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一氧化氮、一氧化氮合酶与视网膜病变(文献综述)济南军区总医院免疫科(250031)罗南萍 黄厚斌1980年Furchgott和Zzwadzki1发现血管内皮细胞能产生并释放内皮衍生舒张因子(endothelium-derived relaxingfactor,EDRF),又证实其中含有一氧化氮(nitric oxide,NO)。Pal2maer2等进一步证实EDRF细胞学本质即为NO。Bredt(1991年)3首次成功地克隆了一氧化氮合酶(nitric oxide,NOS),从而将NO的研究推进到细胞分子水平,有关NO及其在医学各领域的应用及研究迅速展开,目前研究已表明,NO是一种内源性血管扩张剂、炎症介质、血小板聚焦抑制因子和神经递质4,本文就NO与眼部疾病的关系作一综述。一、概述:内源性NO在NOS的催化下,以L精氨酸(L-Arginine,L-Arg)和氨分子作用生成NO和L-胍氨酸,NO再激活鸟苷酸环化酶,使环磷酸鸟苷(cG MP)水平升高发挥其生物学效应,这一途径称为NO途径5。NOS为一含铁的单胺氧化酶,是NO合成的限速酶,根据NOS的钙依赖性,组织分布和基因表达不同,将NOS分为诱导型NOS(inducille NOSiN2OS)、神经元型NOS(neuronal NOS,nNOS)及内皮型NOS(En2dothe NOS,eNOS)6。NO是一种分子量小,结构简单的无色气体,当NO与超氧化离子、血红蛋白及其它含血红素的蛋白结合就会失去其生物活性,NO与可溶性GC(soluble GC)结合,促使GTP转化成cG MP,从而进一步激活蛋白激酶,使蛋白质磷酸化,发挥生物效应。NO主要的生物学作用为:依赖于NO的生成量,pmol或fmol水平的NO参与免疫及炎症过程中信息传递,而mmol水平的NO主要引起细胞毒作用7。信息传递作用:NO为一种不典型的神经递质,体内广泛存在着以NO为递质的神经系统,是自主神经系统中神经元释放的主要神经递质。NO能神经元与肾上腺素能、胆碱能和肽能神经一样重要,若功能异常可引起一系列疾患。炎症介质:血管平滑肌细胞、内皮细胞及吞噬细胞中都有NOS分布,故炎症时可导致血管通透性增加,白细胞和蛋白渗出增加8。舒张血管:NO与GC结合并激活sGC,从而使cG MP水平升高而发挥其生物学效应。即松驰平滑肌,舒张血管,调节周围血管阻力,调控冠状动脉循环、脑循环、肺循环9。对肿瘤细胞的作用10NO可促进肿瘤的生长,许多肿瘤细胞中都有NO升高及iNOS表达,且NO具有双向作用,即在低浓度时促进肿瘤生长,高浓度时则抑制肿瘤生长。二、NO在眼科的研究进展:许多试验表明,在脉络膜和视网膜的血管内皮细胞、视杆细胞外节段、视网膜神经元、脉络膜血管旁神经纤维、视网膜色素上皮细胞11、12等中均可能产生NO或者eNOS、iNOS表达。(一)NO与眼循环的调节:NO是自主神经系统NANC神经元释放的神经递质。最近的研究认为,视网膜血管的自主调节可能有以下两种机制控制,其一是通过血循环中视网膜内皮细胞释放的NO来调节;其二是通过脉络神经节细胞丛释放的NO来调节13。由视网膜血管产生的NO能使小动脉对血压和氧合成的变化起快速反应,而脉络膜节细胞丛可能在调节脉络膜血管快速舒张反应方面起更重要的作用。由于NO很容易通过细胞膜和细胞间隙,所以脉络膜产生的NO能弥散到视网膜小动脉从而调节其收缩。许多证据表明NO从以下几个方面调节眼球的血液循环。1.中枢神经系统:缩瞳核(E-W核)发出的神经纤维是眼球周围神经网的主要组成部分,NDP组织化学染色显示NOS阳性14。内源性的NO主要作用在于长期保持脉络膜静息状态下的血流量,人类的视网膜黄斑中心具有脉络膜的血管供血,因此神经源性NO对维持黄斑的血液需求有重要意义。