心血管疾病中硫化氫/胱硫醚 裂解酶系統(tǒng)與一氧化氮/一氧化氮合酶系統(tǒng)的相互作用研究進(jìn)展

李峰杰，李貽奎

（中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所·中藥藥理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100091）

心血管疾病中硫化氫/胱硫醚 裂解酶系統(tǒng)與一氧化氮/一氧化氮合酶系統(tǒng)的相互作用研究進(jìn)展

李峰杰，李貽奎

（中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所·中藥藥理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100091）

一氧化氮（NO）和硫化氫（H2S）是人體內(nèi)非常重要的2種氣體信號(hào)分子，兩者在心血管系統(tǒng)生理病理進(jìn)程中均發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)NO和H2S 2種氣體信號(hào)之間的相互作用在心血管疾病發(fā)生發(fā)展中起著重要的介導(dǎo)和調(diào)節(jié)作用。該文對(duì)心血管疾病中NO和H2S兩種氣體信號(hào)分子系統(tǒng)之間的相互作用進(jìn)行了總結(jié)和闡述，旨在為更深入研究心血管疾病的發(fā)病機(jī)制和研發(fā)潛在的防治心血管疾病藥物提供參考。

一氧化氮；硫化氫；胱硫醚 裂解酶；一氧化氮合酶；心血管疾病

一氧化氮（NO）是近年來發(fā)現(xiàn)的具有顯著心血管調(diào)節(jié)功能、在心血管疾病發(fā)生發(fā)展中起著重要作用的氣體信號(hào)分子；一氧化氮合酶（NOS）是一氧化氮的合成酶，其活性及基因多態(tài)性的改變影響著心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展［1］，NO/NOS系統(tǒng)在心血管系統(tǒng)的病理生理過程中發(fā)揮著重要作用。硫化氫（H2S）是繼NO和一氧化碳（CO）之后發(fā)現(xiàn)的又一新型氣體信號(hào)分子，在心血管系統(tǒng)中發(fā)揮重要的病理生理作用；胱硫醚γ裂解酶（CSE）的表達(dá)與活性直接影響內(nèi)源性H2S的生產(chǎn)，進(jìn)而對(duì)心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展產(chǎn)生影響。隨著心血管疾病病理生理機(jī)制的不斷被闡明，氣體信號(hào)分子之間的相互作用成為該領(lǐng)域普遍關(guān)注的重要問題［2］。在此對(duì)一氧化氮合酶/一氧化氮（NO/NOS）和胱硫醚γ裂解酶/硫化氫系統(tǒng)（H2S/CSE）2大氣體信號(hào)分子系統(tǒng)的相互作用進(jìn)行了歸納總結(jié)，旨在明確氣體信號(hào)分子間的相互調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以深入了解心血管系統(tǒng)疾病的病理生理變化。

1　NO/NOS系統(tǒng)

1.1簡(jiǎn)介

NO是心血管系統(tǒng)中重要的氣體信號(hào)傳遞分子，是相對(duì)穩(wěn)定的通過細(xì)胞膜擴(kuò)散的氣體自由基［3］。人體內(nèi)的NO是由3種不同的一氧化氮合酶合成，分別為神經(jīng)型一氧化氮合酶（nNOS）、內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）。前2種又稱為結(jié)構(gòu)性NOS（cNOS），活性不強(qiáng)，且其催化生成的NO量較少，是Ca2+和鈣調(diào)蛋白依賴性的酶，主要存在于內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞；iNOS在內(nèi)毒素脂多糖（LPS）和/或細(xì)胞因子誘導(dǎo)下生成，是Ca2+和鈣調(diào)蛋白非依賴性酶，存在于心肌細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及炎癥細(xì)胞、成纖維細(xì)胞中。iNOS催化生成的NO比eNOS的多。

