一氧化氮在休克血管低反應(yīng)性發(fā)生機制中的作用

李樹鐵　張立民　趙自剛　牛春雨(河北北方學院微循環(huán)研究所，河北　張家口　075000)

一氧化氮在休克血管低反應(yīng)性發(fā)生機制中的作用

李樹鐵張立民趙自剛牛春雨
(河北北方學院微循環(huán)研究所，河北張家口075000)

〔關(guān)鍵詞〕休克;血管低反應(yīng)性;一氧化氮

牛春雨(1967-)，男，博士，教授，碩士生導師，主要從事創(chuàng)傷休克的基礎(chǔ)與臨床研究。

第一作者:李樹鐵(1979-)，男，碩士，主治醫(yī)師，主要從事創(chuàng)傷休克的基礎(chǔ)與臨床研究。

失血性休克、膿毒血癥引起的血管功能受損是重癥休克導致患者多器官衰竭乃至死亡的重要原因之一。休克后血管功能受損主要表現(xiàn)血管平滑肌功能受損和血管內(nèi)皮功能紊亂。血管平滑肌損傷導致休克患者的血壓逐步惡化，表現(xiàn)為血管低反應(yīng)性，是重癥休克患者死亡的重要原因之一。血管內(nèi)皮損傷會導致微血管血流受阻、黏附增強、白細胞與血小板激活、凝血異常和重要器官的血液灌注與能量代謝異常，加重器官損傷。研究發(fā)現(xiàn)，一氧化氮(NO)，在調(diào)節(jié)血管舒縮過程中起著非常重要的作用，通過影響血管平滑肌細胞(VSMCs)和血管內(nèi)皮細胞(VECs)的功能參與失血性休克〔1〕、感染性休克〔2〕晚期血管低反應(yīng)性的發(fā)生、發(fā)展。本文綜述NO在休克后血管低反應(yīng)性中的作用，為防治休克后血管低反應(yīng)性提供理論參考。

1　NO的產(chǎn)生及其在休克血管收縮反應(yīng)性中的作用

NO是由NO合酶(NOS)催化底物L-精氨酸產(chǎn)生的內(nèi)源性硝基血管擴張劑，在維持血管舒縮狀態(tài)的過程中扮演著重要角色。研究發(fā)現(xiàn)，在脂多糖(LPS)誘導內(nèi)毒素休克的人臍靜脈內(nèi)皮細胞，LPS通過磷酸化和活化蛋白激酶B(PKB或Akt)、p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)，激活內(nèi)皮型NOS(eNOS)產(chǎn)生NO〔3〕;失血性休克時，血管生成素(Ang) -1和Ang-2通過激活VECs上的上皮生長因子樣域酪氨酸激酶(Tie) -2受體，經(jīng)磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)激活A(yù)kt，可經(jīng)銜接蛋白生長因子受體結(jié)合蛋白(Grb) 2活化p38 MAPK 和ERK，再通過調(diào)節(jié)eNOS活性產(chǎn)生NO〔4〕。過量的NO可導致血管持續(xù)舒張，血壓持續(xù)下降。

在失血性休克持續(xù)低血壓階段，血管組織NOS活性增強，產(chǎn)生和釋放NO，導致了血管過度舒張和血管對收縮藥物的反應(yīng)性降低〔5〕，運用NOS抑制劑和選擇性誘導型NOS(iNOS)抑制劑均可逆轉(zhuǎn)NO對血管的舒張作用〔6〕。同時，研究表明失血性休克后血管對去甲腎上腺素等血管活性藥的反應(yīng)性出現(xiàn)了早期升高和晚期降低的雙相變化，NO同樣也參與了在早期血管反應(yīng)性升高的調(diào)節(jié)〔3〕; Xu等〔7〕研究表明Ang-1和Ang-2也參與了失血性休克后血管反應(yīng)性的雙向調(diào)節(jié)，其中Ang-1主要通過Tie2-Akt-eNOS途徑促進NO生成參與了休克早期血管高反應(yīng)性調(diào)節(jié)，而Ang-2主要通過Tie2-Erk-iNOS途徑促進NO過量產(chǎn)生參與了休克晚期血管低反應(yīng)性的調(diào)節(jié)。陳瑋等〔8〕也在內(nèi)毒素性休克家兔模型上發(fā)現(xiàn)，休克晚期iNOS過表達產(chǎn)生過量的NO導致了血管低反應(yīng)性。NO除了可以直接引起血管舒張以外，還可通過激活可溶性鳥苷酸環(huán)化酶(sGC)，進而提高細胞內(nèi)的環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)濃度引起血管反應(yīng)性，同時也可通過其他非GC途徑引起血管低反應(yīng)性。