2.眼球内外的动脉:NO是静息生理条件下的血管功能调节剂,由于内皮细胞连续不断产生NO,而维持眼内循环处于始终如一的舒张状态15。在缓激肽、P物质及组织胺的刺激下,能使NO释放增加,保持血管舒张。有实验表明NO的舒血管作用对眼内动脉比眼外动脉还要强,在刺激情况下,使血管舒张的是神经源性的NO而不是内皮源性的NO16。3.视网膜毛细血管:循环血流中内源性的NO能调节周细胞的张力,影响毛细血管血流17。这在视网膜和视神经乳头处特别明显。如果视网膜毛细血管的内皮腺细胞、周细胞无功能则可影响视网膜的血液循环。例如有视网膜周细胞丧失和内皮细胞无功能的血管性疾病,糖尿病性视网膜病变及一些显示有微循环失调的青光眼。(二)NO与主要循环血管眼病:已有研究表明,糖尿病早期,视网膜血流增加及血管通透性加大与NO增多有关,用NO抑制剂可使视网膜血流及血管通透性恢复正常,NO抑制剂可能对早期糖尿病有治疗作用18。在高血压状态下,NO生成内皮源性的血管舒张作用受到损害,也将是高血压视网膜病变的原因之一19。此外,高胆固醇血症、动脉粥样硬化及血管痉挛综合征等均发现与NO的释放有关。某些青光眼,也可能是由于眼或全身痉挛影响了内皮的调节功能所致。因此,对于伴有局部血流紊乱的眼病,眼血管内皮功能失调可能是一个新的致病机制。(三)NO与眼缺血、缺血后充血及再灌注损伤:眼内压升高能造成视网膜缺血性损害,但如果制作缺血模型前注射NOS抑制剂可部分甚至几乎完全阻止缺血损伤,并且在缺血模型制造后1小时注射NOS抑制剂也能减轻视网膜损伤,提示NO与缺血对视网膜损伤的机制有关,用类似NOS抑制剂的药物对患者可能有抑制作用20。Malinski来自微电极探针法直接测量组织中NO的含量,发现大鼠脑缺血23分钟即见NO升高达mol/L水平,12hr恢复正常,再灌注后进行性缓解升高达mmol/L水平21,另有实验证实,缺血后再灌注时激活的巨噬细胞和中性粒细胞含有iNOS它们能产生大量NO,这些高水平的NO可能导致进一步的毒性自由基形成,造成再灌注损伤22。三、NO与眼的炎症:(一)葡萄膜炎:NO是导致内毒素诱发的葡萄膜炎(endo2toxin-induced uveitis,EIU)中血管功能紊乱,通透性增加的主811放射免疫学杂志2001年第14卷第2期要原因。NOS抑制剂能显著抑制EIU23。在炎症早期阶段,血管内皮cNOS产生的NO通过自由基作用破坏血-视网膜屏障,引起脉络膜的一系列改变,以后iNOS也参与了趋化炎性细胞的作用,因此cNOS的作用可能更重要。抑制cNOS的活性对减轻炎症反应可能会更有帮助,但cNOS抑制剂对无进展的葡萄膜炎可能有害。cNOS催化产生的NO对作用自身平衡是必要的,若cNOS完全抑制,反而会更有害,FU模型中NO来源于炎症细胞和眼组织细胞24。(二)视网膜的炎症:Becquaet等载体对牛RPF进行培养,以了解NO对视柑细胞外节段(ROS)的吞噬作用的影响,观察发现无论是外源性的NO(SIN-1产生),还是RDE受LPS和IFN-刺激后产生的内源性NO均可降低ROS的吞噬能力,提示RFE产生的NO引起的ROS吞噬作用的降低,可能是视网膜炎症造成的结果之一,并可导致光感受器变性25。(三)其他炎症:NO作为炎症介质,引起血管通透性的增加,可在急性过敏性结膜炎导致粘膜充血、水肿26。NO在防御眼部弓形虫感染中也起重要作用27。四、NO与青光眼:正常睫状肌(CM)、环形纤维、纵形纤维均有NADPH-d分布,在插向小梁间的纵形纤维中分布尤其高,它们分散于肌细胞的胞浆内或细胞间。由于睫状肌的舒缩直接影响小梁网的舒缩,因此这些NADPH-d阳性的睫状肌与调节小梁网对房水滤过的阻力密切相关。