一氧化氮在血管性癡呆發(fā)病及防治中的作用

丁佳統(tǒng)，郭家豪，洪芬芳，楊樹龍

(南昌大學a.第二臨床醫(yī)學院2019級； b.基礎醫(yī)學院2018級； c.醫(yī)學實驗教學中心； d.基礎醫(yī)學院生理教研室，南昌330006)

血管性癡呆是僅次于阿爾茨海默病的第二種最常見的癡呆癥，其特征是進行性認知障礙、記憶喪失及思維或語言功能紊亂[1]。一氧化氮(NO)在血管性癡呆的發(fā)病機制中發(fā)揮了雙重作用：一方面，NO可作為神經(jīng)保護劑，抑制神經(jīng)性病變的進程；另一方面，NO可引發(fā)氧化應激等作用，加重認知障礙[2-3]。本文著重討論以NO異常變化為核心特征的多個危險因素在血管性癡呆發(fā)病機制中扮演的角色以及基于NO濃度與其生物利用度調(diào)整的血管性癡呆防治方法。

1 血管性癡呆及其主要危險因素

血管性癡呆是一種常見的認知障礙性疾病，主要起源于腔隙性卒中[4]，通常由腦血管疾病引起。在病變過程中，腦血管內(nèi)皮細胞易受到損傷，其功能性障礙的發(fā)生往往先于血管性癡呆的發(fā)作，可引起腦血流調(diào)節(jié)障礙及血腦屏障的損傷，激活大腦膠質(zhì)細胞及炎癥反應，損傷大腦白質(zhì)、神經(jīng)元細胞及突觸，導致認知障礙[1]。血管性癡呆患者常具有多項共同的病理改變特征：如海馬組織β淀粉樣蛋白沉積、新生血管形成、神經(jīng)元肥大、神經(jīng)炎癥和神經(jīng)組織壞死[5]等。

血管性癡呆的主要危險因素有：1)高鹽飲食可引起腦血管內(nèi)皮NO缺乏，進而導致認知功能障礙；2)高血壓損傷腦血管結(jié)構(gòu)和功能，影響血流供應，損傷認知能力[6]；3)輕度-中度高同型半胱氨酸血癥(HCy:15～100 μmol·L-1)影響超氧化物的生成及NO信號傳導通路的正常功能，是中風及認知障礙的獨立危險因素[7]；4)慢性腦缺血發(fā)生時，腦血流量長期處于低灌注狀態(tài)，將導致認知功能減退和加速神經(jīng)退行性變化[8]；5)氧化應激及線粒體功能損傷可損傷血腦屏障及腦實質(zhì)細胞，在血管性癡呆等退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的主要發(fā)病機制中扮演幫兇[9]；6)肥胖引起腦血管內(nèi)皮功能障礙，損傷微血管功能，可誘發(fā)微血管性癡呆[10]。

2 NO及其生物合成

NO在心血管、免疫及神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，是一氧化氮合酶的酶促產(chǎn)物，后者將L-精氨酸轉(zhuǎn)化為L-瓜氨酸并合成NO。一氧化氮合酶包含3種異構(gòu)體：神經(jīng)元異構(gòu)體(nNOS)、誘導異構(gòu)體(iNOS)及內(nèi)皮異構(gòu)體(eNOS)[11]。部分類型的一氧化氮合酶存在基因多樣性，如內(nèi)皮組成型一氧化氮合酶3(NOS3)及誘導型一氧化氮合酶(NOS2A)，但依據(jù)SINGLETON等[12]的研究，一氧化氮合酶基因的多樣性不會增加阿爾茨海默病或路易體癡呆等癡呆癥的風險。

不同來源的NO可能具有不同作用。eNOS是維持心血管穩(wěn)態(tài)的必需酶，其產(chǎn)生的NO具有血管擴張作用，參與血管舒縮功能和局部血流的調(diào)節(jié)，具有神經(jīng)保護功能，該來源的NO選擇性減少可能與認知功能的損傷有關(guān)，KATUSIC等[13]研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮NO的缺失對神經(jīng)元細胞的功能有不利影響。NO水平的異常升高也可能影響認知功能，SALERNO等[14]對相關(guān)病例進行研究后發(fā)現(xiàn)，在一些急、慢性神經(jīng)退行性疾病中nNOS產(chǎn)生的NO過多，表明兩者之間可能具有相關(guān)性。根據(jù)不同來源的NO的不同作用，選擇性抑制或升高相應一氧化氮合酶的活性以調(diào)整相應來源的NO濃度或生物利用度可能為各種疾病提供新的治療方法。