1.2心血管調(diào)節(jié)作用

NO/NOS系統(tǒng)在心血管疾病中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。不同來源的NOS對(duì)心臟具有不同的調(diào)節(jié)作用。eNOS來源的NO在心力衰竭中發(fā)揮有益作用，有研究就eNOS過度表達(dá)的eNOS轉(zhuǎn)基因小鼠心肌梗死后左室重構(gòu)情況進(jìn)行了探討，結(jié)果顯示，同野生型小鼠相比，eNOS轉(zhuǎn)基因小鼠冠脈結(jié)扎后左室收縮功能和舒張功能改善，左室肥厚和心肌肥厚減輕［4］。iNOS對(duì)于心臟的影響頗有爭(zhēng)議，一般認(rèn)為，來源于iNOS的NO可促進(jìn)心衰的發(fā)生發(fā)展［5-6］。鄭斌等［7］通過對(duì)應(yīng)用選擇性iNOS抑制劑（SMT）治療心肌梗死大鼠進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SMT可減輕心室擴(kuò)張，減輕心室質(zhì)量，改善心功能。有研究認(rèn)為，諸如氧自由基等細(xì)胞的微環(huán)境影響了iNOS的不同調(diào)節(jié)作用，白細(xì)胞中的iNOS對(duì)心肌細(xì)胞有細(xì)胞毒作用，會(huì)導(dǎo)致心功能障礙；而來源于心肌細(xì)胞的iNOS則對(duì)心肌細(xì)胞有保護(hù)作用［8］。

此外，在動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓、病毒性心肌炎等疾病中，NO/NOS系統(tǒng)也發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。Behr-Roussel D等［9］的研究結(jié)果顯示，喂養(yǎng)兔子高膽固醇飲食24周后，與對(duì)照組比較，給予iNOS抑制劑的處理組動(dòng)脈內(nèi)膜中膜厚度比下降，表明iNOS具有致動(dòng)脈粥樣硬化作用。有研究結(jié)果顯示，長(zhǎng)期給予自發(fā)性高血壓大鼠氨基胍（選擇性iNOS抑制劑）可延緩自發(fā)性高血壓大鼠高血壓的發(fā)展［10］。Li YC等［11］的研究結(jié)果顯示，伊伐布雷定和卡維地洛可通過抑制iNOS表達(dá)從而減少心肌炎癥、壞死和纖維化，進(jìn)而有效減慢病毒性心肌炎小鼠的心率。

NO在心血管疾病中是起保護(hù)作用還是有害作用，與NOS的類型、NO產(chǎn)生的量及機(jī)體的氧化應(yīng)激狀態(tài)有關(guān)，但研究結(jié)果尚不一致，有待進(jìn)一步研究以闡明［5］。

2　H2S/CSE系統(tǒng)

2.1簡(jiǎn)介

在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，內(nèi)源性H2S主要通過酶系統(tǒng)或非酶系統(tǒng)2個(gè)途徑產(chǎn)生。其中，通過酶系統(tǒng)產(chǎn)生的H2S，主要依靠CSE、胱硫醚-β-合酶（CBS）和3-巰基丙酮酸硫基轉(zhuǎn)移酶（3-MST）3種酶的協(xié)調(diào)作用。其中，CSE主要表達(dá)于心血管系統(tǒng)［12-13］，且是心血管組織內(nèi)唯一催化H2S生成的酶［14］。

2.2心血管調(diào)節(jié)作用

心腦血管系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及發(fā)病機(jī)制與H2S/CSE系統(tǒng)的平衡密切相關(guān)［15］。諸多研究結(jié)果顯示，H2S/CSE系統(tǒng)在心肌缺血、心肌缺血-再灌注等疾病的病理生理過程中發(fā)揮著重要的保護(hù)心肌缺血損傷作用。

Geng B等［16-17］研究表明，H2S/CSE系統(tǒng)參與大鼠缺血性心肌損傷的病理生理過程，外源性給予H2S供體可通過拮抗氧化應(yīng)激機(jī)制拮抗心肌細(xì)胞的損傷。謝巍［18］通過對(duì)內(nèi)源性H2S/CSE通路是否介導(dǎo)缺血后處理對(duì)大鼠心肌缺血-再灌注損傷的拮抗作用進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，缺血后處理可致心肌H2S/CSE水平上升，CSE抑制劑PAG能降低缺血后處理對(duì)心肌缺血-再灌注損傷的拮抗作用，內(nèi)源性H2S/CSE可介導(dǎo)缺血后處理對(duì)心肌缺血-再灌注損傷的拮抗作用。劉芳等［19］就H2S/CSE體系在大鼠急性心肌缺血中的變化及對(duì)心功能的影響進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，大鼠急性心肌缺血時(shí)H2S/CSE體系可能參與急性心肌缺血的病理生理過程，給予外源性H2S可明顯減輕急性缺血所致的心肌損傷，改善心功能，起到心肌保護(hù)作用。張楠［20］就硫化氫對(duì)離體大鼠心臟急性心肌缺血損傷后線粒體功能的影響進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，NaHS可使H2S生成增加，CSE活性增強(qiáng)，明顯縮小心肌梗死體積，明顯減輕心肌缺血組織損傷。丁艷艷［21］通過對(duì)急性心肌缺血大鼠內(nèi)源性H2S/CSE體系的變化進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，大鼠缺血3 h至12 h時(shí)均存在組織損傷，內(nèi)源性H2S含量和CSE活性均明顯降低。提示H2S/CSE體系可能參與急性心肌缺血的病理生理過程。

