羅素新，但素平，夏 勇

（1．重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心血管內(nèi)科，重慶400016；2．美國俄亥俄州立大學(xué)醫(yī)學(xué)中心心肺研究所，哥倫布43210，俄亥俄州，美國）

冠心病是當(dāng)今中國和世界的首要心血管疾病，心肌梗死（Myocardial infarction，MI）是其中的嚴(yán)重類型，繼發(fā)于心肌梗死后的心力衰竭是冠心病致死的最主要和最直接的原因。心梗后心肌纖維化和瘢痕組織生成是誘發(fā)心衰的重要病理變化。心肌瘢痕的形成與心肌缺血的速度、梗死相關(guān)血管的大小及部位、有無再灌注及有無側(cè)支循環(huán)等因素相關(guān)。早有研究發(fā)現(xiàn)，一氧化氮（nitric oxide，NO）是調(diào)節(jié)心血管功能的最主要的信號(hào)分子之一，具有調(diào)節(jié)血壓、擴(kuò)張血管、抑制血小板聚集和白細(xì)胞黏附、抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖的作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)心肌瘢痕的形成。當(dāng)心肌梗死后心臟處于缺血應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible NO synthase，iNOS）開始表達(dá)并生成大量NO，心肌梗死修復(fù)過程中內(nèi)源性NO被大量釋放入受損的局部心肌組織，它們直接或與其他因子交互作用，通過調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等功能而間接參與瘢痕形成及演變過程。近年來，iNOS在心肌梗死中的作用受到高度關(guān)注，本文就此做一述評(píng)。

1 一氧化氮與一氧化氮合酶

一氧化氮（NO）是一種具有廣泛生物學(xué)效應(yīng)的信使分子，為脂溶性，可快速透過生物膜擴(kuò)散，生物半衰期只有3～5秒，其生成主要依賴于一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS），并在心腦血管、神經(jīng)及免疫調(diào)節(jié)等方面有著十分重要的生物學(xué)作用。NO在體內(nèi)由NOS合成，其前體為L(zhǎng)－精氨酸，在NOS催化下，L－精氨酸與一個(gè)氧原子結(jié)合生成NO和L－瓜氨酸。在人體內(nèi)目前發(fā)揮作用的NOS有3種：I型稱為腦型（brain nitric oxide synthase，bNOS）或神經(jīng)型（neurological nitric oxide synthase，nNOS），主要分布在腦細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)；II型稱為誘導(dǎo)型（iNOS），主要分布在巨噬細(xì)胞和炎癥區(qū)周圍上皮細(xì)胞內(nèi)，在受到刺激誘導(dǎo)后才表達(dá)；III型稱為內(nèi)皮型（endothelium nitric oxide synthase，eNOS），主要分布在血管內(nèi)皮細(xì)胞膜上，其中eNOS和nNOS合稱cNOS［1，2］。NO 在心血管系統(tǒng)發(fā)揮作用與濃度有很大相關(guān)性，生理劑量的NO可以發(fā)揮保護(hù)心肌的作用，而NO生成過量可對(duì)心血管系統(tǒng)產(chǎn)生顯著不良作用，尤其是當(dāng)NO與超氧陰離子（O2－）反應(yīng)形成過氧亞硝酸陰離子，后者是一種強(qiáng)效毒性物質(zhì)會(huì)引起心肌損傷。相關(guān)研究顯示，eNOS和nNOS生成的NO發(fā)揮保護(hù)心臟的作用，而誘導(dǎo)型一氧化氮合酶在生理?xiàng)l件下一般不表達(dá)，當(dāng)受到刺激時(shí)迅速大量生成，繼而產(chǎn)生大量NO，參與心血管的許多病理過程［3］。

2 誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的生物活性

2．1 誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的特點(diǎn) 誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）在免疫系統(tǒng)主要存在于白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞，在心血管系統(tǒng)主要表達(dá)于心肌、血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞及心內(nèi)膜，主要受細(xì)胞因子、需氧應(yīng)激、IFN－γ、TNF－α及脂多糖等誘導(dǎo)表達(dá)［1，4］。不同類型的NOS發(fā)揮的內(nèi)在生物活性強(qiáng)度不一樣，nNOS＞iNOS＞eNOS，而iNOS誘導(dǎo)生成的NO是eNOS的100～1000倍還多，因此當(dāng)iNOS被炎癥刺激激活，生成的NO活性可持續(xù)數(shù)小時(shí)。iNOS可減少細(xì)胞內(nèi)四氫生物蝶呤（BH4）和eNOS的L－精氨酸的可用性，從而誘發(fā)eNOS的解偶聯(lián)。NO通過擴(kuò)張血管，抑制中性粒細(xì)胞和血小板粘附、聚集，保持血管內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。而iNOS持續(xù)產(chǎn)生使NO量過大，在疾病狀態(tài)下，可發(fā)揮細(xì)胞毒性而有損傷細(xì)胞的可能［2］。

