一氧化氮和糖尿病血管病变.doc

1一氧化氮和糖尿病血管病变关键词：一氧化氮(NO)糖尿病血管病变 糖尿病所致的血管病变，主要与糖代谢障碍及普遍的糖基化、脂质代谢障碍等密切相关目前大多数学者认为糖尿病血管病变与内皮功能受损密切相关，一氧化氮在其中起十分重要的作用，本文即对近年有关 NO 与糖尿病血管病变的一些文献作一综述 一、NO 的产生和作用机制 NO 是一种可溶于水的活性气体小分子，具有亲脂性，可穿过生物膜屏障，半衰期极短，它由 NO 合酶 (NOSynthase,NOS)催化 L-精氨酸(L-Arginine,L-Arg)合成NOS 分结构型(cNOS)和诱导型(iNOS)两种，cNOS 的活性依赖于 Ca 和钙调素 (CaM)介导，主要存在于内皮细胞和神经元中，其合成的 NO 作为信使分子起生理作用，而 iNOS 的活性则不依赖 Ca 和 CaM 介导，它主要存在于巨噬细胞、中性粒细胞和肝细胞中，合成过量的 NO 起细胞抑制和细胞毒性作用〔1〕 许多物质舒张血管的作用依赖于完整的血管内皮细胞释放NO，如乙酰胆碱(Acetylcholine,Ach)等Ach 引起的 NO 依赖的舒血管作用需通过激活可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)，使鸟苷环一磷酸(cGMP)生成增加。

而 cGMP 是血管平滑肌细胞的主要效应剂，可抑制平滑肌收缩，而使血管舒张〔2〕 另外， cGMP 还是血小板的2主要效应剂，cGMP 可抑制血小板活性对不含 sGC 的细胞，NO可通过非 cGMP 依赖途径限制细胞有丝分裂、抑制细胞增殖，从而起阻止血管粥样硬化等作用 二、糖尿病时 NO 合成减少 不少学者发现糖尿病大鼠的血管内皮细胞合成 NO 的能力下降最近 Zim-mermann 等〔3〕通过对糖尿病大鼠脑动脉的研究发现压力刺激引起的血管收缩在糖尿病大鼠较正常对照大鼠明显，用 NG-硝基-L- 精氨酸 (NG-nitro-L-arginine,NLA)把两组的 NOS都抑制后，可发现正常对照大鼠与糖尿病大鼠有同等收缩，故 NLA对糖尿病大鼠的作用减少，从而认为糖尿病时 NO 合成减少Pieper 等〔4〕应用活体检测技术(Bioassaysystem)发现链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病大鼠的主动脉受 Ach 刺激后，NO 上升较正常对照少，推测高糖引起的血管内皮完整性的改变或高糖诱导的 Ach受体下调可以使血管内皮合成 NO 减少进一步的实验表明 STZ 诱导的糖尿病大鼠血浆中 L-Arg 含量较正常对照组下降，提示糖尿病时 NO 合成底物的不足才是 NO 合成减少的原因〔5〕 。

他们的实验还发现糖尿病大鼠的内皮依赖性血管舒张功能障碍可为加入 L-Arg所逆转〔6〕 但 Wu 等〔7〕则认为 L-Arg 主要由精氨酸酶代谢，而糖尿病时该酶活性下降，故不会导致 L-Arg 不足他们的实验表明在糖尿病大鼠中，血管内皮合成的 NO 仅为正常的 15%，而其对L-Arg 的摄取及内皮细胞 NOS 活性则与正常无异，认为 NOS 辅因子(如 NADPH)缺乏可能是糖尿病时 NO 合成减少的原因有实验3表明糖尿病时醛糖还原酶活性增加使葡萄糖转化为山梨醇增多、ATP 生成减少，并消耗较多的 NADPH，使同样需要 NADPH 的NO 合成减少〔8〕 Cameron〔9〕也证明醛糖还原酶抑制剂可使糖尿病大鼠血管的 Ach 诱导的血管舒张趋于正常用于防治糖尿病血管并发症的药物氨基胍(Aminoguanidine,AG)也被证明有抑制醛糖还原酶活性的作用，可阻断葡萄糖向山梨醇转化，从而使较多的NADPH 用于 NO 合成〔10〕 ，这可能是氨基胍防治糖尿病血管并发症的作用机理之一 三、糖尿病时 NO 活性下降 不少学者认为糖尿病动物或糖尿病患者的血管内皮合成 NO并不减少，在某一阶段或某一器官甚至反而增加，而糖尿病时生成的某些物质对 NO 的灭活，则是 NO 依赖的血管舒张障碍的主要原因。