3 NO在血管性癡呆發(fā)病機制中的作用

正常的NO濃度及其生物利用度水平對維持脈管、神經(jīng)等組織的功能具有重要意義，若偏離正常范圍則可能成為血管性癡呆的危險因素。以下內(nèi)容將闡述高鹽飲食、血管損傷、氧化應激及化學物質(zhì)等因素對NO濃度或生物利用度的影響，以及失調(diào)的NO在血管性癡呆發(fā)病機制中的作用。

3.1 NO減少

血管內(nèi)皮NO合成及利用的減少可能通過至少兩種機制導致癡呆的發(fā)展：1)促進動脈粥樣硬化、血管過度收縮及腦血流調(diào)節(jié)紊亂的發(fā)生及發(fā)展；2)削弱神經(jīng)保護[15]。

3.1.1 高鹽飲食

FARACO等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠中，高鹽飲食可導致認知功能障礙。飲食中過多的鹽可誘導微管相關(guān)tau蛋白過度磷酸化，引起大腦內(nèi)皮NO缺失以及大腦灌注量不足，導致認知功能障礙。該過程的機制可能是高鹽飲食引起機體NO缺乏，降低了神經(jīng)元鈣蛋白酶亞硝基化水平，提升了相關(guān)酶的活性，進而激活細胞周期蛋白依賴性激酶5，導致tau磷酸化，誘導認知障礙的發(fā)生，而促進內(nèi)皮NO的生成可抑制這種變化。

3.1.2 高同型半胱氨酸血癥

輕度-中度高同型半胱氨酸血癥(HCy:15～100 μmol·L-1)是中風及認知障礙的獨立危險因素。HCy<100 μmol·L-1時主要損傷血管的結(jié)構(gòu)與功能，造成NO信號傳導通路受損以及超氧化物生成增多[7]。SHARMA等[17]發(fā)現(xiàn)高同型半胱氨酸血癥-高脂血癥的實驗動物出現(xiàn)學習及記憶障礙等癥狀，同時伴有血清亞硝酸鹽/硝酸鹽水平降低，表明高同型半胱氨酸血癥-高脂血癥可促進大鼠血管性癡呆的發(fā)展，而該病理過程可能與NO的減少存在關(guān)聯(lián)。DAL PR等[18]則認為高同型半胱氨酸血癥可能誘導了血管循環(huán)障礙及高血壓的發(fā)生，進而與血管性癡呆的發(fā)病產(chǎn)生聯(lián)系。血液中高濃度的同型半胱氨酸可阻礙NO介導的血管舒張功能，引發(fā)內(nèi)皮細胞NO合成受損。NO合成及作用的減少可引起腦循環(huán)受損，引發(fā)淀粉樣β蛋白增多，抑制內(nèi)皮功能，進一步阻礙NO合成，形成惡性循環(huán)，成為血管性癡呆的重要觸發(fā)因素。

3.1.3 中風

中風是一種腦部疾病，可能發(fā)生于任何時間及年齡，尤其是在55歲后發(fā)生率增加，缺血性中風則是血管性癡呆的主要危險因素。中風的發(fā)生與腦組織血氧供應的絕對或相對不足有關(guān)，當腦組織的微循環(huán)發(fā)生血流淤滯時，神經(jīng)元的氧氣供應相應減少，腦組織發(fā)生缺血缺氧，進而引發(fā)中風[19]，增加血管性癡呆的風險。TAN等[20]的研究首次證明了部分內(nèi)皮一氧化氮合酶缺乏會導致自發(fā)性血栓性腦梗死，這可能與該酶產(chǎn)生的NO在維持血管功能及抗血栓等方面的作用有關(guān)。腦梗死將導致進行性冠狀動脈粥樣硬化及認知障礙，其病變程度隨著年齡的增長而加深。

3.1.4 慢性腦低灌注

大腦的能量需求很大，但大腦中幾乎沒有能量儲備，需要血液循環(huán)不斷地供應氧氣及葡萄糖，因此正常的腦血流維持對腦的功能活動起著重要的作用[21]。腦血管受損及血流的中斷可能對神經(jīng)活動產(chǎn)生不良影響。

慢性腦低灌注是指腦持續(xù)血液供應不足的狀態(tài)，多由動脈硬化、高血壓等引起[22]。衰老及心腦血管疾病等引起的慢性腦低灌注可誘發(fā)腦缺血，導致腦實質(zhì)細胞的損傷，甚至直接損傷血腦屏障，引發(fā)低代謝、認知及退行性改變，預示著癡呆的發(fā)生與發(fā)展[23-25]。血腦屏障是維持大腦穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵介質(zhì)，其功能障礙可促進氧化應激、炎癥反應及因NO(局部血流的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子)失調(diào)而引起的間接神經(jīng)毒性效應，使腦灌注進一步減少，加速神經(jīng)退行性過程，形成使認知功能障礙持續(xù)加重的惡性循環(huán)[25]。

