一氧化氮在肝臟疾病中的作用及機(jī)制

趙莉萍

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)系,安徽淮北 235000)

一氧化氮在肝臟疾病中的作用及機(jī)制

趙莉萍

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)系,安徽淮北 235000)

一氧化氮(NO)在生物體內(nèi)有多種生理和毒性作用。大量研究表明：NO參與各種原因引起的肝臟疾病,且呈現(xiàn)雙重作用。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為高濃度的NO可促進(jìn)肝臟損傷,機(jī)制與促進(jìn)脂質(zhì)過氧化、線粒體損傷,抑制蛋白、糖原合成等有關(guān);而低濃度的NO具有肝保護(hù)作用,機(jī)制與抑制MPT和細(xì)胞凋亡,抑制中性粒細(xì)胞聚集,改善肝臟微循環(huán)等有關(guān)。

一氧化氮;肝臟疾病;作用;機(jī)制

一氧化氮(NO)既具有細(xì)胞毒性效應(yīng)器作用、參與組織損傷和病變的誘發(fā)及增強(qiáng)因子,又是生物體重要的細(xì)胞信號調(diào)節(jié)分子和免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)分子,參加正常的生理功能。NO是由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸(L-Arg)脫胍基而產(chǎn)生的。NOS分為神經(jīng)型NOS(n NOS)、內(nèi)皮型NOS(eNOS)和誘導(dǎo)型NOS(iNOS)三種類型。肝組織中主要有eNOS和iNOS兩種類型,其中eNOS是生物本身所固有的,其活性依賴于鈣離子及鈣調(diào)蛋白,經(jīng)免疫學(xué)刺激后誘導(dǎo)瞬間釋放NO,參與多種重要的生理功能。而iNOS活性不依賴于鈣離子及鈣調(diào)蛋白,由內(nèi)毒素及細(xì)胞毒素等誘導(dǎo)產(chǎn)生并持續(xù)釋放NO,在肝細(xì)胞壞死過程中可能起某種損害因子的作用。[1]75關(guān)于NO在肝臟疾病中的作用報(bào)道不一,近年研究者認(rèn)為NO既有細(xì)胞保護(hù)作用,又有細(xì)胞毒性作用。本文對NO在多種肝臟疾病中起到的作用及其發(fā)生機(jī)制進(jìn)行簡要綜述。

1 NO在肝損傷中的損害作用

多數(shù)研究認(rèn)為NO具有肝毒性作用,Billiar等以痤瘡桿菌/脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的小鼠急性肝壞死模型發(fā)現(xiàn)NO的變化與肝損傷的程度相平行。[2]567其在肝缺血再灌注損傷、酒精性肝病、肝硬化等肝損傷等中起促進(jìn)作用[3]57。研究還認(rèn)為起毒性機(jī)制可能與下列因素有關(guān)。

1.1 NO促進(jìn)脂質(zhì)過氧化

研究發(fā)現(xiàn)非甾體抗炎藥誘導(dǎo)的急性肝損傷中,NO水平明顯升高,應(yīng)用NOS抑制劑可改善肝臟損傷程度,并且NO水平變化趨勢與血漿丙二醛(MDA)變化一致,而超氧化物歧化酶(SOD)活性則隨NO的增減而呈現(xiàn)相反變化,提示NO可能通過促進(jìn)脂質(zhì)過氧化引起肝細(xì)胞損傷。[4]150活性氧、超氧陰離子等自由基可促進(jìn)脂質(zhì)過氧化物MDA等物質(zhì)產(chǎn)生,進(jìn)而對肝細(xì)胞造成損傷。NO也是一種有很強(qiáng)毒性的自由基,大量NO破壞了NO與O-2間的平衡,生成氧化性更強(qiáng)的過氧化亞硝酸陰離子(ONOO-),ONOO-降解為自由基OH-、NO-2,引起細(xì)胞膜的多不飽和脂肪酸及膽固醇氧化,并氧化SOD及谷胱甘肽(GSH)等,加重氧化應(yīng)激程度。由此可見NO放大了O-2的氧化損傷效應(yīng),是氧化應(yīng)激損傷的重要因素之一。另外,NO還可抑制肝臟蛋氨酸腺昔轉(zhuǎn)移酶活性導(dǎo)致GSH合成障礙,降低谷胱甘肽過氧化物酶的活性,促進(jìn)脂質(zhì)過氧化物積聚。[5]328而線粒體內(nèi)產(chǎn)生的脂質(zhì)過氧化物則能通過誘導(dǎo)線粒體MPTP開放導(dǎo)致嚴(yán)重后果。[6]513

