非對(duì)稱二甲基精氨酸引起內(nèi)皮功能障礙的作用機(jī)制研究進(jìn)展

，，

血管內(nèi)皮細(xì)胞具有多種重要的生理功能，如維持血管張力，參與管壁炎癥修復(fù)，調(diào)節(jié)血管生長(zhǎng)以及調(diào)控血小板聚集和凝血功能[1]。在生理?xiàng)l件下，內(nèi)皮可產(chǎn)生和釋放一氧化氮(nitric oxide，NO)，NO擴(kuò)散到周圍組織和細(xì)胞中，能介導(dǎo)平滑肌的舒張、防止白細(xì)胞黏附、抑制平滑肌細(xì)胞的增殖、阻止血小板的黏附和聚集以及黏附分子表達(dá)[2]。在病理狀態(tài)下，包括在心血管風(fēng)險(xiǎn)因素的作用下，內(nèi)皮細(xì)胞的功能和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，失去正常的內(nèi)皮功能，稱為內(nèi)皮功能障礙(endothelial dysfunction，ED)。非對(duì)稱性二甲基精氨酸(asymmetric dimethylarginine，ADMA)作為內(nèi)源性一氧化氮合酶(NOS)抑制劑，與內(nèi)皮功能障礙有密切關(guān)系，本文就ADMA引起內(nèi)皮功能障礙的可能機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 ADMA的生成與代謝

ADMA是髓磷脂堿性蛋白和RNA結(jié)合蛋白經(jīng)蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(protein argininemethy transferases，PRMT)催化產(chǎn)生。蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(PRMT)以S-腺苷甲硫氨酸為甲基供體，可使各種多肽中的L-精氨酸殘基甲基化，其中 PRMT-1可以甲基化N-單甲基精氨酸形成的ADMA，而PRMT-2可以甲基化形成對(duì)稱二甲基精氨酸(SDMA)，甲基化的蛋白質(zhì)水解后即可產(chǎn)生甲基化精氨酸。不對(duì)稱二甲基精氨二甲基水解酶(dimethylaminohydrolase，DDAH)，因位于染色體上的基因編碼不同分為 DDAH1 和 DDAH2 兩種亞型[3]。DDAH-1 主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)血漿 ADMA 水平，體內(nèi)約90%的ADMA可以通過(guò)二甲基精氨酸二甲胺水解酶-1(dime-thylarginine dimethylaminohydrolase，DDAH1)的水解作用，生成L-瓜氨酸和二甲胺代謝，僅少數(shù)部分經(jīng)腎臟排泄，或者經(jīng)其二甲基精氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)移酶及肝臟乙?；x作用代謝[4]。

2 ADMA引起內(nèi)皮功能障礙的相關(guān)機(jī)制

2.1 ADMA介導(dǎo)的內(nèi)皮依賴性血管舒張減弱 ADMA與L-精氨酸的結(jié)構(gòu)非常相似，ADMA 可通過(guò)直接和底物左旋精氨酸競(jìng)爭(zhēng)一氧化氮合酶的結(jié)合位點(diǎn)，而使 NOS 受到抑制，影響NO合成；ADMA與精氨酸具有相同的離子通道，均可通過(guò)陽(yáng)離子氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白完成跨膜運(yùn)輸，所以可通過(guò)抑制細(xì)胞對(duì)左旋精氨酸的攝取而使細(xì)胞內(nèi)的底物缺乏，從而抑制NO在內(nèi)皮的合成；此外，ADMA 還可誘導(dǎo)NOS解偶聯(lián)，導(dǎo)致超氧化物生成[5]，不能使L-精氨酸的2個(gè)電子氧化形成NO，NO生成進(jìn)一步減少[6]。內(nèi)皮通過(guò)釋放內(nèi)皮素、一氧化氮、花生四烯酸代謝產(chǎn)物、活性氧(ROS)等各種收縮和舒張因子來(lái)調(diào)節(jié)血管張力，維持血管“穩(wěn)態(tài)”[7]。其中NO是主要的舒血管因子，可刺激可溶性環(huán)磷酸腺苷酶產(chǎn)生環(huán)磷酸腺苷(cGMP)而發(fā)揮作用，是體內(nèi)強(qiáng)有力的血管舒張劑。它的合成減少，可導(dǎo)致血管阻力增加，內(nèi)皮依賴性血管舒張功能下降[8]。