Diederich〔11〕通过对糖尿病大鼠模型肠系膜阻力血管的研究发现 NLA 对糖尿病大鼠的内皮依赖性血管舒张的抑制程度超过对正常对照大鼠的抑制，从而推测糖尿病时血管舒张障碍并非由于NO 合成减少所致而且作者认为若糖尿病时血管舒张障碍由 NO合成减少所致，则可为蛋白激酶 C 抑制剂 H-7 所逆转，但实验证明H-7 无法使糖尿病大鼠 NO 介导的血管舒张正常化，也提示糖尿病时 NO 合成并无减少糖尿病时使 NO 活性下降的主要是两种物质：氧自由基和糖基化终末产物 1.氧自由基对 NO 的灭活：糖尿病时体内氧自由基生成增多，这些氧自由基可来源于高糖状态下线粒体内的糖氧化、脂肪氧化，4体内糖基化蛋白质的氧化或细胞浆内醛糖还原反应，糖尿病时前列腺素合成增多也可生成较多的氧自由基氧自由基极易与 NO 反应，如超氧阴离子(O-2)即可与 NO 生成过硝酶根离子(OONO-)，OONO-不同于 NO-3，后者是前者的分子重排产物在酸性条件下，OONO-很快分解为 NO°和 OH°，从而使 NO 失活Pieper 等的研究表明糖尿病动物的血管内皮确实生成更多的 O-2，从而使 NO 失活增加〔4〕 。

超氧化物歧化酶 (Superoxidedismutase,SOD)等自由基清除剂及维生素 C 等抗氧化剂可使 Ach 舒张糖尿病大鼠血管的效应接近正常，而对正常对照大鼠 NO 介导的血管舒张则无影响 〔9〕 ，也提示氧自由基生成增多使 NO 灭活增加是糖尿病大鼠 NO 介导的血管舒张障碍的主要原因最近 Graier 等〔12〕的实验也表明高糖引起的 Ca /NO 途径的障碍可为抗氧化的维生素 E、谷胱甘肽、维生素 C 和 SOD 等逆转 2.糖基化终末产物对 NO 的灭活：在糖尿病或高血糖状态下，体内的葡萄糖及果糖、葡萄糖-6-磷酸等物质与体内多种蛋白质，尤其是一些长寿命的蛋白质，如胶原蛋白、基质蛋白等发生非酶促的糖基化反应，生成不稳定的 Schiff 碱，随后生成稳定的 Amordori产物(一种酮胺化合物) ，然后再降解为 a-酮醛复合物，主要是 3-脱氧葡萄糖醛，它比单糖更易与蛋白质反应，尤其是容易经 Millard反应生成棕褐色、具有荧光性的糖基化终末产物(AGEs) ，在糖尿病慢性并发症的发生发展中起重要作用AGEs 可以使 NO 失活，血管通透性增加，基质蛋白合成增多，蛋白质和脂蛋白在血管基底膜5的沉积加速，从而加快血管的硬化〔13〕 。

