PVAT介導NO/NOS在膿毒血癥患者血管舒縮活動中的作用研究進展

李 堃，齊 然，劉南斌

同濟大學附屬同濟醫(yī)院普外肝膽胰外科，上海 200065

膿毒血癥（sepsis），又稱膿毒癥，是一種全身性的炎癥改變。2016年，新版的國際共識（Sepsis?3）把膿毒癥定義為一種嚴重的病理生理過程，患者常處于足以致命的循環(huán)和代謝的異常狀態(tài)［1］。由于其進展迅速、病死率高，成為危重癥醫(yī)學重點攻克的難點之一。橫斷面研究顯示，每年都有超過1 900萬人患膿毒血癥，大約有1 400萬人好轉(zhuǎn)出院，但預后卻各不相同。半數(shù)患者康復，1/3在第二年死亡，1/6患有嚴重的持續(xù)性損傷［2］。在膿毒癥狀態(tài)下，患者常表現(xiàn)為持續(xù)的血壓偏低，甚至容量補足后仍出現(xiàn)低血壓的癥狀，具有低全身血管阻力和高心輸出血量為特征的血流動力學改變［3］，這時，血壓維持和呼吸循環(huán)支持成為膿毒血癥診療的重點。

血管周圍脂肪組織（perivascular adipose tissue，PVAT）是位于動靜脈外膜以外、結(jié)構(gòu)上具有分隔、支撐及營養(yǎng)作用的一簇脂肪細胞連同間質(zhì)細胞、胞外基質(zhì)圍成的環(huán)狀組織，幾乎包繞了除腦部之外的一切血管［4］。

一氧化氮（nitric oxide， NO）作為重要的擴血管物質(zhì)，由血管內(nèi)皮合成一氧化氮合酶（nitric oxide synthase， NOS）通過L?精氨酸轉(zhuǎn)化而來，被稱為內(nèi)皮衍生的松弛因子（endothelium?derived relaxing factor， EDRF），通過下游信號通路介導血管松弛［5］。在哺乳動物體內(nèi)存在3種NOS同工酶，分別為神經(jīng)元 型 NOS（neural NOS， nNOS）、誘 導 型 NOS（inducible NOS， iNOS）和內(nèi)皮型 NOS（endothelial NOS， eNOS），通過不同的作用機制影響新陳代謝［5］。近年來的研究表明，與血管存在緊密聯(lián)系的PVAT也可通過介導NO/NOS影響血管的舒縮活性。

本文通過回顧既往文獻資料，對PVAT介導NO/NOS影響血管舒縮活性及其在膿毒癥中的作用做一綜述。

1 PVAT的研究歷史

PVAT是一類新興的研究熱點，因其與血管的緊密聯(lián)系，且具有多種活性物質(zhì)的分泌作用為人們所廣泛認識。顯微鏡下，PVAT包含脂肪細胞、基質(zhì)細胞（主要是成纖維細胞和單核細胞）和血管滋養(yǎng)管［6］。自1991年由Soltis等［7］首次發(fā)現(xiàn)和闡述以來，PVAT在肥胖［8］、心血管疾?。?］及妊娠［10］等多種病理生理過程中發(fā)揮重要作用。與體內(nèi)其他部位的脂肪組織類似，PVAT也可分為棕色脂肪組織（brown adipose tissue， BrAT）與 白 色 脂 肪 組 織（white adipose tissue， WAT），以分別適應其產(chǎn)熱和營養(yǎng)儲存的作用（圖1）。此外，Sacks等［11］的研究提示，由于表達位點的差異，冠脈周圍的PVAT也存在與米色脂肪組織（beige adipose tissue， BeAT）類似的組織學特征，但其作用仍存在爭議［12］。然而，近年關(guān)于PVAT在膿毒癥中作用的探討方興未艾，在各種炎性疾病的急性進展期，PVAT的價值尚未被完全發(fā)掘。

