王卫明,于佳慧(综述),樊官伟(审校)

(天津中医药大学 天津市现代中药重点实验室,天津 300193)

一氧化氮和内皮素的生理病理辨证关系

王卫明,于佳慧(综述),樊官伟※(审校)

(天津中医药大学 天津市现代中药重点实验室,天津 300193)

摘要：内皮因子一氧化氮(NO)、内皮素(ET)在心血管、炎症等领域都得到了较为深入的认识，但少有综合动态分析，更鲜有深入剖析其在不同疾病及在疾病的不同阶段的病理生理变化。NO、ET及内皮细胞在生理状态下对维持血管、心脏、血液、血管平滑肌等器官和组织的正常功能起重要作用，并在病理代偿功能中扮演重要角色，且其各亚型作用不尽相同，NO和ET是相互联系对立统一的，其在身体的各种状态下维持一定水平的动态平衡对机体的内平衡非常关键。

关键词：一氧化氮；内皮素；心血管

一氧化氮(nitric oxide,NO)、内皮素(endothelin，ET)是维持血管基础张力的主要活性物质，对心血管系统的生理功能、病理性代偿、病理损伤、炎症反应过程均有不同的影响。以NO为主的血管舒张因子(还包括前列环素)和以ET为主的血管收缩因子(还包括血栓素2、前列腺素H2及肾素-血管紧张素系统的成分等)两方面既相互对立又相互联系，共同维持血管及血液等内环境的平衡。其在心血管疾病、肿瘤及炎症过程中含量的变化需根据疾病发展的阶段客观判断，不能一味地单独以此作为疾病进展的指标，更不能在病理生理规律没有充分认识的情况下盲目干预其活性。现就NO和ET分泌的生理病理机制综述如下。

1内皮细胞概述及NO和ET的生理功能

内皮细胞衬贴于血管内表面，为扁平鳞状细胞呈梭形、多角形或鹅卵石形，维持正常的血液流态，具有感知和反应能力。其功能有：维持血管结构及张力、调节血管细胞生长、调节抗凝及纤溶系统、介导炎症与免疫、调节白细胞与血小板在血管内皮黏附、调节脂质氧化、调节血管通透性。组建复杂的血管网络在众多生物体中发生，通过几个形态演变过程如血管发生、血管形成和血管重构，来自胚胎多能干细胞和诱导性多能干细胞的内皮细胞可分化为动脉、静脉和毛细血管，因此内皮细胞能在临床中应用[1]。各种危险因素,包括脂质代谢异常、氧化型低密度脂蛋白、凝血酶活化纤溶抑制剂、炎症反应、氧化应激、高血糖、血管紧张素Ⅱ、高同型半胱氨酸血症以及血流动力和血管应力引起的机械损伤和内皮细胞抗体、烟草中的多环芳烃、内源性和外源性毒物、钙磷代谢异常等都可以造成内皮功能障碍引发动脉硬化[2]。NO是内皮细胞产生的可透膜的小分子物质，介导许多生理活动。它是在许多生理和病理生理情况下产生的一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)的三个亚型：内皮型NOS(endothelial NOS，eNOS)、神经元型NOS(neuronal NOS，nNOS)和诱导型NOS(inducible NOS，iNOS)。eNOS具有阻滞血小板聚集、白细胞黏附、血管平滑肌细胞增殖的作用。nNOS主要存在于神经细胞，调节中枢神经系统内NO浓度，此型NO作为一种神经递质具有重要的生理作用。iNOS亚型由几种细胞(包括巨噬细胞、平滑肌细胞)内的促炎介质如内毒素、细胞因子和细菌产物产生。氧化应激条件下能够导致iNOS蛋白基因转录的表达[3]。ET是内皮细胞分泌的一种活性物质可分为 ET1、ET2、ET3 三种亚型，有两个G蛋白受体：ETA受体和ETB受体。ET参与多种生理病理过程包括：肿瘤的发生、创伤愈合，甚至神经传递[4]。ET可引起血管收缩，而且受各种体内外环境的影响，Loria等[5]证实幼年的应激抑制ET受体的表达，在成年大鼠中增强急性应激导致的血压升高反应，ET受体阻滞显著减弱急性空气喷射压力诱导的血压升高反应。这些都是ET应对外部刺激和自身功能改变的代偿功能。ET能促进血管内皮细胞、血管平滑肌细胞、纤维原细胞的增殖，是一种促有丝分裂剂[6]。