2．2 iNOS的基因表達(dá) iNOS基因位于17號(hào)常染色體上，長(zhǎng)約37kb。不同組織克隆得到的iNOS cDNA編譯的氨基酸序列差異小，且不同種屬和不同細(xì)胞類型iNOS的異構(gòu)體具高度同源性。人的iNOS啟動(dòng)子很復(fù)雜，其嚴(yán)格控制iNOS基因表達(dá)。已發(fā)現(xiàn)鼠的iNOS啟動(dòng)子含有與人的缺氧應(yīng)答成分（hypoxiareponsive element，HRE）同源序列，其可以在IFN－γ活化的巨噬細(xì)胞內(nèi)氧分壓下降時(shí)通過與缺氧所誘生的缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia－inducible factor－1，HIF－l）結(jié)合，誘導(dǎo)iNOS合成NO。通過NO對(duì)白細(xì)胞粘附、血小板聚集和血管平滑肌細(xì)胞增殖的抑制發(fā)揮相關(guān)作用［5］。Wildhirt等［6］結(jié)扎兔左冠狀動(dòng)脈回旋支造成心肌梗死模型，48小時(shí)后行免疫組化檢查發(fā)現(xiàn)梗死心肌浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞中，iNOS活性增高，且巨噬細(xì)胞數(shù)目越多，則iNOS活性增高越明顯。DeBelderA研究［7］發(fā)現(xiàn)，冠心病患者的巨核細(xì)胞中iNOS表達(dá)顯著多于cNOS表達(dá)，而正常冠狀動(dòng)脈患者中正好相反。在大多數(shù)人類細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄因子NF－κβ和STAT－1α的激活，也認(rèn)為是iNOS表達(dá)關(guān)鍵步驟。Luo等［4］研究表明，用戈?duì)柕旅顾兀╣eldanamycin，GA）或者根赤殼霉素（radicicol，RAD）抑制熱休克蛋白90的功能，可抑制在脂多糖和干擾素刺激后細(xì)胞iNOS的表達(dá)。在代謝性疾病，如糖尿病患者中iNOS的表達(dá)也明顯增強(qiáng)，進(jìn)而NO的產(chǎn)生增加，產(chǎn)生反應(yīng)性中間體過氧化亞硝酸鹽（ONOO－），后者可導(dǎo)致心臟的幾何結(jié)構(gòu)改變。

2．3 iNOS的調(diào)節(jié) 在生理情況下細(xì)胞不產(chǎn)生iNOS蛋白。iNOS調(diào)節(jié)主要包括Ca2＋和鈣調(diào)蛋白CAM、磷酸化和細(xì)胞因子等。iNOS因與調(diào)鈣蛋白CAM親和力高，其活性不受Ca2＋調(diào)節(jié)，而為非鈣依賴性；但iNOS磷酸化后活性降低，會(huì)使NO合成減少［8］。研究顯示［2］，在心血管組織，蛋白質(zhì)激酶B（AKT）、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）p42／44或胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK1／2）也參與iNOS活性或表達(dá)的調(diào)控。另有多種因子參與了iNOS活性的輔助調(diào)節(jié)，如TNF－Ⅱ、TNF－α、TNF－γ、脂多糖、NF－κB可上調(diào)其活性，IL－1、IL－10、IL－13以及 TGF－β可下調(diào)其活性［9，10］。

3 iNOS與心肌梗死后心肌瘢痕形成

3．1 心肌梗死后心肌瘢痕形成 心肌梗死后通過調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)和促血管生成因子，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子進(jìn)而啟動(dòng)一個(gè)動(dòng)態(tài)而復(fù)雜的過程［11］。早期出現(xiàn)炎癥反應(yīng)和中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，這可進(jìn)一步促進(jìn)心肌組織損傷。心肌梗死的后期不可逆損傷的心肌細(xì)胞不能再生而被纖維組織取代，中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)后不久巨噬細(xì)胞便侵入有炎性反應(yīng)的心肌以清除壞死組織。繼后心肌不斷纖維化，梗死后約第7周瘢痕形成，心肌瘢痕即是心室重構(gòu)的基礎(chǔ)［12］。心肌梗死后短期和長(zhǎng)期的代償調(diào)控機(jī)制被激活，這在梗死早期帶給心臟有益效應(yīng)，但到后期可能會(huì)出現(xiàn)相反的效應(yīng)。最新研究［13］顯示，心肌梗死誘發(fā)心臟結(jié)構(gòu)的改變不只發(fā)生在梗死區(qū)域，也發(fā)生在非梗死區(qū)域，梗死區(qū)最突出的表現(xiàn)就是心肌瘢痕形成，在非梗死區(qū)域的表現(xiàn)是心肌肥大、新生毛細(xì)血管網(wǎng)及增加的細(xì)胞間質(zhì)膠原。

