一氧化氮在阻塞性黃疸肝細胞損傷中的作用研究進展

張西波，段啟龍，李忠廉

(1天津市南開醫院，天津300100;2山東醫學高等專科學校)

阻塞性黃疸(OJ)是指由于肝外膽管或肝內膽管阻塞所致的黃疸，常見原因包括結石、腫瘤、炎癥、寄生蟲與先天性畸形等;其可導致機體多器官的損害以及相應的病理改變，最常見的是肝臟損傷［1，2］。20世紀80年代，研究發現一氧化氮(NO)的化學本質是血管內皮活性物質(EDRF)，NO在OJ肝損害中具有雙重作用。在疾病發展早期，機體NO水平相對較低，可擴張血管，抑制血小板聚集，改善肝臟血流;NO還具有抗氧化作用，可以與超氧陰離子等自由基結合，產生低毒性自由基，減輕肝損傷。隨著疾病的發展，內毒素等各種刺激因子引起誘導型一氧化氮合酶(iNOS)表達增高，生成大量的NO，過量的NO具有細胞毒性，加重肝損傷。本文對NO在OJ肝損傷發病機制中所起的作用進行綜述。

1 NO的生物學特性

NO是由NO合酶(NOS)催化L-精氨酸脫胍基形成，它可由很多不同種類的細胞通過NO合酶而產生。目前，NOS可分為2類，包括3種同工酶。第1類為構成型 NOS(cNOS)，包括神經元型 NOS(nNOS)和內皮細胞型(eNOS)，分別來自神經細胞和內皮細胞;第2類是iNOS，主要來自巨噬細胞。iNOS可在脂多糖(LPS)、γ-干擾素、腫瘤壞死因子等致炎因子的作用下產生。OJ時iNOS被上述因子激活后高表達，活性可持續達20 h，較cNOS合成的NO水平高約1 000倍［3］，是引起體內NO過量產生的主要基礎。

2 NO的作用

一方面，NO作為血管內皮舒張因子能夠擴張血管，改善微循環，預防氧化應激，減少炎癥反應，從而保護肝臟;另一方面，內毒素可使Kupffer細胞釋放NO，誘發肝細胞壞死和凋亡，損傷肝功能，又能直接介導多種氧化應激反應和免疫反應損傷。NO在低濃度時對細胞具有保護作用。作為氣體分子，NO可自由通過細胞膜，當與細胞內可溶性鳥苷酸環化酶亞鐵血紅素中的鐵結合后，可形成亞硝酰基血紅素復合物，進而催化三磷酸鳥苷轉化為環磷酸鳥苷(cGMP);后者可激活相關蛋白激酶使胞內鈣外流或進入胞內鈣庫，抑制Ca2+內流，使肌動蛋白與肌球蛋白結合受抑制，血管平滑肌松弛，血管擴張，血壓降低，局部血流量增加，改善微循環。NO還可通過亞硝酸化使谷氨酸氧化調節位點的巰基形成二硫鍵，下調谷氨酸受體調控的離子通道，減輕由于鈣超載所致的毒性，同時減少細胞毒性物質。當組織器官血供減少時，NO通過其舒張血管的作用使血流量增加，進而增加氧供起到保護作用。然而，NO及其衍生產物同時又具有細胞毒作用，大量NO可抑制DNA的修復與合成，引起核酸的亞硝酰化反應，導致DNA斷裂;NO還可抑制線粒體呼吸鏈，抑制ATP的產生，造成上皮細胞通透性增加［4］。因此，NO又可通過松弛血管平滑肌以及其細胞毒性作用對器官產生損害，血管持續舒張和反應性下降將引起和加速器官缺血缺氧、多器官功能障礙以及多器官衰竭等［5］。生理濃度的NO可通過上調細胞cGMP、誘導產生熱休克蛋白、穩定線粒體膜抑制細胞色素C的釋放，上調抗凋亡基因表達等途徑對細胞凋亡作用進行抑制;而高濃度NO由于可與氧反應產生大量的活性氮和活性氧產物，并大量堆積在細胞內引起細胞毒作用，啟動并加速了細胞的凋亡程序［6，7］。

