尿酸和氧化應(yīng)激與動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系的研究進(jìn)展

袁國軍，張曙影

尿酸是一種由碳、氫、氧、氮等元素組成的雜環(huán)化合物。尿酸具有抗氧化作用，可有效清除活性氧、超氧陰離子以及氧化血紅素中間產(chǎn)物高價(jià)鐵;但在某些條件下它通過一系列途徑破壞氧化－還原平衡系統(tǒng)，使機(jī)體產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)。氧化應(yīng)激是指機(jī)體在遭受各種有害刺激時(shí)，體內(nèi)高活性分子如活性氧自由基 (reactive oxygen species，ROS)和活性氮自由基 (reactive nitrogen species，RNS)產(chǎn)生過多，氧化程度超出氧化物的清除，導(dǎo)致氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，引起組織損傷。動(dòng)脈粥樣硬化是一種常見的血管疾病，常見于中年男性及絕經(jīng)期后的女性，多由脂肪代謝紊亂、神經(jīng)血管功能失調(diào)引起，常導(dǎo)致供血障礙、血栓形成等，是老年人主要病死原因之一。大量的研究顯示，尿酸、氧化應(yīng)激與動(dòng)脈粥樣硬化密切相關(guān)，故闡明尿酸、氧化應(yīng)激與動(dòng)脈粥樣硬化三者的關(guān)系對(duì)研究心血管疾病的發(fā)病機(jī)制很有意義，也對(duì)心血管疾病的預(yù)防與治療有較高的價(jià)值。

1 尿酸與氧化應(yīng)激

1.1 尿酸的抗氧化作用 (1)尿酸具有清除氧自由基的能力。Spitsin等［1］報(bào)道尿酸在生物分子與氧化劑反應(yīng)之前，可使非活性狀態(tài)的氧化劑通過電子傳遞，并形成尿酸鹽自由基，而尿酸鹽自由基可被維生素C所清除。因此，在血漿中尿酸鹽與維生素C相互作用發(fā)揮抗氧化劑的作用，從而使自由基不損傷機(jī)體重要的細(xì)胞組分。(2)尿酸還具有抗脂質(zhì)過氧化的作用。有研究者發(fā)現(xiàn)2.5mmol/L尿酸可增加脂質(zhì)過氧化反應(yīng)［2］，這可能是由于尿酸分解產(chǎn)物中的自由基如尿酸鹽自由基，它可與活性氮發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生一種很強(qiáng)的降解劑。(3)在體內(nèi)由一氧化氮和超氧離子反應(yīng)產(chǎn)生的超氧化氮 (ONOO－)可氧化包括碳水化合物、DNA、脂質(zhì)以及蛋白質(zhì)等生物分子，并且還可滅活有活性的線粒體Mn－SOD等抗氧化物質(zhì)，從而通過氧化應(yīng)激損害機(jī)體組織，然而ONOO－和尿酸反應(yīng)生成穩(wěn)定的一氧化氮供體，可顯著降低ONOO－介導(dǎo)的組織損傷，并能發(fā)揮內(nèi)皮非依賴的血管舒張反應(yīng)［3］。因此，機(jī)體可通過尿酸的抗氧化應(yīng)激作用來保護(hù)心血管系統(tǒng)。

但尿酸的抗氧化作用也存在局限性。Kuzkaya等［4］報(bào)道在細(xì)胞間隙中尿酸是清除ONOO－的惟一物質(zhì)，但這種作用基于組織中巰基和維生素C的輔助作用，而且尿酸不能直接清除細(xì)胞間隙中的過氧化基團(tuán)O2－。尿酸抗氧化作用局限性還表現(xiàn)為不能阻斷細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，也不能清除細(xì)胞內(nèi)的親脂自由基。

1.2 尿酸的促氧化作用 (1)尿酸參與親脂自由基的形成。Vasquez－vivar等［5］報(bào)道尿酸是由嘌呤堿分解代謝而來的，具有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)易與ONOO－、OH－等自由基結(jié)合，經(jīng)過一系列反應(yīng)將其清除，在ONOO－破壞環(huán)狀結(jié)構(gòu)后，產(chǎn)生NO2－和氨基碳?；?(Aminocarbonyl)，而氨基碳酰基是一種具有強(qiáng)氧化性的親脂自由基，在脂肪細(xì)胞內(nèi)可介導(dǎo)氧化低密度脂蛋白 (LDL)，引起自由基氧化作用的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。(2)尿酸與NADPH氧化酶系統(tǒng)存在一定的關(guān)聯(lián)。Chao等［6］發(fā)現(xiàn)通過NADPH氧化酶系統(tǒng)的氧化作用尿酸可刺激人主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞內(nèi)皮素－1基因的表達(dá)，從而參與心血管疾病的發(fā)生過程。(3)尿酸與一氧化氮 (NO)合成系統(tǒng)也存在一定的聯(lián)系。通過放射熒光標(biāo)記尿酸 (15N2－UA)研究尿酸對(duì)NO的作用，顯示在人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞及血漿內(nèi)尿酸可以直接同NO反應(yīng)從而清除NO，更深入的研究顯示盡管ONOO－和過氧化氫 (H2O2)兩種自由基存在時(shí)，尿酸仍優(yōu)先與NO反應(yīng)，而谷胱甘肽 (glutathione)在血漿中對(duì)這種反應(yīng)具有部分阻斷作用，一系列的研究表明NO可被尿酸直接滅活［7］。