Hogan 等〔14〕 通过体外实验证实了联接到基质上的 AGEs 可以抑制 NO 的抗细胞增殖作用，推测是由于 AGEs 与 NO 的化学反应使 NO 失活所致Bucala等〔15〕也发现 AGE-酪氨酸或 AGE-白蛋白在体外可消耗 NO，且仅 Millard 反应终末产物 AGEs 有此作用，而中间产物 Schiff 碱、Amordori 产物等则无作用推测糖尿病或高血糖状态下 AGEs 在内皮下胶原和基底膜蛋白质上沉积，消耗从血管内皮弥散来的NO，使到达平滑肌细胞的 NO 减少，从而引起 NO-依赖的血管舒张障碍他们的实验还表明糖尿病大鼠血管舒张障碍出现的时间与AGEs 形成的时间一致，实验提示糖尿病动物体内 AGEs 随时间而增加，并与糖尿病引起的血管舒张障碍同步，体外实验也表明 NO水平与 AGEs 浓度呈负相关AGEs 可能通过两条途径影响 NO 舒血管作用：(1)与 NO 进行快速化学反应，使 NO 灭活；(2) 与 NO竞争结合其载体分子，使载体分子丧失运载 NO 的能力〔16〕 四、小结 糖尿病时血管内皮依赖的血管舒张功能下降可能与下列因素有关：(1)NO 合成减少；(2)NO 灭活增加；(3)NO 从内皮扩散到平滑肌的过程受阻；(4)一些受体功能发生改变(如 NO 受体下调)；(5)血管内皮释放的缩血管物质增多。

糖尿病血管病变的发生发展不是由单一因素决定的，而是多因素共同作用的结果在糖尿病的不同阶段、不同器官占主导地位的机制可能都有不同最近 Watcher 等〔17〕也提出 NO 在糖尿6病时的变化是一个随病程改变的过程，即早期 NO 代偿性合成增加而晚期则合成减少 已有不少证据表明，在糖尿病动物饮食中添加 NO 合成底物L-Arg 可使糖尿病动物体内 NO 合成增加，从而延缓糖尿病血管病变的发生或改善已有的糖尿病血管病变〔5〕 最近，又有学者发现运动可以使糖尿病患者体内 NO 合成增加，从而延缓糖尿病内皮受损〔18〕 这些结果为临床通过增加患者体内 NO 水平防治糖尿病血管内皮损伤提供了依据参考文献 1　SjoholmA.NitricoxidedonorSIN-1inhibitsinsulinrelease.AmJPhysiol,1996,271:1098-1102. 2　ArcherSL,HuangJMC,HamplV,etal.NitricoxideandcGMPcausevasorelaxationbyactivationofacharybolotoxin-sensitiveKchannelbycGMP-dependentproteinkinase.ProcNatlAcadSciUSA,1994，91:7583-7587. 3　ZimmermannPA,KnotHJ,StevensonAS,etal.IncreasedmyogenictoneanddiminishedresponsivenesstoATP-sensitiveK+channelopenersincerebralarteriesfromdiabeticrats.CircRes,1997,81:996-1004. 4　7PieperGM,MeiDA,LangenstroerP,etal.Bioassayofendothelium-derivedrelaxingfactorindiabeticrataorta.AmJPhysiol,1992,263:H676-680. 5　PieperGM,PeltierBA.AmeliorationbyL-arginineofadysfunctionalargininalnitricoxidepathwayindiabeticendothelium.JCardioPharmaco,1995,25:397-403. 6　PieperGM,etal.ReversalbyL-arginineofadysfunctionalarginine/nitricoxidepathwayintheendotheliumofthegeneticdiabeticBBrat.Diabetologia,1997,40:910-915. 7　WuG,MeiningerCJ.ImpairedargininemetabolismandNOsynthesisincoronaryendothelialcellsofthespontaneouslydiabeticBBrat.AmJPhysiol,1995,269:H1312-H1318. 8　TesfamariamB.Freeradicalsindiabeticendothelialcelldysfunction.FreeRadicBiolMed,1994,16:383-391. 9　CarmeronNE,CotterMA.Impairedcontractionandrelaxationinaortafromstreptozotocin-diabeticrats:roleofpolyolpathway.Diabetologia,1992,33:1011-1019. 810　KumariK,UmarS,BansalV,etal.Inhibitionofdiabetes-associatedcomplicationsbynucleophiliccompounds.Diabetes,1991,4。