2.2 ADMA/ROS/核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)途徑 氧化應(yīng)激是抗氧化劑(如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶)和活性氧[如超氧陰離子(O2-) 、OH-或H2O2]之間平衡失調(diào)的表現(xiàn)，是導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能異常的重要原因。四氫生物蝶呤(BH4)是內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的關(guān)鍵輔基，eNOS與BH4及左旋精氨酸偶聯(lián)，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞合成NO，血漿ADMA水平升高和(或)NO生成缺乏引起內(nèi)皮功能障礙時(shí)，還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)介導(dǎo)O2-與NO反應(yīng)生成過(guò)氧亞硝基陰離子，氧化四氫生物蝶呤，導(dǎo)致eNOS解偶聯(lián)，不能形成NO，而使分子氧接受單個(gè)電子生成活性氧。Bode-Bo-ger等[9]研究報(bào)道在體外培養(yǎng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞中，ADMA能濃度依賴性地增加超氧陰離子的生成，與其誘導(dǎo)NOS解偶聯(lián)有關(guān)。

多種因素如細(xì)胞因子[腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素-2(IL-2)]、病毒、ROS等均是NF-κB活化刺激信號(hào)，能通過(guò)多種不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，由胞外向胞內(nèi)途徑傳遞活化途徑中的激酶激活，使NF-κB活化[10]。NF-κB活化后能調(diào)控一系列基因的表達(dá)：細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)、E-選擇素、炎性細(xì)胞因子[TNF-α、IL-1β、IL-2、白細(xì)胞介素-6(IL-6)]以及一些受體分子，而這些物質(zhì)能直接的作用于內(nèi)皮細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞間的相互作用，從而導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙。NF-κB活化后能調(diào)控IL-6、 單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)表達(dá)，趨化因子MCP-1在體內(nèi)及體外均有強(qiáng)大的誘導(dǎo)單核、巨噬細(xì)胞聚集、附壁和游走的功能。在MCP-1的作用下，循環(huán)中的單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附，促進(jìn)黏附分子的表達(dá)，參與并擴(kuò)大炎癥反應(yīng)，形成炎性瀑布[11]；VCAM-1、ICAM-1、E-選擇素表達(dá)，能與白細(xì)胞表面的相應(yīng)配體結(jié)合，介導(dǎo)白細(xì)胞的貼壁黏附，致白細(xì)胞聚集浸潤(rùn)，導(dǎo)致局部炎癥，血管內(nèi)皮細(xì)胞受損；NF-κB還能促進(jìn)IL-2受體、T細(xì)胞受體的表達(dá)，從而介導(dǎo)IL-2的毒性損傷以及T細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，導(dǎo)致內(nèi)皮受損[12]。

2.3 ADMA增多介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞自噬 自噬是細(xì)胞內(nèi)分解和再循環(huán)蛋白質(zhì)、脂滴、糖原、成熟核糖體，甚至包括破壞的細(xì)胞器(如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體)的主要途徑[13]。在細(xì)胞正常的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，自噬起到了平衡的作用，在各種應(yīng)刺激條件下，其主要是通過(guò)形成雙層膜結(jié)構(gòu)，逐漸包裹胞內(nèi)游離物質(zhì)和(或)破損的細(xì)胞器，并與溶酶體融合，從而降解膜內(nèi)物質(zhì)[14]。目前關(guān)于自噬的調(diào)節(jié)有多種學(xué)說(shuō)，包括磷脂酰肌醇3-激酶-1型/蛋白激酶B-哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(PI3K/AKT-mTOR)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic eticu-lum stress，ERS)，B 淋巴細(xì)胞瘤基因2 (B cell lymphoma-2，Bcl-2)等信號(hào)分子都參與了自噬的調(diào)節(jié)[15]。自噬的發(fā)生主要包括自噬的誘導(dǎo)、自噬體形成、自噬體運(yùn)輸及降解4個(gè)階段。在自噬體形成過(guò)程中，微管相關(guān)蛋白輕鏈3-Ⅱ(LC3Ⅱ)的表達(dá)增多，故LC3Ⅱ常用來(lái)反映自噬的激活程度。臧強(qiáng)等[16]在體外培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中加入ADMA，證明隨著ADMA濃度的增加，臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi) LC3Ⅱ的表達(dá)增加，細(xì)胞死亡的百分比也逐漸增加。在ADMA濃度一定時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)LC3Ⅱ的表達(dá)增加，細(xì)胞死亡的百分比也逐漸增加。總之，ADMA可以引起人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生自噬，自噬的強(qiáng)度具有濃度及時(shí)間的依賴性，并可以通過(guò)自噬引起人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的死亡，當(dāng)應(yīng)用自噬抑制劑后可以減少這種由于 ADMA 所致細(xì)胞自噬引起的細(xì)胞死亡，這說(shuō)明 ADMA 可以通過(guò)自噬引起內(nèi)皮細(xì)胞死亡，從而引起內(nèi)皮功能障礙，有學(xué)者認(rèn)為ROS的大量積聚，可能是自噬過(guò)度激活的原因。