2 氧化應(yīng)激與動(dòng)脈粥樣硬化

2.1 氧化應(yīng)激對(duì)脂質(zhì)代謝的影響 氧化應(yīng)激是指機(jī)體或細(xì)胞內(nèi)ROS的生成與清除失衡，使ROS大量蓄積而引起氧化損傷的過程。而ROS可誘導(dǎo)低密度脂蛋白 (low－density lipoprotein，LDL)氧化成氧化型低密度脂蛋白 (oxidized LDL，ox-LDL)并蓄積于血管內(nèi)皮下。研究表明，ox－LDL通過活化小GTPase RhoA和調(diào)節(jié)p27(KIP1)，可導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和功能障礙［8］。ox－LDL在血液中的水平已成為心腦血管病的一個(gè)重要生化標(biāo)志物，同時(shí)在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成和發(fā)展及早期泡沫細(xì)胞的形成過程中被認(rèn)為是最重要的一步。

2.2 氧化應(yīng)激對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的影響 血管內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)鈣離子的應(yīng)答受到羥自由基 (·OH)的干擾可致內(nèi)皮細(xì)胞損傷［9］?！H作用于線粒體膜及細(xì)胞質(zhì)膜等部位的巰基和多不飽和脂肪酸并使其過氧化［10］，從而使脂質(zhì)微環(huán)境改變、膜流動(dòng)性降低，損傷膜結(jié)構(gòu)，膜通透性增加［11］。結(jié)果是:(1)隨著鈣離子濃度升高，蛋白水解酶可被激活，自由基的生成也隨之增加;(2)可能會(huì)改變鈣離子進(jìn)入細(xì)胞的速率;(3)使線粒體的胞內(nèi)鈣庫攝取鈣離子的能力下降，并且線粒體等部位損傷后不能及時(shí)產(chǎn)生足夠的ATP，進(jìn)而鈣泵的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)能力下降，細(xì)胞調(diào)節(jié)內(nèi)鈣的能力受到阻礙。

2.3 氧化應(yīng)激對(duì)平滑肌細(xì)胞的影響 研究表明，糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展過程中，持續(xù)的高血糖導(dǎo)致機(jī)體的氧自由基增多，引起機(jī)體的氧化損傷。同時(shí)，氧自由基激活p38促分裂素原活化蛋白激酶 (MAPK)信號(hào)通路，導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞增殖［12］。二苯乙烯可通過增加G0/G1期細(xì)胞的比例阻礙細(xì)胞進(jìn)入S期，抑制增殖細(xì)胞核抗原 (PCNA)的表達(dá)，增強(qiáng)血管平滑肌細(xì)胞 (VSMCs)的抗氧化能力，清除ROS，抑制血清誘導(dǎo)的VSMCs增殖［13］。這些研究結(jié)果都表明氧化應(yīng)激與血管平滑肌細(xì)胞的增殖是密切相關(guān)的。

3 尿酸與動(dòng)脈粥樣硬化

近年來一些大規(guī)模、前瞻性研究結(jié)果表明，血尿酸濃度與動(dòng)脈粥樣硬化程度存在密切的關(guān)系。Krishnan等［14］報(bào)道，亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化的年輕人血管鈣化程度與尿酸濃度呈正比。在無代謝綜合征的人群中，頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度隨尿酸濃度增加而增加［15］。在病理生理方面，血尿酸促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的原因主要有以下幾種:(1)在血液中尿酸的物理溶解度很低，高尿酸血癥時(shí)尿酸微結(jié)晶容易析出并沉積于血管壁，引起局部炎癥，導(dǎo)致血管內(nèi)膜受損［16］;(2)尿酸激活血小板，使血管活性物質(zhì) (ADP、5－羥色胺等)釋放增多，損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)而加速脂質(zhì)沉積，同時(shí)促進(jìn)低密度脂蛋白及脂質(zhì)的過氧化，使氧自由基的產(chǎn)生增加［17］;(3)尿酸促進(jìn)血小板黏附、聚集，在血栓形成早期促使血小板血栓形成［18］，從而加速動(dòng)脈粥樣硬化的形成。由此可見，高尿酸可作為一種預(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化嚴(yán)重程度的危險(xiǎn)因子［19］。

