探討NADPH氧化酶NOX家族與高血壓的關系

呂明

[摘要]NADPH氧化酶介導的ROS在炎癥反應、細胞增殖、血管硬化等疾病起著關鍵性作用，同時在高血壓疾病的發(fā)生及發(fā)展過程中也起著重要作用。伴隨NADPH氧化酶gp91phox亞基結構的發(fā)現(xiàn)，即NOX家族各個亞基的研究，對其結構、分布、功能的研究逐漸完善，對其在高血壓中的作用機制也越來越趨于成熟。

[關鍵詞]高血壓，NADPH氧化酶，NOX家族

[中圖分類號]R363 [文獻標識碼]A [文章編號]2096-5249（2019）17-0195-02

還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NicotinamideAdenine Dinucleotide Phosphate Oxidases，NADPH oxidase，NOX）是一種介導電子跨生物膜運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)，其首先發(fā)現(xiàn)于中性粒細胞和巨噬細胞，發(fā)生炎癥反應時兩種細胞會發(fā)生“氧化爆發(fā)”，產(chǎn)生大量活性氧（Reactive oeyge species，ROS），從而幫助機體抵抗病原體侵入。伴隨多種亞基的發(fā)現(xiàn)，NOX不僅具有細胞防御功能，還參與細胞分化、增殖、凋亡的調(diào)節(jié)。

一、NOX的基本結構

NOx為最早發(fā)現(xiàn)的NADPH氧化酶，主要分布在心臟、血管等組織，通過對其活化過程的介紹來了解NOX家族的功能活動。

NOx主要位于吞噬細胞質(zhì)膜上，該氧化酶是由gp91phox，p22phox，p47phIlx，p67phox，p40phox和Rac六種亞基組成的復合體。吞噬細胞中的NADPH氧化酶通常處于非激活狀態(tài)，當受到激素、細胞因子等物質(zhì)的刺激后，GDP轉化為GTP，Rac被激活，結合到NOx富含脯氨酸的位點。gp9 1phox和p22phox亞基位于質(zhì)膜上，受到刺激后二者結合形成NADPH氧化酶復合體。胞漿中的p47phox亞基磷酸化后與p22phox相互作用，導致構象變化。p47phox與其他細胞質(zhì)亞基（p67phox和p40phox）相結合，形成激活狀態(tài)的NOx復合酶。

結腸、子宮、腎臟等不同組織中發(fā)現(xiàn)了一系列NADPH氧化酶催化亞基，分別稱其為NOX1，NOx（gp91phox），NOX3，NOX4，NOX5，DUOXl，DUOx，后來被命名為NOX的蛋白家族。NOX蛋白由N端的疏水跨膜區(qū)和c端的黃素蛋白結合區(qū)兩個大的結構域組成。NOx，NOX3和NOX4的跨膜α-螺旋靠近N端的最末端，該序列附近有蛋白水解位點，這一段可能是信號肽序列。NOX5的N末端為含有富含脯氨酸的鈣結合區(qū)，從而區(qū)別于其他NOx亞基。NOX5的這一脯氨酸豐富區(qū)相當于NADPH酶復合體中的p22phox，與胞內(nèi)特異性調(diào)節(jié)蛋白相互作用，調(diào)節(jié)自身活性。

二、NOX激活與信號轉導

NOX家族通過誘導ROS的產(chǎn)生參與多項信號轉導。目前研究最多的是絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activatedprotein kinase，MAPK）和酪氨酸蛋白激酶（tyrosine proteinkinase，TPK）。NADPH氧化酶抑制劑可以阻斷由AngII介導的p38MAPK磷酸化;而氧化劑可以引發(fā)細胞氧化應激，產(chǎn)生ROS，降低磷酸酶活性，提高蛋白酪氨酸磷酸化，表明NADPH氧化酶是通過ROS間接地抑制磷酸化的活性，進而激活由MAPK參與的信號轉導通路。ROS通過間接損傷DNA、類脂和蛋白，或是直接通過ROS介導激活前期凋亡信號通路MAPK來誘導細胞凋亡。

三、NOX與高血壓

原發(fā)性高血壓是由多重因素引起的以血壓升高為主要臨床表現(xiàn)的綜合征。造成高血壓的機制涉及許多系統(tǒng)，如腎素一血管緊張素一醛固酮系統(tǒng)，交感神經(jīng)系統(tǒng)，腎性水鈉潴留，血管增生及重構等，各種系統(tǒng)相互作用，其中多個系統(tǒng)的激活均有ROS在其中發(fā)揮作用。

研究發(fā)現(xiàn)AngⅡ能通過上調(diào)單個核細胞NOx的表達促進IL-1β蛋白的分泌，介導高血壓病外周血液中氧化應激反應及炎癥因子的分泌。通過NADPH氧化酶特異性抑制劑apocynin可以確定AngⅡ通過NADPH氧化酶及P38MAPK途徑介導的心肌細胞凋亡。

NADPH氧化酶在血管緊張素Ⅱ依賴高血壓和血管內(nèi)皮功能障礙中起到關鍵性作用已得到很多實驗的證實，但是NADPH氧化酶亞基在其中起到的作用仍然不太明確。據(jù)報道，NOXl基因敲除小鼠可降低血壓和血管緊張素Ⅱ誘導的高血壓和血管內(nèi)皮功能障礙，而血管平滑肌細胞高水平表達NOXl小鼠則血壓升高和對血管緊張素Ⅱ敏感性升高。NOx基因敲除小鼠可改善腎性高血壓模型中血管內(nèi)皮功能障礙，可中等降低血管緊張素Ⅱ介導的高血壓。

NOX3分布于胚胎肝腎組織及小鼠內(nèi)耳耳蝸等，結構與NOx相近，可以在NOx的缺失情況下，與p22phox、p47phox相結合，產(chǎn)生超氧化物酶的作用，參與氧化應激反應。

NOX4在腎臟、血管內(nèi)皮有較高的表達，但是最近的研究結果則提示，NOX4可能有潛在舒張血管、降低血壓的作用。很多研究發(fā)現(xiàn)NOX4激活后主要產(chǎn)生二氧化氫，而非O2，對內(nèi)皮舒張因子NO的無滅活作用，反而刺激NO的產(chǎn)生。但NOX4的高表達還可以導致炎癥反應、心衰進展、肺組織纖維化。考慮NOX4的作用不單單取決于NOX4的激活和表達水平，還與周圍的微環(huán)境相關。

內(nèi)皮細胞Nox5的上調(diào)可促進內(nèi)皮細胞增殖和組織空間結構改變，還可以抑制細胞外NO的功能，導致血管內(nèi)皮依賴性舒張功能障礙。

NADPH氧化酶介導的ROS在炎癥反應、細胞增殖、血管硬化等疾病中都起著關鍵性作用，進而影響高血壓發(fā)生及發(fā)展的病理進程。伴隨NADPH氧化酶gp91phox亞基結構的發(fā)現(xiàn)，即NOX家族各個亞基的研究，對其結構、分布、功能的研究逐漸完善，對其在高血壓中的作用機制也越來越趨于成熟。因為發(fā)現(xiàn)時間的不同，對NOX1、NOX2的研究較多，對其在高血壓病中的氧化應激反應機理比較清晰。而NOX4、NOX5因為在結構上及功能上的差異，在高血壓病中的作用還存在很多未知。并且以NOX家族作為準確靶點的藥物還有待進一步的研究及發(fā)現(xiàn)，有可能會作為治療高血壓等心血管疾病新的途徑。