2　GC激活介導的NO對休克血管低反應(yīng)性調(diào)節(jié)

研究表明，NO介導的cGMP活化在循環(huán)性休克的血管低反應(yīng)性中起到了重要作用〔9〕; NO介導的sGC活化參與了硝酸甘油及硝酸甘油類似物導致的血管平滑肌舒張，同時伴隨GTP 向GMP的轉(zhuǎn)化〔10〕。隨后sGC/cGMP系統(tǒng)被證明其在介導NO的大部分生理學功能和部分病理生理學功能中起著極為重要的作用;在這一途徑中，NO通過將鐵離子綁定到sGC分子周邊，從而移動鐵離子到卟啉環(huán)的外面，由此NO激活了sGC。細胞質(zhì)內(nèi)cGMP的增加和鈣離子外流及向細胞內(nèi)鈣庫轉(zhuǎn)移的增加進而導致細胞質(zhì)內(nèi)鈣離子水平降低，從而介導了VSMC的舒張效應(yīng)〔11〕。Bruins等〔12〕認為NO可能是通過cGMP-PKG通路引起了肌球蛋白輕鏈去磷酸化，從而影響VSMCs膜靜息電位，導致血管反應(yīng)性降低。王海華等〔13〕通過腹腔注射LPS復制內(nèi)毒素性休克模型，并通過運用iNOS、cGMP等工具藥與離體動脈環(huán)孵育發(fā)現(xiàn)，內(nèi)毒素性休克后iNOS-GC-cGMP信號通路活化參與了血管低反應(yīng)性的發(fā)生，抑制該通路可顯著提升血管反應(yīng)性。此外，藥理學方面的研究表明了NO非依賴的cGMP活化途徑也參與了循環(huán)性休克的血管低反應(yīng)性〔14〕。最近的研究表明內(nèi)毒素性休克大鼠的血管組織中，iNOS和cGMP依賴機制調(diào)控了Rho激酶通路，表現(xiàn)為內(nèi)毒素性休克后Rho-A/Rho-激酶途徑上調(diào)，但是LPS所導致的Rho-A/Rho-激酶通路上調(diào)可被cGMP依賴的途徑所抑制〔15〕。

研究證實，GC抑制劑亞甲藍可提升內(nèi)毒素性休克大鼠血壓，提高血管的舒縮功能。亞甲藍具有多種藥理學活性，包括:能夠促進氧自由基產(chǎn)生，直接抑制NOS活性，這些作用在許多休克早期模型和病例中得到了驗證〔16〕，但亞甲藍對于休克轉(zhuǎn)歸的作用并不明顯;和NOS抑制劑亞硝基左旋精氨酸甲酯(L-NAME)一樣，亞甲藍的作用也呈劑量依賴性，但當增加其劑量超過一定上限時，治療作用就會降低，甚至會對人體有害〔17〕。在隨后的一些研究中，一種更為特異并且作用更強的sGC抑制劑1H-〔1，2，4〕二唑〔4，3-2〕ODQ被應(yīng)用到了休克的實驗研究中，也證實了ODQ顯著提高了循環(huán)性休克嚙齒類動物的血管反應(yīng)性〔18〕。也有研究表明NO和cGMP參與了基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP) -9的表達上調(diào)〔19〕。Cena等〔20〕通過在體實驗也證實MMP抑制劑可提高內(nèi)毒素性休克大鼠的血管反應(yīng)性，這種作用在一定程度上是內(nèi)皮依賴的，這在治療休克后血管低反應(yīng)性中屬于一個較新穎的機制。

近來有些研究表明，內(nèi)毒素休克大鼠的VSMCs中Na+-K+-ATP酶活性顯著提高，進而促進了血管低反應(yīng)性的發(fā)生; Na+-K+-ATP酶活性的增加是由NO-cGMP通路介導的，而非cAMPPKA或PKC介導的〔17〕。此外，與LPS所致休克模型血管低反應(yīng)性相比較，盲腸結(jié)扎穿孔(CLP)模型中iNOS對于VSMCs鈣離子的調(diào)控作用不明顯。例如，針對CLP大鼠尾動脈血管反應(yīng)性的研究表明，VSMCs鈣敏感性降低導致了血管低反應(yīng)性，然而，L-刀豆氨酸對VSMCs鈣敏感性的作用是有限的，除了生成過多的NO能夠?qū)е卵艿头磻?yīng)之外，鈣敏感性變化同樣可以引起血管反應(yīng)性變化〔21〕。