4 總結(jié)與展望

隨著心腦血管疾病發(fā)生率的上升，在引起動(dòng)脈粥樣硬化的眾多因素中，尿酸越來越受到人們的關(guān)注。尿酸通過氧化應(yīng)激使機(jī)體產(chǎn)生大量ROS，引起內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、脂質(zhì)代謝發(fā)生改變，最終導(dǎo)致強(qiáng)直性脊柱炎 (AS)形成。故尿酸、氧化應(yīng)激與動(dòng)脈粥樣硬化三者之間是汲汲相關(guān)的。因此，未來可從以下幾個(gè)方面來深入研究:(1)尿酸在人體不同生理病理環(huán)境中對(duì)氧化應(yīng)激作用的差異性;(2)尿酸產(chǎn)生氧化應(yīng)激作用的分子機(jī)制及影響因素;(3)通過臨床研究明確尿酸對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的影響?？傊瑢?duì)臨床與基礎(chǔ)兩方面展開進(jìn)一步的研究，將可能為動(dòng)脈粥樣硬化患者的診治和預(yù)后的改善開拓新思路。

1 Spitsin SV，Scott GS，Mikheeva T.Comparison of uric acid and ascorbic acid in protection against EAE ［J］.Free Radical Biology＆ Medicine，2002，33(10):1363－1371.

2 Santos C，Anjos E，Augesto O.Uric acid oxidation by peroxynitrite:multiple reactions，free radical formation，and amplification of lipid oxidation ［J］.Arch Biochem Biophys，1999，372:285－294.

3 Skinner KA，White CR，Pate R，et al.Nitrosation of uric acid by peroxynitrite.Formation of a vasoactive nitricoxide donor ［J］.Biol Chem，1998，273:24491－24497.

4 Kuzkaya N，Weissmann N，Harrison DG，et al.Interactions of peroxynnitrite with uric acid in the presence of ascorbate and thiols:implications for uncoupling endothelial nitric oxide synthase［J］.Biochem Pharmacol，2005，70(3):343 －354.

5 Vasquez－vivar J，Santons AM，Junqueira VB，et al.Peroxynitritemediated formation of free radical in human plasma:EPR detection of ascorbyl，albumin－thiyl and uric acid－derived free radicals［J］.Biochem J，1996，314(Pt 3):869 －876.

6 Chao HH，Liu JC，Lin JW，et al.Uric acid stimulates endothelin－1 gene expression associate with NADPH oxidase in human aortic smooth muscle cell［J］.Acta Pharmacol Sin，2008，29(11):1301 －1312.

7 Gersch C，Palii SP，Kim KM，et al.Inactivation of nitric oxide by uric acid ［J］.Nucleosides Nucleosides Nucleic Aids，2008，27(8):967－978.

8 Galle J，Hansen －Hagge T，Wanner C，et al.Impact of oxidized low density lipoprotein on vascular cells［J］.Atherosclerosis，2006，185:219－226.

9 馮曉靖，袁蘭，茍寶迪，等.羥自由基、低密度脂蛋白和膽固醇對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣響應(yīng)能力的影響［J］.北京大學(xué)學(xué)報(bào) (醫(yī)學(xué)版)，2003，35(6):613－617.

10 Munzel T，Heitzer T，Harrison DG.The physiology and pathophysiology of the nitric oxide/superoxide system ［J］.Herz，1997，22(3):158－172.

11 趙保路.氧自由基和天然抗氧化劑［M］.北京:科學(xué)出版社，1999:77－153.

12 陸璐，李新榮，鄧湘蕾，等.丹參酮ⅡA對(duì)高糖培養(yǎng)的大鼠血管平滑肌細(xì)胞p38 MAPK信號(hào)通路的影響［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào) (醫(yī)學(xué)版)，2008，27(2):130－133.

13 許曉樂，張偉，黃燕娟，等.二苯乙烯苷對(duì)平滑肌細(xì)胞增殖及其抗氧化作用的影響［J］.中國藥理學(xué)通報(bào)，2010，26(7):934－938.

14 Krishnan E，Pandya BJ，Chung L，et al.Hyperuricemia and the risk for subclinical coronary atherosclerosis－data from a prospective observational cohort study［J］.Arthritis Research ＆ Therapy，2011，13:1－8.

15 Takayama S，Kawamoto R，Kusunoki T，et al.Uric acid is an independent risk factor for carotid atherosclerosis in a Japanese elderly population without metabolic syndrome ［J］.Cardiovascular Diabetology，2012，11:1－9.

16 張興平，陳慶偉，鄭陵.高血壓病者合并高尿酸血癥與頸動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系 ［J］.重慶醫(yī)學(xué)，2004，33(1):35－36.

17 常曉霞，蔡琴，趙旅.高血壓病患者頸動(dòng)脈粥樣硬化程度與血尿酸水平的相關(guān)性研究［J］.中華心血管病雜志，2002，30(3):151.

18 Freedman DS，Williamson DF，Gentr EW，et al.Relation of serum acid to mortality and ischemic heart disease.The NHANES Epidemiologic Follow －up study［J］.Am J Epidemio，1995，141:637.

19 陳芬蘭，周淑平.高血壓患者頸動(dòng)脈粥樣硬化與血清膽紅素、尿酸及高敏C反應(yīng)蛋白的關(guān)系探討［J］.贛南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，30(1):33－34.