3．2 iNOS在心肌梗死后心肌瘢痕形成中的作用心肌梗死后iNOS的表達(dá)及活性會(huì)發(fā)生明顯變化，細(xì)胞內(nèi)的區(qū)域化及解偶聯(lián)的發(fā)生可能會(huì)導(dǎo)致NO的多重作用。目前對(duì)iNOS在缺血再灌注中的研究相對(duì)較多，而對(duì)心肌瘢痕的研究相對(duì)較少［14］。iNOS在機(jī)體創(chuàng)傷修復(fù)過程中，它們直接或與其他因子交互作用，通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等功能而影響NO的生成，導(dǎo)致內(nèi)源性NO被大量釋放入受損的局部心肌組織，間接參與瘢痕形成與演變進(jìn)展。

3．2．1 iNOS與巨噬細(xì)胞 心肌梗死后產(chǎn)生急性炎癥反應(yīng)，中性粒細(xì)胞和隨后的單核細(xì)胞浸潤(rùn)到炎癥區(qū)域，單核細(xì)胞在病變組織分化成巨噬細(xì)胞后，和其他吞噬細(xì)胞清除凋亡的中性粒細(xì)胞，導(dǎo)致炎癥消退。事實(shí)上因自噬功能的存在，只有受損細(xì)胞或細(xì)胞器不能得到有效清除，才會(huì)誘發(fā)過度炎癥反應(yīng)而生成瘢痕。在炎癥過程中的關(guān)鍵步驟主要由趨化因子對(duì)中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的調(diào)節(jié)，這些趨化因子生成又由iNOS生成的NO調(diào)節(jié)。而NO的調(diào)節(jié)作用由NO水平?jīng)Q定，小劑量NO可提高炎癥趨化因子的生成，如MIP－2和 MCP－1。但當(dāng) NF－κB被激活，則產(chǎn)生大量NO，就抑制上述反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的細(xì)胞毒性作用［14］。最近的研究支持iNOS在冠心病發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮雙重作用。在ApoE－／－模型的小鼠中發(fā)現(xiàn)，iNOS在巨噬細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞中表達(dá)，但平滑肌細(xì)胞在早期損害中不存在iNOS表達(dá)［15］。研究蘑菇提取物發(fā)現(xiàn)，影響巨噬細(xì)胞分泌NO的機(jī)制在于iNOS、核因子－κB和其他信號(hào)通路，能抑制巨噬細(xì)胞功能，從而使NO生成減少［16］。

3．2．2 iNOS與成纖維細(xì)胞 在心肌梗死后的早期恢復(fù)中，心肌纖維化是組織重建的主要變化。心肌間質(zhì)細(xì)胞占心肌細(xì)胞總數(shù)的2／3，其中主要是心肌成纖維細(xì)胞，它能產(chǎn)生膠質(zhì)、基質(zhì)金屬蛋白酶，也是生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和膠原合成的來源之一。心肌梗死后期，在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF－β）和各種炎癥信號(hào)的作用下，心肌不斷纖維化以取代不可逆的損傷心肌。轉(zhuǎn)基因小鼠心臟特異性過表達(dá)iNOS而導(dǎo)致心肌纖維化，iNOS表達(dá)的減少，可伴隨心肌纖維化的減少［17］。既往雖然只研究出iNOS／NO通路參與心肌纖維的形成，但最近 Wan SY 等［18］研究發(fā)現(xiàn)，TGF－β家族中的激活蛋白A（Activin A）可以分泌炎癥介質(zhì)信號(hào)NO而調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞功能，從而參與心臟間質(zhì)纖維化，并證實(shí)iNOS mRNA表達(dá)增加，這些表明iNOS誘導(dǎo)產(chǎn)生的NO參與心臟的纖維化，揭示iNOS在心臟心肌瘢痕形成中有促進(jìn)作用。在醛固酮干預(yù)條件下，iNOS－NO系統(tǒng)活性的降低，NO生成減少，致使心肌纖維化因素和抗心肌纖維化因素失衡，這可能為醛固酮致心肌纖維化的作用機(jī)制之一。因此，拮抗醛固酮，增加NO合成也為心肌纖維化的防治提供了新的思路［19］。PREISER等報(bào)道，NOS合成促進(jìn)劑能增加成纖維細(xì)胞的膠原合成，鏡下觀察iNOS蛋白產(chǎn)物主要分布于基底層細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞以及瘢痕組織的成纖維細(xì)胞中，提示NO與膠原合成呈明顯正相關(guān)。成纖維細(xì)胞是皮膚傷口愈合和瘢痕增生的關(guān)鍵細(xì)胞，而iNOS在瘢痕組織中明顯表達(dá)，提示其表達(dá)可能在瘢痕增生中起重要促進(jìn)作用，作用方式取決于NO生成的量，即低濃度的NO可抑制膠原合成，而過高濃度的NO則損傷機(jī)體，促進(jìn)膠原合成，從而導(dǎo)致瘢痕增生［20］。