NO由血管系統(tǒng)中的內(nèi)皮細胞持續(xù)釋放，衰老等因素將引起腦血流量減少以及微血管病變，使NO合成與釋放受阻，導致局部代謝功能障礙[3]。NO合成及作用的減少與大腦低灌注均可引發(fā)淀粉樣β蛋白增多，抑制內(nèi)皮功能而進一步損傷大腦循環(huán)，形成持續(xù)損害大腦循環(huán)功能的惡性循環(huán)[26]。在一定的條件下，NO可對抗腦低灌注對腦組織的損傷，如在沉默信息調(diào)節(jié)因子2同源物1(一種蛋白質(zhì)脫乙酰酶，可通過抗凋亡、抗炎或增加線粒體發(fā)生來抑制心血管疾病及神經(jīng)退行性疾病)存在時，NO信號通路可被激活以保護大腦組織[27]。

3.1.5 氧化應激

氧化應激是指機體促氧化和抗氧化之間的平衡被打破，且朝著促氧化傾斜的狀態(tài)，可引起運動神經(jīng)元變性及星形膠質(zhì)細胞功能障礙[28]，并參與血管性癡呆的發(fā)病過程。血管系統(tǒng)中活性氧水平升高、NO生物利用度降低及誘發(fā)血管疾病的內(nèi)皮功能障礙均與血管性癡呆相關(guān)[29]。內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的活性氧在低濃度下可發(fā)揮血管擴張的作用，但隨著活性氧生成量的增加以及清除NO能力的提高，NO的生物利用度將降低，氧化應激也隨之增加，進而損傷敏感的血管細胞[30]。此外，氧化應激可能是不同類型的癡呆癥中血管病理變化的核心致病因素。根據(jù)阿爾茲海默癥患者常見大腦主要動脈粥樣硬化斑塊形成增加這一特點，BENNETT等[29]認為癡呆是一種連續(xù)變化的病理過程，而阿爾茲海默癥和血管性癡呆則是該種疾病的兩個極端。

3.1.6 血管性疾病

高血壓、腦小血管病變、衰老及肥胖等生理和病理性的變化可對腦血管產(chǎn)生不良影響，損傷大腦正常的血流供應，成為血管性癡呆的危險因素。

1)高血壓：腦血流供應不足與認知能力下降存在關(guān)聯(lián)。高血壓導致大腦動脈結(jié)構(gòu)及功能改變，損傷血流，從而影響認知能力，在缺血性損傷存在或動脈壓較低的時期，這種作用尤為明顯。高血壓引起的動脈重塑與缺血后血流的減少、缺血性損傷的增加有關(guān)。高血壓導致內(nèi)皮功能受損，阻礙內(nèi)皮介導的血管擴張以及肌源性反應對血管的調(diào)節(jié)作用。內(nèi)皮功能損傷由血管擴張機制改變而引起，涉及NO信號通路及離子通道的改變。高血壓通過炎癥反應、氧化應激及血管活性循環(huán)分子失調(diào)等機制破壞血腦屏障，使神經(jīng)元暴露于細胞毒性分子中，導致神經(jīng)元丟失、認知功能下降及缺血恢復受損，增加血管性癡呆發(fā)生的可能[31]。

2)腦小血管疾?。捍竽X小血管病是血管性癡呆最常見的誘因[32]。腦小動脈內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的NO是內(nèi)皮依賴性血管舒張的重要信號，有助于預防血栓形成及血管重塑。內(nèi)皮依賴性血管舒張功能的受損部分歸因于NO的合成及(或)NO穩(wěn)定性的降低，其與缺血性中風的發(fā)生有關(guān)[33]，并增加血管性癡呆的風險。BAILEY等[34]對與人類大腦小血管病最接近的自發(fā)性高血壓腦卒中易感大鼠模型進行研究，發(fā)現(xiàn)大鼠出現(xiàn)NO生物利用度降低、髓鞘形成受損、膠質(zhì)細胞及小膠質(zhì)細胞活性增加等改變，且均先于血壓升高發(fā)生。相似的缺陷組合在人類大腦小血管病也發(fā)揮作用，各缺陷單獨作用時損傷有限，但多個缺陷的聯(lián)合作用可以解釋人類對大腦小血管病的易感性。