2NO和ET的病理代偿作用

2.1NO的代偿作用正是由于以上所提及NO的生理功能，其对缺血/再灌注损伤、高血压等病理生理发展变化中具有显著的代偿作用。Williams等[7]在几个实验中检测到NO在心肌缺血早期就出现了，并证实了其在缺血心肌中的调节作用，NOS抑制剂左旋精氨酸甲酯在缺血/再灌注损伤实验中被证实具有增加梗死面积的作用，证实NOS及NO对缺血/再灌注损伤具有保护作用。在临床中也证实NO与NOS具有代偿性保护作用，蔡乙明等[8]检测到高血压组患者血浆NO与NOS活性水平明显降低，表明高血压患者存在基础状态下的NO生成缺陷。谢克俭等[9]发现单纯原发性高血压患者血清NO明显降低，合并左心室肥厚者更低，且与左心室质量指数负相关，表明NO的异常合成、释放参与了单纯原发性高血压和左心室肥厚的发生、发展。NOS的各个亚型在缺血的每个阶段中扮演不同的角色，Bolli等[10]证实在缺血调节的早期NO的来源是eNOS，原因是非选择性阻滞剂左旋精氨酸甲酯阻滞了早期阶段的缺血调节，但选择性的iNOS阻滞剂S-甲基异硫脲在此阶段无效。在晚期阶段的缺血调节中Guo等[11]证实在小鼠与心肌iNOS上调有关，而eNOS仍然没有改变。Bir等[12]证实eNOS被激活后释放NO，通过蛋白激酶A/eNOS信号通路调控平滑肌细胞和内皮细胞的增殖，促进内皮祖细胞的迁移和存活，介导新血管形成，为缺血性血管新生提供了一个可用的靶点。外源性的N剂对缺血/再灌注损伤具有保护作用，Ingram 等[13]证实在缺血前施以低剂量的亚硝酸无机盐NaNO2能够预防心脏舒张功能降低保护心脏减轻缺血/再灌注损伤。

2.2ET的代偿作用ET的代偿作用主要表现为促进周围组织增生、促进血管形成、促进心肌代偿性肥厚、维持一定的血管张力，其三个亚型中以ET1为主。ET1通过内皮素转化酶由bigET转化而来，外源性地施以大剂量的bigET能够显著改善左心室功能指标，研究者认为其机制是bigET转化的ET优先结合ETB受体作用于心脏局部而发挥有益功效[14]，证实了ET在缺血/再灌注中的代偿作用。在临床中，缺血前预先给予ET1对心脏具有保护作用，ET1的心脏保护作用可能与内皮素ETA受体介导的蛋白激酶C和线粒体上ATP-敏感性K+通道的激活有关[15]，而预先给予受体激动剂(S6c)也可减小缺血大鼠心肌梗死的面积和抑制缺血性心律失常的发生，提示ETB受体可能也参与了心脏保护作用[16]。实际上心肌肥厚是高血压、心肌梗死、心力衰竭、先天性心脏病等许多心血管疾病通过ET介导的基本代偿反应。ET1通过提高心肌细胞内钙离子浓度活化c-jun、c-fos等基因表达、增强心肌收缩力、激活交感及肾素-血管紧张素-醛固酮系统活性等机制促进心肌肥厚的进展[17]。在失血性休克早期ET升高使得外周血管收缩使更多的血液参加全身循环[18]，也是ET的代偿作用之一。在生理状态下和疾病的代偿过程中血管维持一定的张力，保障全身器官组织的灌流ET起了重要作用[19]。在高原反应中缺氧早期的肺血管收缩及肺通气量增加使得肺通气血流比例增加，在一定程度上能抵消动脉血氧含量的降低，有利于机体对缺氧环境的适应。ET1在低氧环境下分泌的增加主要发生在肺循环血管，并导致肺动脉压增高，与体循环及收缩压的增高也有正相关性[20]。