3　非GC依賴途徑介導的NO對休克血管低反應(yīng)性調(diào)節(jié)

研究表明，過氧化物(活性氧)產(chǎn)生增多在循環(huán)性休克的血管病理生理學中起著重要作用〔22〕。NO的部分氧化毒性作用是由休克后NO對超氧陰離子的反應(yīng)及過氧硝酸鹽的形成和隨后羥基自由基等活性物質(zhì)的形成決定的〔23〕。在不同的循環(huán)性休克模型中，中和過氧化硝酸鹽提高了血管收縮性〔24〕。過氧化硝酸鹽引起血管低舒縮性的途徑有很多，包括對細胞能量的直接作用以及對蛋白酶激活受體(PAR)的活化等。也有研究表明失血性休克后NO通過生成硝酸根離子導致了ATP敏感性鉀通道(KATP)開放，使用KATP阻斷劑優(yōu)降糖能夠顯著逆轉(zhuǎn)NO導致的血管低反應(yīng)性。同時，由過氧化硝酸鹽介導休克血管低反應(yīng)性的機制也同樣存在于VSMCs之外，包括過氧化硝酸鹽和血管收縮劑兒茶酚胺的直接作用。

Collin等〔25〕研究表明內(nèi)毒素性休克后血管反應(yīng)性顯著降低，而通過在體或離體情況下應(yīng)用KATP通道的抑制劑PNU-37883A后能顯著改善休克后血管反應(yīng)性，隨后進一步發(fā)現(xiàn)休克后KATP的蛋白亞型及mRNA表達顯著上調(diào)，而運用iNOS抑制劑后能顯著降低動脈中NO產(chǎn)量、核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)活性及KATP蛋白表達，因此，NO降低內(nèi)毒素性休克血管反應(yīng)性的作用，可能部分是通過激活NF-κB，進而上調(diào)KATP蛋白表達、促進KATP開放來實現(xiàn);同時也提示KATP的選擇性抑制劑可能在今后內(nèi)毒素休克血管低反應(yīng)性的治療中發(fā)揮重要作用〔26〕。

4　小結(jié)與展望

休克后血管低反應(yīng)性與NO過量生成有關(guān)，其機制與過量NO激活鳥苷酸途徑以及其他非鳥苷酸依賴的途徑有關(guān)。這提示在臨床上，針對失血性休克或感染性休克，可通過抑制NO產(chǎn)生來逆轉(zhuǎn)休克血管低反應(yīng)性的發(fā)生。如:應(yīng)用NOS抑制劑L-NAME等藥物。同時，進一步揭示NO的產(chǎn)生途徑和下游分子的效應(yīng)機制有可能為臨床防治多種休克的血管低反應(yīng)性提供實驗依據(jù)與理論參考，進而為以NO靶點防治休克提供新思路。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，失血性休克后的腸淋巴液回流是器官損傷的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)〔27〕。同時，阻斷休克腸淋巴液回流可提高重癥失血性休克大鼠在體與離體血管反應(yīng)性，提高離體血管環(huán)對梯度鈣離子的敏感性;將引流的休克不同時相的腸淋巴液與正常大鼠血管孵育后，發(fā)現(xiàn)休克早期腸淋巴液可提高正常大鼠血管反應(yīng)性，休克晚期腸淋巴液具有降低正常大鼠血管反應(yīng)性的作用〔28〕。但腸淋巴液介導休克血管低反應(yīng)性的機制是否與NO有關(guān)，還需要進一步觀察。這對于以腸淋巴液回流和NO為研究靶點，防治休克具有積極的意義。

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〔2014-12-28修回〕

(編輯袁左鳴/滕欣航)

通訊作者:趙自剛(1974-)，男，碩士，教授，碩士生導師，主要從事創(chuàng)傷休克的基礎(chǔ)與臨床研究。

基金項目:國家自然科學基金資助項目(30971203) ;河北省自然科學基金(C2012405020) ;河北省高校百名創(chuàng)新人才支持計劃(Ⅱ，BR2-105)

〔中圖分類號〕R364.1+4

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2015) 16-4693-03;

doi:10.3969/j.issn.1005-9202.2015.16.136