2.4 ADMA加速內(nèi)皮細(xì)胞衰老 內(nèi)皮衰老在血管病理中有關(guān)鍵作用，在衰老的血管內(nèi)皮細(xì)胞中，調(diào)控內(nèi)皮依賴的血管舒張收縮功能的炎性因子、凝血因子、抗氧化因子發(fā)生改變，影響血管功能。細(xì)胞衰老的特征之一是在 pH 值為 6.0 的條件下SA-β-G-al染色陽(yáng)性，該特征是少數(shù)已被廣為接受的細(xì)胞衰老的生物學(xué)標(biāo)志物之一。研究表明ADMA 可增加 SA-β-Gal染色陽(yáng)性內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)目，即促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞衰老，因此 ADMA 可能通過(guò)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞衰老導(dǎo)致內(nèi)皮功能失調(diào)，目前ADMA增加ROS水平介導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞衰老已成為較為公認(rèn)的學(xué)說(shuō)[17]。超氧化物歧化酶2(SOD2)是抵御氧化應(yīng)激損害的關(guān)鍵酶，它能促進(jìn)超氧陰離子代謝，抑制氧化應(yīng)激，周勝華等體外培養(yǎng)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明，ADMA可顯著抑制內(nèi)皮細(xì)胞中SOD2表達(dá)，增加ROS 水平，同時(shí)發(fā)現(xiàn)衰老的臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中 miR-21(微小RNA中的一種)表達(dá)明顯升高[18-19]。在細(xì)胞培養(yǎng)基中加入miR-21 抑制劑，能逆轉(zhuǎn)ADMA所誘導(dǎo)的SOD2表達(dá)的減少，而SOD2表達(dá)增加可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ROS 水平下降，進(jìn)一步抑制內(nèi)皮細(xì)胞衰老。因此ADMA 可能通過(guò)增加miR-21水平，進(jìn)一步抑制SOD2 表達(dá)而誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞衰老致內(nèi)皮功能障礙[20]。

2.5 其他相關(guān)機(jī)制 另外還有研究認(rèn)為，ADMA 對(duì)血管的長(zhǎng)期影響還有可能通過(guò)直接上調(diào)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶和血管緊張素Ⅱ受體從而增加氧化應(yīng)激，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，而具體機(jī)制有待進(jìn)一步的大量實(shí)驗(yàn)研究。

3 小 結(jié)

上述各種機(jī)制之間都是相互聯(lián)系的。ADMA作為內(nèi)源性NOS抑制劑，通過(guò)上述幾種機(jī)制引起內(nèi)皮功能障礙，還有其他機(jī)制有待研究。ADMA是一種致內(nèi)皮功能失調(diào)的危險(xiǎn)因子，可以作為內(nèi)皮功能障礙的一個(gè)重要預(yù)測(cè)因子，那么拮抗ADMA或者ADMA引起內(nèi)皮功能障礙機(jī)制中的其他因子，可能是治療內(nèi)皮障礙引相關(guān)疾病的潛在方法。

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