此外,在小梁网、Schlemn氏管内壁内皮细胞及其管壁的大空泡周围、集液管、房水静脉内均有NOS分布,这提示在房水流出道中NO可能参与了房水转入Schlemn管及集液管或间接通过调节CM纵形肌的改变来调节流出阻力。而在POAG病人TM及Schlemn管的NADPH-d量和分布降低,在插向TM的纵行纤维NADPH-d量和分布明显减少,因此NO与开角型青光眼的发生和治疗可能有一定的关系28。以往认为小梁网的舒张和收缩是被动的,是受睫状肌的调节。最近发现小梁网梭形细胞在受到刺激后还可以象平滑肌一样收缩 即在调节房水流出的阻力上是主动的,NO可通过介导小梁网松驰从而调节房水的循环并影响眼压29。NO对视网膜的功能可能也具有双重影响,低水平时增强、介导及保护神经元,高水平时则是一种非选择性杀手分子30。Lipton等则认为NO存在氧化、还原两种状态,不同状态具有不同的生物学效应,我们应诱导NO发挥其神经保护作用,避免NO的毒性效应31。Kupferschlmidt报道了两例急性间隙性血紫质病(Porphyr2ia)伴有暂时性皮质盲及双侧枕叶损伤的病例,按磁共振成像提示两侧枕叶都有血管痉挛诱导的缺血损伤。研究者认为由于NO也是中枢神经系统重要的血管扩张剂,这种类型的皮质盲可能是因为大脑NO的含量减少,引起血管收缩,部分脑组织缺氧损伤所致32。参 考 文 献1Furchgott RF,Zawadzki JV.The obligatory role of endothelial cells in therelaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine.Nature 1980;288(5789):3732Palmer RM,Ferrige AG,Moncada SNitrric oxide releasa accounts forthe biological activity of endothelium-derived relaxing factor.Nature 1987;327(6122):5243Bredt DS,Hwang PM,G latt CE,et al.Cloned and expressed nitric oxidesynthase struturally resembles cytochrome P-450 reductase.Nature(Lond)1991;351(6329):7144Zapol WM,Rimar S,G illis N,et al.Nitric oxide and the lung.Am JRespir Crit Care Med 1994;149(5):13755UmansJG,Levi R.Nitric oxide in the regulation of bioodflow and arteri2al pressure.Annc Rev Physiol 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生物活性多肽包括一大类具有重要生物学功能的物质,特别是对心血管疾病的防治研究具有重要临床价值。原发性高血压(EH)发病机理十分复杂,多种生物活性多肽参与维持和调控血压的稳定,观测这些活性多肽在机体中的水平变化,对于ET等心血管病的发病机理和疗效观察具有重要意义。现已知与心血管功能有关的生物活性物质约有数十种,除了肾素-血管紧张素-醛固酮(RAA)系统,血栓素B2及6-酮-前列腺素F1等激素外,近些年来随着分子生物学及RIA技术的进展,相继发现并建立了许多新的舒缩血管的活性多肽的检测方法。本文仅就具有舒张血管的活性多肽在EH方面的应用前景作一简要概述。一、利钠利尿家族:心钠素(ANP)、脑钠素(BNP)、C型利钠肽(CNP)和尿钠素(URO)同属于利钠利尿家族。