PVAT介导NO/NOS在脓毒血症患者血管舒缩活动中的作用研究进展

李 堃，齐 然，刘南斌

同济大学附属同济医院普外肝胆胰外科，上海 200065

脓毒血症（sepsis），又称脓毒症，是一种全身性的炎症改变。2016年，新版的国际共识（Sepsis−3）把脓毒症定义为一种严重的病理生理过程，患者常处于足以致命的循环和代谢的异常状态［1］。由于其进展迅速、病死率高，成为危重症医学重点攻克的难点之一。横断面研究显示，每年都有超过1 900万人患脓毒血症，大约有1 400万人好转出院，但预后却各不相同。半数患者康复，1/3在第二年死亡，1/6患有严重的持续性损伤［2］。在脓毒症状态下，患者常表现为持续的血压偏低，甚至容量补足后仍出现低血压的症状，具有低全身血管阻力和高心输出血量为特征的血流动力学改变［3］，这时，血压维持和呼吸循环支持成为脓毒血症诊疗的重点。

血管周围脂肪组织（perivascular adipose tissue，PVAT）是位于动静脉外膜以外、结构上具有分隔、支撑及营养作用的一簇脂肪细胞连同间质细胞、胞外基质围成的环状组织，几乎包绕了除脑部之外的一切血管［4］。

一氧化氮（nitric oxide， NO）作为重要的扩血管物质，由血管内皮合成一氧化氮合酶（nitric oxide synthase， NOS）通过L−精氨酸转化而来，被称为内皮衍生的松弛因子（endothelium−derived relaxing factor， EDRF），通过下游信号通路介导血管松弛［5］。在哺乳动物体内存在3种NOS同工酶，分别为神经元 型 NOS（neural NOS， nNOS）、诱 导 型 NOS（inducible NOS， iNOS）和内皮型 NOS（endothelial NOS， eNOS），通过不同的作用机制影响新陈代谢［5］。近年来的研究表明，与血管存在紧密联系的PVAT也可通过介导NO/NOS影响血管的舒缩活性。

本文通过回顾既往文献资料，对PVAT介导NO/NOS影响血管舒缩活性及其在脓毒症中的作用做一综述。

1 PVAT的研究历史

PVAT是一类新兴的研究热点，因其与血管的紧密联系，且具有多种活性物质的分泌作用为人们所广泛认识。显微镜下，PVAT包含脂肪细胞、基质细胞（主要是成纤维细胞和单核细胞）和血管滋养管［6］。自1991年由Soltis等［7］首次发现和阐述以来，PVAT在肥胖［8］、心血管疾病［9］及妊娠［10］等多种病理生理过程中发挥重要作用。与体内其他部位的脂肪组织类似，PVAT也可分为棕色脂肪组织（brown adipose tissue， BrAT）与 白 色 脂 肪 组 织（white adipose tissue， WAT），以分别适应其产热和营养储存的作用（图1）。此外，Sacks等［11］的研究提示，由于表达位点的差异，冠脉周围的PVAT也存在与米色脂肪组织（beige adipose tissue， BeAT）类似的组织学特征，但其作用仍存在争议［12］。然而，近年关于PVAT在脓毒症中作用的探讨方兴未艾，在各种炎性疾病的急性进展期，PVAT的价值尚未被完全发掘。

图1 内毒素血症血管NO/NOS表达示意图（Photoshop、Powerpoint软件制作）Fig.1 Schematic diagram of endotoxemia vascular NO/NOS expression （by Photoshop and Powerpoint）

2 多部位PVAT 与不同NOS同工酶

2.1 不同部位的PVAT产生一氧化氮及其他活性物质的能力不同

Stieber等［13］的研究指出，在冠脉系统及主动脉系统中，随着动脉血管向远心端的走行，其外围包饶的PVAT含量增加，而分泌NO及脂联素的能力下降。在冠状动脉旁路移植术中，PVAT表达的大量NO及相关亚硝基/硝基化合物产量增多，可能极大地有助于大隐静脉移植物的良好通畅性［14］。急性乙醇摄入的大鼠模型中，主动脉旁PVAT产生NO的能力未见明显变化，而乙醇处理的主动脉周围PVAT中的H2O2水平升高［15］。