3)衰老：衰老導致血管舒縮控制功能的減弱與喪失，血管擴張及血管收縮都受到影響。NO-cGMP通路介導的血管松弛作用減弱是衰老的標志，它會導致血管疾病，尤其是腦梗死及癡呆[35]。在衰老過程中，血管性癡呆可與阿爾茲海默癥構(gòu)成混合性癡呆，這是與衰老有關(guān)的極其常見的癡呆癥[36]。

4)肥胖：肥胖是微血管疾病的危險因素之一，能夠影響內(nèi)臟脂肪組織、大腦等各處的微血管系統(tǒng)，影響血管張力的控制，促進微血管胰島素抵抗的發(fā)展，改變NO等旁分泌因子的分泌，影響血管結(jié)構(gòu)及血管周圍炎癥。肥胖者通常有整體微血管功能障礙，易于發(fā)展為微血管性癡呆等疾病[10]。DORRANCE等[37]研究發(fā)現(xiàn)肥胖大鼠模型可能發(fā)生大腦內(nèi)動脈重塑，這與腦缺血造成的損傷有關(guān)，而血管結(jié)構(gòu)及功能的變化又與認知衰退及癡呆癥相關(guān)。

3.1.7 化學物質(zhì)

KHELOUFI等[38]研究發(fā)現(xiàn)質(zhì)子泵抑制劑可引起內(nèi)皮功能障礙、內(nèi)皮衰老、內(nèi)皮細胞NO減少等變化，導致血管穩(wěn)態(tài)障礙，研究表明質(zhì)子泵抑制劑可使并發(fā)癥風險增加，這通常是一種分級關(guān)聯(lián)，可能存在劑量-反應關(guān)系。

政策五：10月1日，由國家市場監(jiān)管總局新修訂的《餐飲服務食品安全操作規(guī)范》正式實施?！兑?guī)范》內(nèi)容涉及餐飲服務場所、食品處理、清潔操作、餐飲具保潔以及外賣配送等餐飲服務各環(huán)節(jié)的標準和基本規(guī)范，旨在指導餐飲服務提供者按照食品安全法律、法規(guī)、規(guī)章、規(guī)范性文件要求，落實食品安全主體責任，規(guī)范餐飲經(jīng)營行為，提升食品安全管理能力，保證餐飲食品安全。

不對稱二甲基精氨酸(一氧化氮合酶的一種內(nèi)源性抑制劑及解偶聯(lián)劑)是腦血管病的危險因素。其含量的增加可以加劇氧化應激及血管損傷，與NO舒張血管功能的受損有關(guān)，在腦血管β淀粉樣變性引發(fā)認知能力減弱的病理過程中有潛在作用[39]。

血管緊張素II具有刺激促炎細胞因子釋放、增加氧化應激和抑制NO合成的功能[40]。ONGALI等[41]研究發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ在轉(zhuǎn)化生長因子-血管緊張素轉(zhuǎn)換酶Ⅰ誘導的腦血管功能障礙及神經(jīng)炎癥中，可能通過β受體介導的機制發(fā)揮關(guān)鍵作用，血管緊張素受體阻滯劑可能適用于治療與血管性認知障礙及癡呆相關(guān)的血管病變及星形膠質(zhì)細胞增多癥。

3.2 NO增加

3.2.1 神經(jīng)炎癥

BELKHELFA等[5]調(diào)查了血管性癡呆中血管疾病及神經(jīng)炎癥，發(fā)現(xiàn)海馬組織中出現(xiàn)β淀粉樣蛋白沉積、新生血管形成、神經(jīng)元細胞肥大及神經(jīng)炎癥的現(xiàn)象，其中神經(jīng)炎癥的特征是TLR4/RelA通路依賴的TNF-α、IL-1β、TGF-β及iNOS的高表達。在發(fā)生神經(jīng)退行性癡呆的大腦中通?？砂l(fā)現(xiàn)炎癥反應，與此同時，在神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)中一氧化氮合酶表達上調(diào)，表明NO的過度產(chǎn)生。據(jù)此，NO被認為參與了神經(jīng)炎癥，其自由基特性可損傷線粒體進而損傷細胞的完整性及生存能力[3]。

細胞因子等參與炎癥反應的分子可損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)。抑制炎癥則能改善血管性癡呆動物模型的癥狀，表明炎癥可能在血管性癡呆發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用[42]。WANG等[43]研究發(fā)現(xiàn)髓樣細胞2上觸發(fā)受體的過度表達可減輕血管性癡呆實驗模型的認知缺陷。該受體可通過降低iNOS及促炎性細胞因子的表達水平，顯著抑制小膠質(zhì)細胞M1極化，表明該受體通過調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞的激活表型在血管性癡呆中起保護作用，可能成為血管性癡呆治療的新靶點。