3 OJ時NO在肝臟中的作用

OJ時伴隨膽汁淤積，血液中膽紅素、膽汁酸濃度增高。高膽紅素、高膽汁酸、內毒素和膽鹽可引起機體一系列病理改變，導致肝臟損傷。喬文禮等［8］研究發現，隨著兔膽管梗阻時間延長，血清ALT、AST、總膽紅素明顯升高，同時血清活性NO也增高;并且，認為NO作為活化的巨噬細胞分泌的產物，可能介導了內毒素所致的肝損害。郭宇廷等［9］研究表明，OJ患者NO水平顯著升高，加重了肝損傷。Tu等［10］通過分離培養OJ大鼠肝細胞發現，NO在OJ肝細胞中的含量明顯升高，發生肝細胞線粒體功能異常，導致肝臟能量代謝障礙。Han等［11］研究證明，OJ時iNOS增高誘導產生的大量NO引起上皮細胞功能損傷，誘導產生一系列的病理變化。Pilette等［12］在對繼發性膽汁性肝硬化大鼠血流動力學進行研究時，發現NO合成過多使微循環內皮細胞損傷，可能是其高血流動力學的原因之一。Green 和 Fallon 等［13，14］研究表明，高濃度 NO 引起血管反應性降低，機體微循環障礙，毛細血管過度擴張，引起膽道梗阻后腎、肺的損傷。因此，NO主要參與炎癥反應、脂質過氧化、肝臟微循環障礙以及肝細胞葡萄糖合成障礙等引起的肝損害［15，16］。

NO在OJ患者肝損傷起損害作用的主要機制:①內毒素、TNF-α等致炎因子可誘導肝細胞和Kupffer細胞的NO合成增高，NO則與氧自由基生成毒性較大的氮自由基，產生過氧化損傷。②OJ時大量合成釋放的NO與氧自由基，可攻擊肝細胞各種膜相結合的不飽和脂肪酸，引起脂質過氧化鏈式反應，加重肝細胞損傷［17］。③OJ時微循環內皮細胞損傷，微循環局部微血栓形成，造成微循環障礙，引起肝細胞缺血、缺氧。此時，內毒素血癥又可刺激血管內皮上的iNOS表達［18］，生成過多的NO可調節離子通道，使血管平滑肌舒張，造成肝竇的血流量減少，加重肝細胞缺血、缺氧狀態。④可引起肝細胞線粒體損傷，影響能量代謝。⑤過量的NO可介導肝細胞凋亡。

因此，NO在介導肝細胞損傷中具有雙重作用，即可擴張血管、抑制血小板聚集和黏附、改善缺血缺氧作用和細胞毒性;而高濃度的NO和來源于肝細胞、Kupffer細胞等的NO起到了細胞毒性作用［19］。

4 NO在肝細胞凋亡中的作用

細胞凋亡在維持肝膽系統正常生理狀態和內環境穩定中起著重要作用，NO對細胞的凋亡具有雙重性，NO既可促進細胞凋亡，又可抑制細胞凋亡。過量的NO可致突變而引起致癌作用，通過線粒體和Fas受體兩種途徑，DNA損傷、蛋白質修飾、線粒體呼吸鏈功能等均參與了NO介導的凋亡［20］。NO在介導肝細胞凋亡的過程中，啟動了Fas凋亡途徑［21］，而抑制 NO的過量產生可上調 Bcl-2 mRNA的表達。Bcl-2是從B淋巴細胞瘤中首先分離出的一種原癌基因［22］，其產物Bcl-2蛋白可抑制淋巴細胞的凋亡過程，導致腫瘤的發生。同時，研究也表明，NO的大量產生可能抑制Bcl-2基因表達［23］，使過度凋亡不能得到有效控制。氧化形成的活性氧類物質通過損害蛋白質、核酸和脂類，破壞線粒體結構誘導細胞凋亡［24］。因為細胞線粒體在活性氧類物質誘導凋亡中起關鍵作用［25，26］。細胞能量代謝障礙及線粒體釋放的促凋亡信號分子，參與活性氧類物質的致細胞凋亡效應［27］。研究發現，NO能夠顯著增加p53的表達，抑制鱗狀細胞癌細胞的增殖，這種作用呈劑量—時間依賴性［28］。因此，NO可通過干擾細胞的能量代謝而導致凋亡，又可作為一種活躍的自由基而介導細胞凋亡，同時也可直接引起DNA損傷和突變;此外，NO引起的某些凋亡相關基因的表達變化也是其誘導凋亡的機制之一。

綜上所述，NO通過多種復雜方式與線粒體呼吸鏈相作用來調節細胞的氧化呼吸和線粒體能量代謝等，同時線粒體也是細胞內自由基生成的主要場所，NO和自由基之間的反應又使NO對線粒體的作用更加復雜。NO對細胞的凋亡具有雙重性，NO既能促進細胞凋亡，又能抑制細胞凋亡，并且在凋亡的不同階段發揮的作用也不同。目前，NO與線粒體在OJ發生時的相互作用機制尚未完全闡明，但其在病理生理狀態下所表現出的重要作用已引起人們的廣泛關注，對其更加深入的研究將為OJ患者的臨床藥物治療提供理論基礎。

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