2.2 不同部位的PVAT产生NOS同工酶不同

Nóbrega等［16］通过小鼠主动脉及其PVAT的免疫荧光染色，证实了小鼠主动脉旁脂肪组织nNOS的表达。类似的，Barp等［17］研究发现，炎症期间小鼠主动脉PVAT表达nNOS及eNOS，而肠系膜动脉PVAT并未见到NOS相关基因的表达。氧化应激中PVAT组织内iNOS的表达有学者［18］则推测可能与单核−巨噬细胞由血管到周围脂肪组织的迁移有关。

2.3 PVAT通过不同的NOS介导不同的病理生理过程

PVAT可通过主动表达NOS参与一系列病理生理过程（表1）。多部位PVAT与NO及不同NOS同工酶关系密切、机制复杂，通过参与对血管舒缩活性的调节参与生命活动。

表1 NOS同工酶、对应抑制剂及其作用的病理生理过程Tab.1 Pathophysiological processes of NOS isoenzymes， corresponding inhibitors and their effects

3 PVAT影响血管舒缩的不同途径

3.1 内皮依赖性的血管张力调节

在血管张力调节的机制方面，既往观点认为，PVAT主要通过诸如脂联素、瘦素、TNF−α、活性氧（reactive oxygen species， ROS）等多种上游因子，作用于局部的血管平滑肌，促进或拮抗血管内皮释放EDRF，诱发血管舒缩过程，即内皮依赖性的血管张力调节途径。Araujo等［19］的研究证实，肥胖小鼠模型中白色脂肪组织的量和瘦素水平之间存在正相关关系。Virdis等［20］学者研究了小鼠的小动脉系统，发现在肥胖小鼠中，PVAT过量产生肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor， TNF），内皮素及其受体的血管表达增加，减弱了血管平滑肌NO等物质的释放，导致内皮素/NO系统失衡，诱发血管舒缩功能改变。他们在4年后进一步研究［21］证实了肥胖小鼠中内脏脂肪系统与PVAT在诱发肥胖小鼠动脉粥样硬化改变中的协同作用，通过释放TNF刺激活性氧的产生对抗NO的舒血管作用。Sousa等［22］通过肥胖小鼠有氧运动的研究，发现有氧运动可部分改善PVAT瘦素等物质的释放，增加血管内皮NO的释放，降低血管张力。通过测定肥胖小鼠动脉及PVAT对乙酰胆碱诱发抗收缩作用的反应，Gil−Ortega等［12］指出，长期高脂肪饮食后PVAT中促氧化剂（超氧阴离子、过氧化氢等）和抗氧化剂（eNOS，NO等）机制之间的不平衡可能导致内皮功能障碍的恶化。

3.2 非内皮依赖性的血管张力调节

近年研究提出了关于血管张力调节的新机制，PVAT自身可表达各种类型的NOS，参与血管张力的调节（表2）。此过程被称为非内皮依赖性的血管张力调节途径。PVAT自身分泌的NO及其形成的各种亚硝基/硝基化合物可局部影响血管舒缩状况，同时，NO/NOS也可成为治疗血管功能障碍的重要靶点。Victorio等［23］明确指出，小鼠胸主动脉内皮和PVAT相互独立地抑制血管对去氧肾上腺素的收缩反应。Bussey等［24］研究者发现饮食引起的体重减轻通过减少炎症和增加PVAT内一氧化氮合酶活性的机制来逆转肥胖引起的PVAT对血管的损伤作用，而这种血管内皮损伤亦可通过胆碱能神经元的激活加以缓解［25］。3年后，他们［26］又利用去甲肾上腺素诱导的血管收缩模型，指出脂肪细胞衍生的NO在抗收缩活性中起核心作用。类似的，Meziat等［27］通过肥胖小鼠的运动模型，指出运动训练能够影响PVAT的eNOS表达，进而对血管功能产生有益影响，这与Baltieri等［28］的实验不谋而合。此外，PVAT促使NOS同工酶的O端β−N−乙酰氨基葡萄糖（O−linked β−N−acetylglucosamine， O−GlcNAc）修饰［29］、磷酸化修饰［30］、乙酰化修饰［31］等也与血管张力调节相关。

表2 PVAT表达NOS的类型、血管类型、动物来源和模型类别总表Tab.2 Summary of types of NOS expressed by PVAT， vascular types， animal origins， and model categories

