患者外周血nNOS、iNOS及eNOS的活性显著高于病区正常对照，NO水平与nNOS和iNOS的活性成正相关[19]。

2.4 eNOS与心衰 心肌损伤后机体代偿机制激活，导致心室负荷加重，心脏结构发生适应变化，出现心室肥大，但机体代偿能力有限，超过机体负荷，就会导致心衰的发生。野百合碱可诱导大鼠右心室重构，表现为大鼠体重减轻、右心室最大压和右心室/体重指数明显升高、细胞出现肥大且排列紊乱，同时伴有炎性细胞浸润，腹腔注射NOS催化生成NO的底物L-arg，便可有效缓解以上症状，且能增加eNOS 及下游蛋白激酶G1(PKG-1)蛋白的表达。若腹腔同时注射L-arg和NOS的非特异性抑制剂则对野百合碱所致的心室重构无任何缓解作用[20]。

2.5 eNOS对血管老化的调节作用 在正常生理情况下心血管老化与内皮细胞调节的血管舒张密切相关。NO会通过自分泌和/或旁分泌的形式影响心肌功能，若cGMP生成增加，则促使肌细胞松弛。NO及NOS水平在不同年龄差异较大，NO与年龄相关的研究存在争议。有研究表明机体衰老过程中，随年龄的增长NO及NOS水平显著升高，且与氧自由基等因子在衰老过程中有协同作用[21]；但另有研究表明NO随着年龄的增长而降低[22]。

大量研究表明NO和eNOS在各种心肌病和心脏功能障碍中有重要的作用，对于心血管疾病的治疗措施可考虑针对eNOS提出新治疗策略，但还有待进一步研究。