圖1 內(nèi)毒素血癥血管NO/NOS表達示意圖（Photoshop、Powerpoint軟件制作）Fig.1 Schematic diagram of endotoxemia vascular NO/NOS expression （by Photoshop and Powerpoint）

2 多部位PVAT 與不同NOS同工酶

2.1 不同部位的PVAT產(chǎn)生一氧化氮及其他活性物質(zhì)的能力不同

Stieber等［13］的研究指出，在冠脈系統(tǒng)及主動脈系統(tǒng)中，隨著動脈血管向遠心端的走行，其外圍包饒的PVAT含量增加，而分泌NO及脂聯(lián)素的能力下降。在冠狀動脈旁路移植術(shù)中，PVAT表達的大量NO及相關(guān)亞硝基/硝基化合物產(chǎn)量增多，可能極大地有助于大隱靜脈移植物的良好通暢性［14］。急性乙醇攝入的大鼠模型中，主動脈旁PVAT產(chǎn)生NO的能力未見明顯變化，而乙醇處理的主動脈周圍PVAT中的H2O2水平升高［15］。

2.2 不同部位的PVAT產(chǎn)生NOS同工酶不同

Nóbrega等［16］通過小鼠主動脈及其PVAT的免疫熒光染色，證實了小鼠主動脈旁脂肪組織nNOS的表達。類似的，Barp等［17］研究發(fā)現(xiàn)，炎癥期間小鼠主動脈PVAT表達nNOS及eNOS，而腸系膜動脈PVAT并未見到NOS相關(guān)基因的表達。氧化應激中PVAT組織內(nèi)iNOS的表達有學者［18］則推測可能與單核?巨噬細胞由血管到周圍脂肪組織的遷移有關(guān)。

2.3 PVAT通過不同的NOS介導不同的病理生理過程

PVAT可通過主動表達NOS參與一系列病理生理過程（表1）。多部位PVAT與NO及不同NOS同工酶關(guān)系密切、機制復雜，通過參與對血管舒縮活性的調(diào)節(jié)參與生命活動。

表1 NOS同工酶、對應抑制劑及其作用的病理生理過程Tab.1 Pathophysiological processes of NOS isoenzymes， corresponding inhibitors and their effects

3 PVAT影響血管舒縮的不同途徑

3.1 內(nèi)皮依賴性的血管張力調(diào)節(jié)

在血管張力調(diào)節(jié)的機制方面，既往觀點認為，PVAT主要通過諸如脂聯(lián)素、瘦素、TNF?α、活性氧（reactive oxygen species， ROS）等多種上游因子，作用于局部的血管平滑肌，促進或拮抗血管內(nèi)皮釋放EDRF，誘發(fā)血管舒縮過程，即內(nèi)皮依賴性的血管張力調(diào)節(jié)途徑。Araujo等［19］的研究證實，肥胖小鼠模型中白色脂肪組織的量和瘦素水平之間存在正相關(guān)關(guān)系。Virdis等［20］學者研究了小鼠的小動脈系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)在肥胖小鼠中，PVAT過量產(chǎn)生腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor， TNF），內(nèi)皮素及其受體的血管表達增加，減弱了血管平滑肌NO等物質(zhì)的釋放，導致內(nèi)皮素/NO系統(tǒng)失衡，誘發(fā)血管舒縮功能改變。他們在4年后進一步研究［21］證實了肥胖小鼠中內(nèi)臟脂肪系統(tǒng)與PVAT在誘發(fā)肥胖小鼠動脈粥樣硬化改變中的協(xié)同作用，通過釋放TNF刺激活性氧的產(chǎn)生對抗NO的舒血管作用。Sousa等［22］通過肥胖小鼠有氧運動的研究，發(fā)現(xiàn)有氧運動可部分改善PVAT瘦素等物質(zhì)的釋放，增加血管內(nèi)皮NO的釋放，降低血管張力。通過測定肥胖小鼠動脈及PVAT對乙酰膽堿誘發(fā)抗收縮作用的反應，Gil?Ortega等［12］指出，長期高脂肪飲食后PVAT中促氧化劑（超氧陰離子、過氧化氫等）和抗氧化劑（eNOS，NO等）機制之間的不平衡可能導致內(nèi)皮功能障礙的惡化。

