一氧化氮在缺血性腦血管疾病中的作用及研究進展

徐梅先 楊娟

一氧化氮(NO)作為一種新型的細胞內信使分子，廣泛參與機體心血管系統、神經系統、消化系統及呼吸系統等的生理和病理調節，它能舒張血管、降低血壓、抑制血管平滑肌的增生，抑制血小板的凝聚和黏附，并作為一種神經遞質在神經元的信息傳遞中起重要作用。近年來對NO在缺血性腦血管疾病中的作用研究逐漸深入，這一方向已逐漸成為臨床和實驗室的研究重點。

1 NO的特性及在神經系統中的作用

體內NO是通過一氧化氮合成酶(NOS)催化生成的，即NOS催化L-精氨酸和氧反應，并通過Ca2+/鈣調素機制生成NO和胍氨酸。NOS可分為神經元型NOS(nNOS)、內皮細胞型NOS(eNOS)、誘發型NOS(iNOS)，nNOS和eNOS在正常狀態下即表達，并需要鈣離子的參與，有鈣依賴性，發揮信息傳遞分子作用;而iNOS多數情況下只在免疫應答和神經損傷后才表達。NO在中樞神經系統和外周神經系統中都有廣泛分布。正常情況下，NO以非量子形式在合成的部位依靠本身的脂溶性向四周彌散，調節附近細胞的功能，完成信息傳遞功能，是一種特殊的可擴散的神經遞質。NO參與很多神經生理功能:參與突出可塑性的形成;參與學習和記憶。研究表明，NO與大腦海馬中長時程突觸增強效應和小腦長時程突觸壓抑效應密切相關，參與腦的高級活動，從而對學習和記憶功能具有重要意義［1］;參與神經遞質的釋放;參與N-甲基-D-天冬門氨酸(NMDA)受體通道的調節;參與腦血管舒縮活動的調節。此外，NO與痛覺傳導密切相關，但無炎癥并發的急性和慢性疼痛與NO無關;NO在嗅覺、視覺、觸覺的感應傳導中也發揮重要作用;NO釋放過量還可誘發癲癇，導致腦損傷和記憶缺損;老年癡呆癥和帕金森綜合癥的發生也與NO的過量產生有關。

2 不同來源NO在腦缺血時的作用

2.1 由eNOS催化生成的NO可有效降低細胞凋亡的發生，減輕腦缺血再灌注所致的神經細胞的損傷［2］，缺乏eNOS轉基因小鼠持續大腦中動脈栓塞(MCAO)后腦梗死面積較野生型增大，這就說明eNOS在腦缺血時具有神經保護作用。在腦缺血時eNOS上調，通過維持缺血區的腦血流而起神經保護作用。2.2 nNOS和iNOS參與生成的NO在不同時期介導了神經損傷 過度表達的nNOS在缺血和興奮性毒性損傷的早期起關鍵作用，但是直接抑制其生成會引起嚴重的不良反應，因為它在中樞神經系統有非常重要的生理作用。有研究報道:缺乏nNOS突變小鼠MCAO后24 h及72 h，梗死面積較野生型明顯減少，神經功能缺損減輕，由此推測nNOS介導缺血早期的神經毒性作用［3］。通過N氨基末端氨基酸殘基1-133［nNOS-N(1-133)］［4］的過度表達可以阻斷nNOS突觸后密集蛋白-95(PSD-95)的相互作用，從而抑制谷氨酸鹽誘導的興奮性中毒以及缺血性腦損傷。通常認為iNOS參與缺血后期神經損傷作用。但是有報道［5］:由iNOS促進生成的NO參與缺血性腦病腦組織損傷的各個階段，S608L(150C/T)基因的多態性與急性腦卒中患者的發病有關，并致使患者在梗死的第1～3天以及第7～21天壞死灶的血流動力學發生明顯變化。