3.2.2 氧化應激

NO可參與導致組織損傷的病理過程，部分原因是它具有自由基活性[44]。氧化應激主要由活性氧引起的，可誘導線粒體損傷，是血管性癡呆的主要病因[23]。ALIEV等[45]認為慢性低灌注引起的氧化應激能夠?qū)е戮€粒體損傷。隨著年齡的增長，線粒體膜電位、呼吸控制率及細胞耗氧量將會逐漸下降，該變化過程與氧化劑生成增加有關(guān)。腦組織持續(xù)低灌注及氧化應激可刺激一氧化氮合酶的表達，腦內(nèi)皮細胞中氧化應激產(chǎn)物可能會增加，從而導致血腦屏障的破壞以及腦實質(zhì)細胞的損傷，損傷認知能力。

低生理濃度的NO可作為某些神經(jīng)細胞(如運動神經(jīng)元、交感神經(jīng)元)的抗凋亡或促生存因子。然而，高濃度的NO有一定的毒性，被認為參與了中風及神經(jīng)退行性疾病期間的神經(jīng)元細胞死亡[46]。在一定的條件下，尤其是神經(jīng)元受損時，興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸可誘導NO生成增加，介導神經(jīng)細胞凋亡。在缺血性腦損傷時，神經(jīng)元細胞谷氨酸可介導興奮性毒作用[34]。

3.2.4 膠質(zhì)細胞級聯(lián)反應

炎癥蛋白、β-淀粉樣蛋白異常產(chǎn)生或積累以及腦缺血引發(fā)的膠質(zhì)細胞病理性激活被認為是血管性癡呆等進行性神經(jīng)細胞損傷的常見致病因素。在一定條件下，細胞因子控制的小膠質(zhì)細胞上調(diào)將導致失去了負反饋控制的星形膠質(zhì)細胞二次激活，此時的星形膠質(zhì)細胞喪失生理緩沖功能，可能通過釋放NO及促進毒性β-淀粉樣蛋白形成加重神經(jīng)元損傷[47]。

4 預防與治療

血管性癡呆的發(fā)病機制涉及以NO濃度或生物利用度異常變化為核心特征的多種病理過程，現(xiàn)有的一些診療方案能夠使偏離正常范圍的NO濃度或生物利用度恢復正常水平，從而預防和治療血管性癡呆。以下內(nèi)容將介紹以恢復NO生成及生物利用度和抑制NO過量生成為主要機理的血管性癡呆防治方法。

4.1 增加NO生成與生物利用度

靈陽鉤藤湯等藥物可通過激活一氧化氮合酶或提高NO生物利用度以提高血管性癡呆患者的學習記憶能力，對抗認知障礙。ZHAO等[48]對靈陽鉤藤湯的作用機制進行探究后認為該方劑抑制血管性癡呆的機理可能與抑制氧化應激、提升NO生物利用度，進而維持神經(jīng)血管耦合敏感性有關(guān)。靈陽鉤藤湯的有益作用表現(xiàn)為改善大腦皮層或海馬的探索、學習和記憶能力，緩解血管或神經(jīng)病變。其潛在機制與抗氧化作用有關(guān)，可抑制iNOS的過度表達，與此同時增加nNOS和eNOS的表達，恢復NO生物利用度。

4.2 抑制NO過多生成

NO可發(fā)揮氧化應激等作用，過高濃度的NO可成為血管性癡呆的危險因素。電針刺激相關(guān)穴位等診療方案可抑制特定一氧化氮合酶活性，減少特定來源的NO以達到防治血管性癡呆的目的。HE[49]對電針刺激相關(guān)穴位的作用及作用機制進行探究后發(fā)現(xiàn)，電針刺激后腦組織和血清NO水平均顯著降低，超氧化物歧化酶活性顯著升高，表明該方法可改善記憶障礙。此外，該實驗也表明減少NO的過量產(chǎn)生、增強清除自由基的能力可能成為血管性癡呆的潛在的治療方法。

5 總結(jié)與展望

NO在機體內(nèi)可由3種不同的NOS異構(gòu)體產(chǎn)生，不同NOS合成的NO發(fā)揮不同作用。NO的異常變化與血管性癡呆等神經(jīng)退行性疾病有關(guān)。NO濃度或生物利用度偏離正常范圍可能產(chǎn)生病理性損傷，介導認知障礙，引發(fā)血管性癡呆。本文總結(jié)了近期研究數(shù)據(jù)為血管性癡呆的治療與預防提供的潛在靶點，針對這些不同的靶點，研究者可以設計不同的診療方案，在臨床實踐中有著重要的應用價值。