1.2 NO抑制肝細(xì)胞蛋白質(zhì)合成

研究發(fā)現(xiàn)NO可抑制肝細(xì)胞蛋白質(zhì)的合成,多種急慢性肝損傷時(shí)NO對肝細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成起抑制作用。用LPS刺激一起培養(yǎng)的鼠枯否細(xì)胞和肝細(xì)胞,結(jié)果發(fā)現(xiàn),加入左旋精氨酸時(shí)NO水平明顯升高,而肝細(xì)胞內(nèi)總蛋白合成減少。其機(jī)理被認(rèn)為內(nèi)毒素刺激肝巨噬細(xì)胞或枯否細(xì)胞,釋放多種細(xì)胞因子如IL-1等,促使肝細(xì)胞NOS表達(dá)產(chǎn)生大量NO,NO抑制肝細(xì)胞線粒體呼吸鏈中的復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ和某些酶的活性,蛋白質(zhì)合成減少,說明NO是抑制肝細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的調(diào)節(jié)劑。[7]109,[8]195

1.3 NO與糖代謝障礙

有研究認(rèn)為NO可抑制肝細(xì)胞的糖代謝,將肝細(xì)胞與IL-1等和LPS共同培養(yǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)NO合成增加而葡萄糖產(chǎn)量顯著下降,加入NOS抑制劑可改善這種現(xiàn)象,提示NO可抑制肝細(xì)胞糖代謝促進(jìn)肝細(xì)胞損傷[9]20。外源性NO也可抑制肝細(xì)胞葡萄糖合成,并呈現(xiàn)濃度依賴,其機(jī)制被認(rèn)為是NO與琉基結(jié)合后,抑制了糖異生過程中3-磷酸甘油醛脫氫酶的活性。[10]621另有研究發(fā)現(xiàn)NO還可抑制三羧酸循環(huán)中多順烏頭酸酶等的活性,降低電子傳遞鏈中細(xì)胞色團(tuán)的活性,進(jìn)而抑制肝糖原異生[9]20。順烏頭酸酶是三羧酸循環(huán)重要的酶之一,核糖核苷酸還原酶是合成DNA的限速酶,這些酶的活性呈鐵依賴性,NO與鐵結(jié)合抑制兩種酶的活性,導(dǎo)致能量代謝障礙,DNA合成也受到抑制。

1.4 NO促進(jìn)線粒體損傷

線粒體是細(xì)胞的能量合成場所,介導(dǎo)細(xì)胞的生和死。在肝移植手術(shù)鼠模型中,隨著肝細(xì)胞內(nèi)iNOS及NO水平升高,線粒體ATP酶及NADPH酶活性下降,提示NO與線粒體損傷有關(guān)。[11]295現(xiàn)在公認(rèn)為誘導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)的活性氧及活性氮是細(xì)胞線粒體通透性轉(zhuǎn)變(MPT)的誘導(dǎo)劑。MPT表現(xiàn)為線粒體腫脹,氧化磷酸化以及線粒體膜的轉(zhuǎn)化孔(PT)形成,線粒體膜電位的下降,ATP合成減少,能量生成不足,線粒體功能障礙,最終導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生凋亡壞死。也有研究認(rèn)為NO與O-2結(jié)合形成的ONOO-,通過氮化修飾重要蛋白,改變信號途徑,引起線粒體呼吸抑制,直接和間接介導(dǎo)了NO的細(xì)胞毒性效應(yīng)。[3]58

1.5 NO促進(jìn)肝細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡參與多種肝臟疾病的發(fā)病過程,是肝細(xì)胞損傷的重要機(jī)制之一。將鼠肝枯否細(xì)胞和肝細(xì)胞一起孵育,脂多糖激活后可促進(jìn)孵育的肝細(xì)胞凋亡,iNOS抑制劑氨基胍可以改善半數(shù)以上的細(xì)胞凋亡。[12]428另有實(shí)驗(yàn)[13]1203發(fā)現(xiàn)大劑量外源性NO供體可引起胎肝細(xì)胞凋亡,以上均提示NO促進(jìn)肝細(xì)胞凋亡。NO通常把線粒體作為其靶標(biāo)作為啟動(dòng)凋亡的方式之一,氧化劑過亞硝酸鹽存在時(shí),不可逆性地引起線粒體膜運(yùn)輸通道(PT)開放,線粒體內(nèi)細(xì)胞色素C(CytC)、凋亡誘導(dǎo)因子及caspas酶原釋放,引起Caspase級聯(lián)反應(yīng),進(jìn)而促進(jìn)肝細(xì)胞凋亡。[3]59大量文獻(xiàn)報(bào)道NO通過增加MPT或降低細(xì)胞色素氧化酶活性使CytC水平增高,加速細(xì)胞凋亡。[14]235