3.2 非內(nèi)皮依賴性的血管張力調(diào)節(jié)

近年研究提出了關(guān)于血管張力調(diào)節(jié)的新機制，PVAT自身可表達各種類型的NOS，參與血管張力的調(diào)節(jié)（表2）。此過程被稱為非內(nèi)皮依賴性的血管張力調(diào)節(jié)途徑。PVAT自身分泌的NO及其形成的各種亞硝基/硝基化合物可局部影響血管舒縮狀況，同時，NO/NOS也可成為治療血管功能障礙的重要靶點。Victorio等［23］明確指出，小鼠胸主動脈內(nèi)皮和PVAT相互獨立地抑制血管對去氧腎上腺素的收縮反應。Bussey等［24］研究者發(fā)現(xiàn)飲食引起的體重減輕通過減少炎癥和增加PVAT內(nèi)一氧化氮合酶活性的機制來逆轉(zhuǎn)肥胖引起的PVAT對血管的損傷作用，而這種血管內(nèi)皮損傷亦可通過膽堿能神經(jīng)元的激活加以緩解［25］。3年后，他們［26］又利用去甲腎上腺素誘導的血管收縮模型，指出脂肪細胞衍生的NO在抗收縮活性中起核心作用。類似的，Meziat等［27］通過肥胖小鼠的運動模型，指出運動訓練能夠影響PVAT的eNOS表達，進而對血管功能產(chǎn)生有益影響，這與Baltieri等［28］的實驗不謀而合。此外，PVAT促使NOS同工酶的O端β?N?乙酰氨基葡萄糖（O?linked β?N?acetylglucosamine， O?GlcNAc）修飾［29］、磷酸化修飾［30］、乙酰化修飾［31］等也與血管張力調(diào)節(jié)相關(guān)。

表2 PVAT表達NOS的類型、血管類型、動物來源和模型類別總表Tab.2 Summary of types of NOS expressed by PVAT， vascular types， animal origins， and model categories

圖2對上述兩種血管張力調(diào)節(jié)機制進行了描述。然而，PVAT也可同時經(jīng)由兩種通路對血管舒縮產(chǎn)生影響。在丙泊酚誘導的血管舒張與PVAT和內(nèi)皮的參與相關(guān)的機制研究中，Kassam等［32］制備來自大鼠的胸主動脈環(huán)，證實PVAT通過內(nèi)皮依賴性和內(nèi)皮非依賴性兩種途徑增強異丙酚對大鼠主動脈的舒張作用。

圖2 PVAT的內(nèi)皮依賴性/內(nèi)皮非依賴性血管張力調(diào)節(jié)途徑Fig.2 Endothelial-dependent/endothelial-independent vasotensin modulation pathway of PVAT

4 膿毒癥低血壓的機制及其與PVAT的病理生理聯(lián)系

4.1 膿毒癥患者的血管內(nèi)改變

膿毒癥中存在3種主要的心血管事件，即血管麻痹、心輸出量減低和微循環(huán)衰竭［1］。在膿毒性休克（septic shock）疾病的進展過程中，起助推作用的是病菌及其釋放的各類毒素。尤其在以革蘭陰性細菌所致的各類感染中，其釋放的以脂多糖（lipopolysaccharide， LPS）為主的毒性物質(zhì)，通過下游信號通路及其繼發(fā)的細胞效應，如細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶、應激活化蛋白激酶、p38絲裂原活化蛋白激酶通路和核因子?κβ激活通路等，誘導全身低血壓及器官衰竭［33］。在此過程中，免疫細胞的過度激活及補體系統(tǒng)、凝血?纖溶系統(tǒng)的參與，共同誘發(fā)內(nèi)皮功能障礙，血管內(nèi)皮通過損傷相關(guān)分子模式參與全身炎癥反應［33］。而血管內(nèi)皮的障礙及損傷進一步誘發(fā)的血管麻痹，則很難被大量擴容、應用升壓藥物等糾正，最終轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡娴牡脱獕籂顟B(tài)［34］。