此外，H2S/CSE系統(tǒng)對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓等心血管系統(tǒng)疾病也具有一定的保護(hù)作用。王燕飛等［22］研究的結(jié)果顯示，給予外源性H2S供體硫氫化鈉可使Apo E-/-小鼠主動(dòng)脈根部粥樣斑塊明顯縮小，而使用炔丙基甘氨酸（PPG）抑制CSE活性后，小鼠的血漿H2S水平下降，粥樣斑塊面積擴(kuò)大［23］。有研究結(jié)果顯示，CSE基因敲除小鼠血漿、主動(dòng)脈、心臟及其他組織H2S水平明顯下降，且CSE基因突變小鼠表現(xiàn)為明顯的高血壓［24］。

3　H2S/CSE系統(tǒng)與NO/NOS系統(tǒng)的相互作用

3.1NO/NOS與H2S/CSE系統(tǒng)的負(fù)性調(diào)節(jié)

在絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中，H2S/CSE和NO/NOS系統(tǒng)呈相互下調(diào)的作用［25］。NO與H2S均為體內(nèi)重要的氣體信號(hào)分子，同時(shí)也均是擴(kuò)張血管因子、抑制增殖因子［26］，且2者在心血管系統(tǒng)中發(fā)揮著相似的調(diào)節(jié)作用。這種氣體分子間的負(fù)性調(diào)節(jié)關(guān)系使機(jī)體在病理狀態(tài)下達(dá)到新的平衡狀態(tài)，避免機(jī)體趨于惡化［27］。

NO/NOS系統(tǒng)抑制H2S/CSE系統(tǒng)：張清友等［28］就內(nèi)源性NO對(duì)低氧性肺動(dòng)脈高壓大鼠肺動(dòng)脈H2S/CSE體系的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行探討，結(jié)果顯示，在低氧性肺動(dòng)脈高壓大鼠中，內(nèi)源性NO對(duì)肺動(dòng)脈H2S/CSE體系呈抑制作用。楊惠蓮等［29］對(duì)外源性硫化氫對(duì)急進(jìn)高原大鼠肺動(dòng)脈壓的影響及其與氣體信號(hào)分子NO之間的相互作用進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，在高原性肺動(dòng)脈高壓形成過程中H2S/CSE體系對(duì)NO/NOS體系起著制約作用。

H2S/CSE系統(tǒng)抑制NO/NOS系統(tǒng)：Hua W等［30］通過給予BALB/c小鼠外源性H2S供體硫氫化鈉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)H2S能通過抑制iNOS表達(dá)進(jìn)而產(chǎn)生保護(hù)小鼠心臟的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，H2S和NaSH可劑量依賴性地激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK），進(jìn)而誘導(dǎo)血紅素加氧酶1（HO-1）的表達(dá)，而HO-1表達(dá)的增強(qiáng)則能抑制iNOS的表達(dá)和NO的生成［31］。

H2S/CSE與NO/NOS系統(tǒng)相互負(fù)性調(diào)節(jié)：李榮娜等［27］通過研究H2S/CSE與NO/NOS系統(tǒng)在代謝綜合征（MS）大鼠心臟功能損傷中的作用及相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)H2S/CSE與NO/NOS系統(tǒng)在MS大鼠心臟中呈相互負(fù)性調(diào)節(jié)作用。張清友等［32］通過研究大鼠NO/NOS系統(tǒng)和H2S/CSE系統(tǒng)在低氧性肺動(dòng)脈高壓發(fā)生機(jī)制中的作用及其相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性NO/NOS系統(tǒng)與H2S/ CSE系統(tǒng)在低氧性肺動(dòng)脈高壓中呈現(xiàn)相互的負(fù)性調(diào)節(jié)作用，它們既相互獨(dú)立，又以網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的方式共同參與低氧性肺動(dòng)脈高壓形成的調(diào)控機(jī)制。馬東明［33］通過研究NO和H2S在阿托伐他汀鈣抗動(dòng)脈粥樣硬化中的作用，發(fā)現(xiàn)在動(dòng)脈粥樣硬化病變大鼠使用阿托伐他汀鈣的過程中，當(dāng)NO系統(tǒng)或H2S系統(tǒng)被阻斷后，另一者的含量呈代償性增加。陳長(zhǎng)青等［34］研究了NO和H2S在大鼠心肌梗死中的相互作用，結(jié)果顯示，H2S和NO對(duì)大鼠心肌梗死均有保護(hù)作用，H2S-CSE系統(tǒng)和NO-eNOS系統(tǒng)在大鼠心肌梗死過程中呈相互下調(diào)的作用。