NO還通過抑制線粒體呼吸鏈,與過氧化物反應(yīng)生成ONOO-,誘導(dǎo)巰基氧化及脂質(zhì)過氧化損傷,破壞線粒體內(nèi)的DNA促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

2 NO在肝損傷中的保護(hù)作用

近來的研究也有傾向認(rèn)為NO具有肝保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)提供左旋精氨酸促進(jìn)NO生成,可減輕缺血再灌注引起的肝損傷,有報(bào)道認(rèn)為NO可促進(jìn)原位肝移植術(shù)后患者肝功能的恢復(fù),減輕肝纖維化形成,對LPS介導(dǎo)的肝損傷起保護(hù)作用。[3]60,[15]339NO的細(xì)胞保護(hù)作用可能和下列因素有關(guān)：

2.1 NO抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)變(MPT)

在缺血再灌注肝損傷實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用NO供體,發(fā)現(xiàn)NO具有肝保護(hù)作用,并認(rèn)為其保護(hù)機(jī)制可能與其激活鳥甘酸還氧化酶,提高細(xì)胞內(nèi)cGMP含量,激活PKG,最終抑制線粒體PT孔,抑制MPT,減少肝細(xì)胞出現(xiàn)再灌注后死亡。[15]339

2.2 NO抑制細(xì)胞凋亡

NO對細(xì)胞凋亡具有雙重影響,許多學(xué)者認(rèn)為NO處于高表達(dá)時(shí)促進(jìn)細(xì)胞凋亡,低度或中等程度表達(dá)時(shí)則在細(xì)胞凋亡中起保護(hù)作用。低濃度的NO能夠通過改變MPT,使Caspase酶S-硝基化,抑制其活性,凋亡信號無法釋放進(jìn)而阻斷細(xì)胞凋亡過程[12]427。有實(shí)驗(yàn)[16]1560發(fā)現(xiàn)NO可通過抑制Caspase29凋亡小體的聚集而削弱細(xì)胞凋亡效應(yīng)。Dodd F等認(rèn)為低濃度NO通過促進(jìn)抗凋亡基因BCL-2蛋白表達(dá)而抑制細(xì)胞凋亡。[17]630另外NO通過誘導(dǎo)保護(hù)蛋白熱休克蛋白70的表達(dá),在腫瘤壞死因子誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡中發(fā)揮保護(hù)作用。[18]1402

2.3 NO與血流動(dòng)力學(xué)

現(xiàn)已明確NO是一種內(nèi)源性血管擴(kuò)張劑,可調(diào)控肝動(dòng)脈的血流阻力,對于維持肝竇狀隙灌注起重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)NOS抑制劑L-NAME等可減少肝竇的血流,促進(jìn)內(nèi)毒素誘導(dǎo)肝微血管炎癥,導(dǎo)致微循環(huán)障礙。[9]20在各種炎癥刺激后內(nèi)皮素B1受體(ETb)上調(diào),由eNOS產(chǎn)生的NO作為內(nèi)皮素衍生性松弛因子,抑制內(nèi)皮素ET的合成,對抗其縮血管作用。NO除了對抗ET作用外,還降低血管對體內(nèi)縮血管物質(zhì)的反應(yīng),對抗肝內(nèi)星性細(xì)胞活化后的血管收縮效應(yīng),以維持肝臟微循環(huán)。[1]76

2.4 NO與炎癥細(xì)胞

在炎癥或氧化應(yīng)激后中性粒細(xì)胞積聚可促進(jìn)肝細(xì)胞損傷,NO通過改變黏附分子CD11/CD18、選擇素及細(xì)胞間粘附分子的表達(dá),有效調(diào)節(jié)抑制中性粒細(xì)胞及血小板黏附聚集,改善內(nèi)皮細(xì)胞損傷。在大鼠肝缺血再灌注期外源性L-精氨酸產(chǎn)生的NO參與微血管的調(diào)節(jié),對維持早期竇狀隙血流、保護(hù)肝細(xì)胞起重要作用,同時(shí)NO對白細(xì)胞粘附的抑制也參與這一過程。[19]45

總之,NO是一把雙刃劍,在病理和生理過程中起著重要的作用。NO既有肝保護(hù)作用,又有肝毒性作用,臨床上應(yīng)盡量發(fā)揮其有利作用,注意控制其負(fù)面作用。

[1] 張光偉,范玉穎,包延軍,等.一氧化氮與肝損傷的研究[J].解剖科學(xué)進(jìn)展,2002,8(1).