3 腦缺血時NO的變化

在正常情況下，腦血管內皮細胞持續釋放NO，NO激活鳥苷酸環化酶，使血管平滑肌處于舒張狀態，保持腦血流量維持在生理水平。有研究報道，刺激大鼠一側坐骨神經引起對側皮質感覺運動區局部血流增加，腦內局部給NOS抑制劑L-硝基精氨酸酯(L-NAME)可完全消除這一血流的增加，而NO前體L-精氨酸又可對抗L-NAME的這一作用，提示NO參與腦皮質區興奮時局部血流的調節［6］。Sato等［7］通過電子偏磁共振方法發現:腦缺血15 min，再灌注時未測得NO，而缺血60 min時再灌注發現有NO產生，因此認為缺血15 min以上，可造成細胞不可逆損害，并且缺血和再灌注時產生的NO機制可能不同，缺血時與生理性反應有關，而再灌注時NO的產生可能與組織損害有關。腦缺血發生后即刻出現短暫的NO增高主要由神經元的nNOS及血管內皮的eNOS介導，抑制或延遲nNOS促進生成的NO是神經保護的重要機制之一［8］。24 h后出現延遲性的更為顯著的NO增高，這可能源于iNOS的緩慢上調。早期生成的NO由于其短暫的特性，較少可能產生神經毒性作用;相反，它通過NO/cGMP途徑擴張腦血管，增加腦血流，抗血小板聚集，從而對抗缺血性腦損傷，起著保護作用。而中晚期梗死灶內的炎性細胞、吞噬細胞誘導產生大量iNOS，由此造成NO的過度釋放，產生細胞毒性作用。

4 NO對神經系統保護和損傷的機制

NO的神經保護作用是通過增加局部腦血流實現的。腦缺血可引起血管應急性收縮，使缺血區腦血流減少，此時機體反應性增加NO，作用于血管平滑肌，舒張血管，減少血管張力，增加腦血流，防止血小板和白細胞的聚集與黏附，下調N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體而起到神經保護作用。

另外，NO還參與腦缺血的病理損傷過程。NO對神經細胞的損傷機制主要包括以下幾點:(1)過量的NO能與超氧離子自由基(O-2)作用，生成過氧亞硝基離子(ONOO-)以及繼發鏈式反應生成毒性更強的NO-2和OH-，引起強烈的神經毒性，不但氧化細胞脂質蛋白質，還破壞DNA鏈結構［9，10］，引起神經元死亡。(2)通過抑制酶的活性而抑制線粒體的呼吸及能量代謝。林兆奮等［11］研究推測腦缺血再灌注時谷氨酸釋放激活NOS導致NO及氧化產物形成，對線粒體呼吸功能抑制，損傷電子傳遞系統，最終導致神經細胞死亡。(3)改變蛋白質的結構，從而影響DNA修復，引起細胞死亡。(4)NO引起多巴胺大量釋放，多巴胺可能參與缺血引起的神經細胞損傷。

5 相關藥物對腦缺血時的神經保護作用

藥物通過不同的機制影響NO的含量，達到腦保護的作用。尼莫地平能夠減少腦缺血早期nNOS活性和陽性細胞數，推測可能的機制是，作為L型鈣通道阻斷劑，尼莫地平能夠抑制腦缺血時Ca2+內流，進而降低鈣依賴性的nNOS活性，減少nNOS催化生成的NO含量，表現腦保護的作用［12］。柑桔素能有效的抑制脂多糖誘導的炎癥反應，與小膠質細胞相比，對巨噬細胞iNOS的生成抑制作用更強［13］。川芎嗪在大鼠腦缺血前30 min腹腔注射，可明顯抑制大腦皮層和海馬NOS的增多，降低NOS的活性，對腦缺血可能有保護作用［14］。高壓氧能抑制腦缺血再灌注期腦皮層NO的生成，減輕神經細胞凋亡，從而保護腦細胞［15］。異丙酚通過抑制iNOS蛋白表達對大鼠腦遲發性神經元損傷起保護作用［16］，具有多途徑、多位點的腦保護特性。缺血后立即血管內注射L-Arg或硝普鈉和3-嗎啉-斯德酮亞安(SIN-1)可減少梗死范圍。該作用與增加缺血陰暗區血流有關。缺血后30 min以上使用L-Arg無效，缺血2 h以上給予NO供體亦失去效果，且會加重腦梗死。

NO在生物體內發揮著重要作用，適量的NO釋放，能引起生物體內一系列的生理功能，而釋放的過量或不足，均會引起一系列病理作用。腦缺血時NO合成增加，早期能起到腦保護作用，晚期則通過多種途徑促使神經細胞凋亡。NO在腦保護和損傷中的作用機制及病理生理過程尚不明確，很多藥物的作用還處于臨床前研究。隨著技術的發展和研究的深入，NO必定會為缺血性腦血管疾病診治提供更多的價值。

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