3．2．3 iNOS與血管內(nèi)皮細(xì)胞 NO對(duì)毛細(xì)血管的調(diào)節(jié)作用復(fù)雜，主要是因?yàn)槠溆写傺苌珊涂寡苌傻碾p重作用。研究表明，瑞舒伐他汀長(zhǎng)期治療后缺血誘導(dǎo)的血管生成增加與心臟中iNOS、VEGF（血管內(nèi)皮因子）和CD34（i型跨膜糖蛋白）的表達(dá)增加相關(guān)［11］。同樣，Iglarz［21］研究顯示，大鼠后肢缺血誘導(dǎo)的血管增生，改善通過VEGF－NO通路的激活。目前研究表明，他汀類藥物對(duì)大鼠缺血性心臟疾病的改善效果是通過上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)血管生成，至少部分地依賴于iNOS誘導(dǎo)。心肌梗死患者過高的胰島素水平可直接損害內(nèi)皮細(xì)胞功能，導(dǎo)致受損內(nèi)皮細(xì)胞NO合成減少和活性下降，NO的生物利用度減少，從而影響冠狀動(dòng)脈的舒縮功能，進(jìn)而影響患者的預(yù)后。

4 iNOS在心肌梗死后心肌瘢痕形成中的臨床意義

心肌梗死后瘢痕組織生成是臨床上治療心梗的頑癥，目前尚沒有任何針對(duì)性的治療措施。因此，我們必須探尋新的途徑來減緩或預(yù)防心梗后瘢痕組織的生成。考慮iNOS誘導(dǎo)產(chǎn)生的大量NO在心肌梗死后心肌瘢痕形成過程中發(fā)揮了重要作用，故在臨床中可以考慮使用iNOS抑制劑減少iNOS表達(dá)而減少NO生成。iNOS抑制劑主要包括氨基酸類（精氨酸、賴氨酸）和非氨基酸類，后者包括非雜環(huán)類的氨基胍和雜環(huán)類的吡啶類、咪唑類等。目前的研究熱點(diǎn)是相關(guān)的多靶點(diǎn)抑制劑，如熱休克蛋白90DE特異性阻斷劑GA、RAD［4］?；蛑委熞脖恢攸c(diǎn)關(guān)注，已有相關(guān)研究提出通過操控基因調(diào)節(jié)iNOS的表達(dá)來降低NO對(duì)心臟的毒性作用。我們相信，隨著對(duì)iNOS在心肌梗死后心肌瘢痕形成中作用的深入研究，可能揭示更多減緩或預(yù)防心肌瘢痕新的治療途徑和靶點(diǎn)，對(duì)提高心肌梗死病人生存質(zhì)量和防止心梗后心衰有重要的指導(dǎo)意義。

5 小結(jié)與啟示

誘導(dǎo)型一氧化氮合酶在心臟缺血應(yīng)激情況下表達(dá)，并產(chǎn)生大量一氧化氮而作用于免疫系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)。心肌梗死后，免疫系統(tǒng)的巨噬細(xì)胞及心血管系統(tǒng)的成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞參與心肌的瘢痕形成。本文對(duì)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶與上述三類細(xì)胞的研究進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)述，可供基礎(chǔ)與臨床研究借鑒。但因目前對(duì)于過多的NO在心肌梗死后心肌瘢痕形成中作用的具體機(jī)制研究還不夠，在臨床上有效選擇抑制iNOS活性的措施尚需進(jìn)一步探討。

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