此外，血管內(nèi)多種激素、活性物質(zhì)及受體等的改變也常發(fā)生于膿毒性休克病人體內(nèi)。腎素?血管緊張素?醛固酮系統(tǒng)［9］、交感?腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)［8］等的活性抑制，以及舒血管物質(zhì)的過度分泌［17］。血管壁損傷［34］也可導致其對縮血管物質(zhì)不敏感，Burgdorff［3］通過回顧性分析，認為血管壁血管活性物質(zhì)受體損傷是膿毒血癥難治性低血壓可能的形成因素。

4.2 PVAT介導NO/NOS參與膿毒癥中的血管張力調(diào)節(jié)

目前，就PVAT在急性感染及膿毒血癥中的相關(guān)研究仍較少。Liu等［35］通過內(nèi)毒素血癥的小鼠模型，證實PVAT在膿毒癥休克中表達iNOS蛋白和信使RNA水平升高。Awata等［36］利用結(jié)腸結(jié)扎穿刺的方法構(gòu)建大鼠膿毒血癥模型，驗證了PVAT獨立于血管內(nèi)皮的作用價值，與血管的對于縮血管物質(zhì)的反應性降低相關(guān)，此外，通過釋放NO和前列環(huán)素導致血管收縮力低下。Barp等［17］則分析了不同類型PVAT的作用，提出通過β3?腎上腺素能受體產(chǎn)生的NO是膿毒血癥中主動脈PVAT釋放的重要介質(zhì)。2年后，他們又構(gòu)建了膿毒癥的小鼠模型［37］，發(fā)現(xiàn)含PVAT的主動脈和腸系膜上動脈對血管收縮劑的反應更差，來自主動脈的PVAT可分泌NO和ROS，而來自腸系膜上動脈的PVAT僅產(chǎn)生ROS?？梢?，研究者們多直接探討PVAT通過非內(nèi)皮依賴性的機制誘發(fā)血管舒縮變化，認為PVAT通過局部擴血管物質(zhì)分泌增多，導致局部血管麻痹，誘發(fā)低血壓。然而，關(guān)于不同原因膿毒血癥體內(nèi)的PVAT的臨床病理分析仍未見諸報道，構(gòu)建的動物模型也多以腸源性膿毒癥/腹腔感染為多，數(shù)據(jù)仍有待挖掘。

5 總結(jié)與展望

PVAT作為一種在多種心血管疾病中廣泛為人們所認知的結(jié)構(gòu)成分，多部位PVAT通過介導NO/NOS及多種活性物質(zhì)參與血管舒縮過程，能通過內(nèi)皮依賴性/非內(nèi)皮依賴性途徑參與血管活性的調(diào)節(jié)，但尚未為人們所廣泛認知。膿毒血癥是重癥感染患者嚴重的臨床病理改變，牽涉廣泛，機制復雜，其誘發(fā)的血管麻痹綜合征，需要血管活性藥物及大量擴容維持循環(huán)穩(wěn)態(tài)。同時，大量血管活性物質(zhì)的參與促成了膿毒癥中血管活性的改變。PVAT與膿毒血癥血管活性障礙的發(fā)生發(fā)展存在密切聯(lián)系，而介導血管活性調(diào)節(jié)的NO/NOS在其中起重要作用，但現(xiàn)有資料仍無法明確確切機制，需要進一步進行相關(guān)的臨床及實驗研究，以便臨床科學合理調(diào)整治療方案，改善膿毒癥患者預后，避免心血管系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生。