3.2NO/NOS與H2S/CSE系統(tǒng)的正性調(diào)節(jié)

僅少數(shù)研究表明，H2S/CSE系統(tǒng)和NO/NOS系統(tǒng)呈現(xiàn)相互上調(diào)的作用。

NO/NOS系統(tǒng)上調(diào)H2S/CSE系統(tǒng)：Hosoki R等［35］研究顯示，NO可直接增加平滑肌CSE的轉(zhuǎn)錄水平，上調(diào)CSE表達(dá)，進(jìn)而增加H2S生成。NO調(diào)節(jié)內(nèi)源性H2S水平，除了通過直接增強(qiáng)血管平滑肌上CSE活性，上調(diào)CSE活性；NO還可直接作用于CSE蛋白中亞硝基所含的自由的巰基［36］，從而增加CSE活性。

H2S/CSE系統(tǒng)上調(diào)NO/NOS系統(tǒng)：Jeong SO等［37］研究了H2S是否可通過刺激白細(xì)胞介素（IL）-1β進(jìn)而影響大鼠血管平滑肌細(xì)胞中NO的產(chǎn)生，結(jié)果顯示，在IL-1β刺激大鼠血管平滑肌細(xì)胞中，H2S本身對(duì)NO生成無影響，但H2S能增加IL-1β誘導(dǎo)的NO生成，且這種作用是通過增強(qiáng)NF-κB的活性和iNOS的表達(dá)而實(shí)現(xiàn)的。

4　結(jié)語

H2S/CSE和NO/NOS系統(tǒng)之間存在著十分復(fù)雜的相互影響，并受到多種因素的調(diào)節(jié)，目前尚無完全一致的結(jié)論。

氣體信號(hào)分子NO在心血管疾病病理生理中的調(diào)節(jié)作用已得到醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)同，H2S作為繼NO之后發(fā)現(xiàn)的又一重要信號(hào)分子，其在心血管疾病中的作用機(jī)制及其與NO的相互作用和機(jī)制尚未被完全闡明。對(duì)這些問題的深入研究將有助于我們更深入研究心血管疾病的發(fā)病機(jī)制和研發(fā)防治心血管疾病的潛在藥物。

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Research Progress of Interaction Between H2S/CSE and NO/NOS in Cardiovascular Diseases

Li Fengjie，Li Yikui
（Institute of Basic Medical Sciences，Xiyuan Hospital，China Academy of Chinese Medical Sciences·Beijing Key Laboratory of Pharmacology of Traditional Chinese Medicine，Beijing，China100091）

Nitric oxide（NO）and hydrogen sulfide（H2S）also are very important gaseous signal molecule in the human body，both play an important regulatory role in physiological and pathological of cardiovascular system.With the deepening research，we found that the interaction of NO and H2S plays an important role in mediating and regulating cardiovascular disease.In this paper，we summarize the interaction of NO and H2S in cardiovascular disease，aim to provide the reference for more in-depth studying in the pathogenesis of cardiovascular disease and development of potential drugs to cardiovascular disease prevention.

NO；H2S；NOS；CSE；cardiovascular disease

R363.2；R54

A

1006-4931（2016）15-0001-04

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：81573958。

李峰杰，男，博士研究生，助理研究員，研究方向?yàn)橹兴幩幚硌芯浚娮有畔洌﹍fj1210@126.com；李貽奎，男，研究員，主任醫(yī)師，研究方向?yàn)橹兴幩幚硌芯浚疚耐ㄓ嵶髡?，（電子信箱）lyikui@163.com。

（2016-05-01；

2016-06-29）