一氧化氮與紅細胞的相互作用

摘要： 一氧化氮（nitric oxide，NO）是一種新型的具有很強生物學活性的細胞信使分子，其主要生物學效應為血管舒張。血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的NO能透過紅細胞膜作用于血紅蛋白。紅細胞變形性主要決定于細胞比容，細胞幾何形狀及細胞膜的粘彈性。據(jù)報道，庫血紅細胞變形性及NO含量均下降。NO與紅細胞血紅蛋白（Hb）的相互作用可能影響紅細胞膜骨架結(jié)構(gòu)，從而影響紅細胞變形性。研究顯示NO對紅細胞變形性具有濃度依賴性的調(diào)節(jié)作用。

關鍵詞：血液流變學；紅細胞變形性；一氧化氮

一氧化氮（nitric oxide，NO）是一種自由基（NO·）性質(zhì)的氣體分子。它性質(zhì)活潑，難溶于水，易溶于脂肪，極易透過細胞膜而擴散進入靶細胞，與其他物質(zhì)基團快速結(jié)合而發(fā)生化學反應。有些反應可使NO性質(zhì)穩(wěn)定，另一些反應（如氧氣、超氧陰離子）可使NO快速滅活，形成其他自由基，如過氧亞硝基陰離子（ONOO-）[1]。紅細胞是血液的主要有形成分，被證明持續(xù)含有NO及其代謝產(chǎn)物。NO及其代謝產(chǎn)物的相對濃度和它們精確的化學性質(zhì)都能影響細胞的氧化還原狀態(tài)[2]。血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的部分NO能夠彌散穿過紅細胞膜，并與氧合血紅蛋白結(jié)合形成硝酸鹽和高鐵血紅蛋白，或與血紅素形成亞硝酰血紅蛋白，或與血紅蛋白（Hb）中保守的β93Cys殘基（Hbβ93Cys）形成S-亞硝基血紅蛋白（SNO-Hb）[3～5]。

1 NO的生物學作用及其合成

1.1 NO的血管舒張作用 近十多年來的研究[6，7]已經(jīng)明確了NO的三大作用：內(nèi)皮細胞依賴性血管舒張作用、神經(jīng)遞質(zhì)作用和細胞介導的免疫反應。Ignarro[6]認為：NO在人體四個重要生理過程（血管緊張度調(diào)節(jié)、凝血過程、炎癥反應和氧化作用）中都能提高積極作用，消除消極作用；在NO的諸多作用中，又以血管舒張作用最為重要，NO可舒張和擴張血管以確保心臟的足夠血供。NO的氧化損傷[8，9]值得關注：NO作用于鐵蛋白，影響細胞呼吸及能量代謝；參與過氧化脂質(zhì)的形成，加速過氧亞硝基陰離子（ONOO-）及羥自由基（OH·）等氧化劑的生成，OH·是介導細胞損傷的重要途徑；ON-則可迅速使細胞膜脂質(zhì)過氧化，并進一步抑制上皮細胞的離子通道，引起細胞損害。

1.2 NO的生物合成 據(jù)報道[3～5]，生物體內(nèi)的血管內(nèi)皮細胞、神經(jīng)細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、肝細胞等多種細胞均可合成NO，其中又以血管內(nèi)皮細胞最為重要。NO產(chǎn)生于L-精氨酸末端，反應需要一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）的催化，反應式為：L-精氨酸+NADPH（還原型輔酶Ⅱ）+O2→瓜氨酸+NO+NADP+（輔酶）。紅細胞能夠表達誘導型一氧化氮合酶（NOS2或iNOS）和內(nèi)皮型一氧化氮合酶（NOS3或eNOS），因此有能力合成NO[10]。所以，體內(nèi)紅細胞具備兩種來源的NO[10]：一種是血管內(nèi)皮細胞合成并彌散到血流中的；一種是紅細胞本身合成的。

2 一氧化氮與紅細胞的相互作用

Kang[11]等認為正常人的紅細胞能表達iNOS和eNOS，但是它們不具備催化活性，但是研究結(jié)果證明iNOS可能影響紅細胞變形性的維持。Petrov等[10，14]認為紅細胞上存在鳥氨酸環(huán)化酶，提示NO的合成可能調(diào)節(jié)紅細胞的生理學活性，而細胞外和細胞內(nèi)的一氧化氮都能對細胞起作用。近年來的研究[10，12，13]都表明NO能夠影響紅細胞變形性，而且在某個臨界濃度，起到了維護細胞力學性狀的作用。因此NO被稱為正常紅細胞變形性的\"調(diào)節(jié)器\"。Bor Kucukatay M等[10]將紅細胞分別和NO合酶抑制劑、NO供體（SNP、DETA-NONOate）、NO前體（L-精氨酸）、可溶性鳥氨酸環(huán)化酶抑制劑及一種鉀通道阻滯劑（TEA）一起孵育1小時后，測定不同切應力下的紅細胞變形性。超過閾濃度的NO合酶抑制劑顯著的降低紅細胞變形性，而最佳濃度的NO供體能夠增加紅細胞變形性。NO供體以及NO前體L-精氨酸和鉀通道阻滯劑能夠逆轉(zhuǎn)NO合酶抑制劑的作用。同樣，鳥氨酸環(huán)化酶抑制作用能夠降低紅細胞變形性，而NO供體（SNP，DETA-NONOate）能夠逆轉(zhuǎn)這種效應。這些結(jié)果表明NO對紅細胞變形性具有調(diào)控作用。

被一氧化氮合酶抑制劑損傷的紅細胞變形性能夠被兩種不同化學結(jié)構(gòu)的NO供體所恢復，排除了NO供體本身的影響，同時發(fā)現(xiàn)NO對紅細胞變形性有雙相性影響。紅細胞變形性在給予的某個濃度時達到最大化，取決于特異性一氧化氮共體所釋放的NO濃度；高于這個濃度，變形性受損。因此，NO的臨界濃度對于正常紅細胞變形性的維持作用具有決定性意義，高于臨界濃度就會降低紅細胞變形性[13，14]。這種雙相性作用的原因暫時還不能確定，可能跟高濃度NO或它的代謝物誘導的病理生理學作用有關，例如氧化損傷。NO對紅細胞變形性的影響機制尚不明確。以前的理論[10]認為NO的作用是由可溶性鳥氨酸環(huán)化酶產(chǎn)生的cGMP誘導的?？扇苄曾B氨酸環(huán)化酶抑制劑損傷紅細胞變形性，支持鳥氨酸環(huán)化酶在紅細胞變形性調(diào)節(jié)途徑方面的作用。但這個作用卻是有所保留的，因為NO供體對紅細胞變形性的影響存在劑量依賴性。如果cGMP是NO作用的唯一調(diào)節(jié)因素，那么鳥氨酸環(huán)化酶抑制劑導致的紅細胞變形性下降就不會被NO供體所逆轉(zhuǎn)。因此，NO對紅細胞變形性的作用除了可溶性鳥氨酸環(huán)化酶部分介導之外，還存在其他機制，可能是由紅細胞骨架蛋白的S-亞硝基化所誘導，這還有待進一步研究。

3 展望

NO與紅細胞的相互作用導致紅細胞生理功能的改變，給臨床輸血治療帶來安全隱患。而NO對紅細胞變形性的調(diào)節(jié)作用卻為此提供了新的研究方向。探索NO調(diào)節(jié)紅細胞變形性的機制，利用NO改善紅細胞的變形性，進而提高臨床輸血的療效，并為臨床疾病治療手段提供新的思路，這值得進一步研究和臨床實驗證明。

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