[2] Billiar TR,Curran KD,Harbrecht BG,et al.Modulation of nitro gen oxide synthesis in vivo：NG-monomethyl-L-arginine inhibits endotoxin-induced nitrite/ nitrate biosynthesis while promoting hepatic damage [J].Leukoc Bio,1990,48(3).

[3] 趙莉萍.一氧化氮在雙氯芬酸鈉肝損傷大鼠中的作用及地塞米松的影響研究[D].合肥：安徽醫(yī)科大學(xué),2012.

[4] D.Ulusoy Karatopuk,Tenoksikam.Effect of tenoxicam on rat liver tissue[J].Gastroenterol,2010,21 (2).

[5] 徐耀傳,張王利,吳星軍,等.肝硬化大鼠主動(dòng)脈環(huán)收縮功能下降的機(jī)制研究[J].胃腸病學(xué)和肝病學(xué)雜志, 1998,7(4).

[6] Reid AB,Kurten RC,McCullough SS,et al.Mechanisms of acetaminophen-induced hepatotoxicity：Role of oxidative stress and mitochondrial perm-eability transition in freshly isolated mouse hepatocytes[J]. Pharmacol Exp Ther,2005,312(2).

[7] 黃穎秋,蕭樹東,張德中,等.肝硬化鼠食管、胃及肝一氧化氮合酶的分布[J].中華肝臟病雜志,1998,2 (2).

[8] 溫冰,張繼平.一氧化氮與肝臟疾病研究進(jìn)展[J].臨床消化病雜志,2005,17(4).

[9] 王丙云,陶熱,陳龍,等.一氧化氮的生物學(xué)活性及其在肝臟損傷中的作用[J].動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2000,21(3).

[10] Du J,Olina L,Kim YM,et al.Excessive NO product ion dose not account f or the inhibition of hepatic gluconeogenesis in endotoxemia[J].Am J Physiol, 1996,271(5).

[11] Gary L,Wright,Zhi Zhong,Songqing H,et al.Inhibition of inducible nitric oxide Synthase prevents mitochondrial damage and improves survival of steatotic partial liver grafts[J].Transplantation.2010,89 (3).

[12] 張而立,李松,陳暢,等.一氧化氮與細(xì)胞凋亡的關(guān)系及研究進(jìn)展[J].中國生化藥物雜志,2007,28(6).

[13] Martin S,Diaz G,Caside M,et al.Bacterial lipoplysaccaride antag onizestransforming growth factor-13：induced apoptosis in primary cultures of hepatocytes[J].Epatology,1996,23(5).

[14] Glulivi C.Functional implications of nitric oxide produce by mitochondria in iochondrialm etabolism [J].Biochem,1998,332(2).

[15] 詹勇強(qiáng),呂新生,王志明,等.血漿一氧化氮對大鼠肝缺血預(yù)處理的影響[J].中華實(shí)驗(yàn)外科雜志,2002, 19(4).

[16] Bal,Price A,Brown G C.Nitric-oxide-induced necrosis and apoptosis in PC12 cells mediated by mitochondria[J].Neurochem,2000,75(4).

[17] Dodd F,li moges M,,Boud reau RT,et al.L-arginine inhibits apoptos is via a No-dependent mechanismin Nb2 lymphom a cells[J].Cell Biochem, 2000,77(5).

[18] Kim YM,de Vera ME,Watkins SC,et al.Nitric oxide protects cultured rat hepat ocytes f rom tumor necrosis factor-alpha induced apoptosis binducing heat shock protein 70 expression[J].J BiolChem, 1997,272(3).

[19] 雷團(tuán)結(jié).一氧化氮與肝缺血再灌注損傷的研究進(jìn)展[J].陜西醫(yī)學(xué)雜志,2002,31(1).

責(zé)任編輯：曉 晟

R575

A

1671-8275(2014)01-0124-03

2013-10-20

趙莉萍(1976-),女,安徽淮北人,淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)系講師。研究方向：內(nèi)科疾病。