氨基酸序列分析发现ANP、BNP、CNP的结构相近,前体均由126个氨基酸组成,都有一个17个氨基酸组成的环状结构,成为本家族共有的特征,对于利钠利尿活性具有重要作用。虽ANP、BNP、CNP具有较高的同源性,但基因定位于不同的染色体上,ANP和BNP位于4号染色体,CNP位于1号染色体1,CNP的末端不再延伸而是停止于环状结构,这就决定了CNP在结构功能上不同于ANP和BNP。NO、TGF-、高密度脂蛋白,ANP和BNP可促进CNP的合成和分泌2,胰岛素及低密度脂蛋白则抑制其合成和分泌。目前认为一切生物活性物质均需要与组织内相应的受体结合而产生生物学效应,利钠利尿家族有三类受体存在,利钠利尿肽A受体(NPR-A),主要与ANP和BNP结合,分布于肾、肾上腺、心内膜、内皮和中枢神经系统;其次是NPR-B受体,能与CNP特异性结合,主要分布于平滑肌细胞,内皮细胞上亦有少量存在;第三种是NPR-C受体与NPR-A受体分布类似,能与ANP、BNP、CNP均可结合3。利钠利尿多肽的生物活性主要是通过cG MP完成的,NPR-A、B受体与相应的配基结合后,激活细胞内的鸟苷酸环化酶,促进了细胞内cG MP水平升高,进而激活G蛋白酶,导致细胞内Ca2+外流,产生舒张血管,利钠利尿,抑制血管平滑肌增殖,抑制RRA系统的功能。NPR-C受体又称为清除受体,其功能与利钠利尿肽的清除有关,该受体与相应配基结合后,通过降低细胞内cAMP的水平而发挥生物学作用。(一)ANP4:ANP是由心房合成和分泌的一种生物活性多肽激素,具有强大的利钠利尿、扩张血管、降低血压的生物学功能,其前体由126个氨基酸组成,是ANP在心肌细胞中的贮存形式,C末端的28个氨基酸组成的小分子短肽是ANP的活性形式。当机体受到刺激或心房张力增加时,则以活性形式由心房分泌释放入血。ANP能直接松弛血管平滑肌,尤其是对肾动脉、主动脉和肠系膜动脉等大血管作用强烈;能抑制去甲肾上腺素(NE)或血管紧张素(A)对肾动脉或主动脉的收缩作用;ANP降低动脉压的作用是通过利尿使血容量下降,抑制肾素释放和舒张毛细血管,降低外周血管阻力及心输出量等引起。由于ANP的生理功能,提示在EH的发生发展中可能占有重要位置。关于EH患者的血浆ANP水平报道不一。部分学者观察到在未经治疗且无合并症的大多数EH患者,血浆ANP水平比正常人升高约1倍,ANP含量与血压呈正相关;但亦有学者发现轻、中度EH患者,血浆ANP水平均在正常范围,但若有心脏合并症时,ANP含量则升高,且盐摄入量、年龄、体位及运动等均是ANP分泌的刺激因素,说明ANP的含量变化与EH患者疾病严重程度有关,检测血浆ANP的水平有助于观察病情和判断疗效。RIA测定的正常参考值为467.548.9ng/L。(二)BNP:人类的BNP由32个氨基酸组成,其中26个氨基酸为BNP的基本结构,是具有活性的片段。BNP受体有GC-A和GC-B两种,GC-A受体对BNP不敏感,对ANP敏感;GC-B受体对BNP高度敏感,对ANP不敏感。BNP在心脑组织中含量较多,且心脏是贮存和分泌BNP的主要器官,在心脏和血浆中含有两种不同分子形式即前体物BNP108和BNP32。一般认为BNP32是生物活性分子,BNP108则具有潜在的生物活性5。由于BNP与ANP具有相似的利钠利尿、舒张血管、降低血压等生物学效应,通过抑制A-醛固酮系统和抗利尿激素的活性而起作用,因此血浆BNP含量变化与EH的发生发展具有相关性6。K ohno曾报道EH患者血浆BNP浓度比临界EH患者显著升高,且左室肥厚又高于非左室肥厚者,说明血浆BNP升高幅度与疾病严重程度密切相关。左室肥厚可增加EH患者心血管意外和死亡率,因此021放射免疫学杂志2001年第14卷第2期