图2对上述两种血管张力调节机制进行了描述。然而，PVAT也可同时经由两种通路对血管舒缩产生影响。在丙泊酚诱导的血管舒张与PVAT和内皮的参与相关的机制研究中，Kassam等［32］制备来自大鼠的胸主动脉环，证实PVAT通过内皮依赖性和内皮非依赖性两种途径增强异丙酚对大鼠主动脉的舒张作用。

图2 PVAT的内皮依赖性/内皮非依赖性血管张力调节途径Fig.2 Endothelial-dependent/endothelial-independent vasotensin modulation pathway of PVAT

4 脓毒症低血压的机制及其与PVAT的病理生理联系

4.1 脓毒症患者的血管内改变

脓毒症中存在3种主要的心血管事件，即血管麻痹、心输出量减低和微循环衰竭［1］。在脓毒性休克（septic shock）疾病的进展过程中，起助推作用的是病菌及其释放的各类毒素。尤其在以革兰阴性细菌所致的各类感染中，其释放的以脂多糖（lipopolysaccharide， LPS）为主的毒性物质，通过下游信号通路及其继发的细胞效应，如细胞外调节蛋白激酶、应激活化蛋白激酶、p38丝裂原活化蛋白激酶通路和核因子−κβ激活通路等，诱导全身低血压及器官衰竭［33］。在此过程中，免疫细胞的过度激活及补体系统、凝血−纤溶系统的参与，共同诱发内皮功能障碍，血管内皮通过损伤相关分子模式参与全身炎症反应［33］。而血管内皮的障碍及损伤进一步诱发的血管麻痹，则很难被大量扩容、应用升压药物等纠正，最终转变为不可逆的低血压状态［34］。

此外，血管内多种激素、活性物质及受体等的改变也常发生于脓毒性休克病人体内。肾素−血管紧张素−醛固酮系统［9］、交感−肾上腺髓质系统［8］等的活性抑制，以及舒血管物质的过度分泌［17］。血管壁损伤［34］也可导致其对缩血管物质不敏感，Burgdorff［3］通过回顾性分析，认为血管壁血管活性物质受体损伤是脓毒血症难治性低血压可能的形成因素。

4.2 PVAT介导NO/NOS参与脓毒症中的血管张力调节

目前，就PVAT在急性感染及脓毒血症中的相关研究仍较少。Liu等［35］通过内毒素血症的小鼠模型，证实PVAT在脓毒症休克中表达iNOS蛋白和信使RNA水平升高。Awata等［36］利用结肠结扎穿刺的方法构建大鼠脓毒血症模型，验证了PVAT独立于血管内皮的作用价值，与血管的对于缩血管物质的反应性降低相关，此外，通过释放NO和前列环素导致血管收缩力低下。Barp等［17］则分析了不同类型PVAT的作用，提出通过β3−肾上腺素能受体产生的NO是脓毒血症中主动脉PVAT释放的重要介质。2年后，他们又构建了脓毒症的小鼠模型［37］，发现含PVAT的主动脉和肠系膜上动脉对血管收缩剂的反应更差，来自主动脉的PVAT可分泌NO和ROS，而来自肠系膜上动脉的PVAT仅产生ROS。可见，研究者们多直接探讨PVAT通过非内皮依赖性的机制诱发血管舒缩变化，认为PVAT通过局部扩血管物质分泌增多，导致局部血管麻痹，诱发低血压。然而，关于不同原因脓毒血症体内的PVAT的临床病理分析仍未见诸报道，构建的动物模型也多以肠源性脓毒症/腹腔感染为多，数据仍有待挖掘。

5 总结与展望

PVAT作为一种在多种心血管疾病中广泛为人们所认知的结构成分，多部位PVAT通过介导NO/NOS及多种活性物质参与血管舒缩过程，能通过内皮依赖性/非内皮依赖性途径参与血管活性的调节，但尚未为人们所广泛认知。脓毒血症是重症感染患者严重的临床病理改变，牵涉广泛，机制复杂，其诱发的血管麻痹综合征，需要血管活性药物及大量扩容维持循环稳态。同时，大量血管活性物质的参与促成了脓毒症中血管活性的改变。PVAT与脓毒血症血管活性障碍的发生发展存在密切联系，而介导血管活性调节的NO/NOS在其中起重要作用，但现有资料仍无法明确确切机制，需要进一步进行相关的临床及实验研究，以便临床科学合理调整治疗方案，改善脓毒症患者预后，避免心血管系统并发症的发生。