3NO和ET的病理损伤作用

3.1NO的病理损伤作用NO虽在心肌缺血保护作用中发挥了重要作用，但参与了缺血/再灌注损伤。NO关于参与缺血/再灌注后期损伤加重的机制目前报道的很多，最普遍报道的是自由基形成现象：NO 与超氧阴离子快速结合反应生成过氧亚硝基(ONOO-) ；NO与细胞内的一些还原酶(转铁蛋白、核苷酸还原酶等)结合，生成 OH-，抑制线粒体电子传递链及DNA合成，造成细胞能量缺乏而死亡。NO直接参与中性粒细胞、淋巴细胞和巨噬细胞的细胞毒性作用，推动炎症的发展，加重心肌损害，以及使心肌细胞内鸟苷环磷酸水平增加、心肌内Ca2+浓度下降、抑制心肌的收缩功能[21]。iNOS的过度产生还造成心肌梗死后心肌瘢痕过度生成[22]。急性肺损伤的炎症反应中，早期高浓度的NO通过抑制核因子JB移位，降低iNOS的活性，抑制不同类型细胞的凋亡，减少炎性细胞因子的产生，而低浓度的NO或晚期则促进炎症反应的发展，加重组织损伤[23]。与此相似，持续低浓度的NO可以促进肿瘤的生长；高浓度NO则通过产生细胞毒性，诱导细胞凋亡而抗瘤[24]。NO在出血性休克时明显升高，是由于休克时单核细胞被激活，进一步激活NOS使得NO升高，另外休克导致胃肠功能紊乱产生肠毒素也使得NO水平升高，从而引起休克低血压、低外周阻力和低血管反应性[18]。

3.2ET的病理损伤作用ET是多个生理病理过程的重要介质，包括心血管疾病、肺脏疾病、肾脏及其他系统[4]。利用血管内皮性ET1基因敲除的小鼠进行研究证明了血管内皮性ET1除了促进血管收缩和细胞增殖的作用外，还有促进血管炎症和新生血管形成方面的作用，证实了ET1对动脉粥样硬化的促进作用[25]。ET具有升压作用，而且是通过与血管紧张素Ⅱ相互作用发挥其升血压效应的[26]。在冠状动脉旁路移植术后皮下动脉中ET升高，其受体在血管平滑肌中升高，这些因子和受体在缺血性疾病的病理病机中发挥重要作用[27]。早期冠状动脉粥样硬化用ETA受体拮抗剂长期治疗(6个月)冠状动脉微血管内皮功能改善，证明了内源性内皮素系统在早期冠状动脉粥样硬化中的调节作用[28]。ET对心率有影响，ET1通过ETA受体介导致心律失常，而ETB降低交感神经活性，减少心律失常发生[29]。ET在慢性阻塞性肺疾病的发病中既是被诱导的因子又是诱导加剧的因素，在急性加重期患者脑钠肽和ET水平显著高于健康对照组[30]。直接拮抗ET受体无论是在临床前还是在临床研究中证明对肺动脉高压的治疗都是有效的[31]，消除ET1的活性证实对肺动脉高压也是有效的[32]，这些都证实了ET在肺动脉高压病理病机中的作用。在慢性肾病中观察到ET1随着肾功能的降低而逐步水平升高[33]。

4ET与NO的相互作用

ET与NO是在体内一对相互联系的对立统一体，两者相互作用的关系较为密切，ET可通过增加钙内流、促进内源性NO释放，介导血管扩张作用，NO不仅可通过内皮细胞生成的环磷鸟嘌呤核苷在ET基团表达水平抑制ET的合成和释放，还可以影响高剂量ET的反应性[34]。消除NO的活性使得ET1的作用不能得到缓和导致血管收缩，最终导致血管重构和心功能障碍[35]。但ETA受体和ETB受体效应也是对立统一的，两者在血管平滑肌细胞中均介导血管收缩，而ETB受体亚型在内皮细胞中诱导血管舒张和ET1清除[29]。因此，身体各种状况中维持其一定水平的动态平衡是机体内平衡的关键。

目前所知针对内皮因子的药物有：NO供体型药物、NO合酶抑制剂、ET受体拮抗剂。更加以上分析调节ET和NO失衡为目的的药物应遵循以下原则：①要针对内皮因子的各个目标亚型；②药物要更具有靶向效应；③在应用过程中根据具体病情变化随时调节方案。另外，筛查具有多靶点、多效应、双向调节作用的中药不失为一种良策，在此过程中既要重视具有内皮活性的单体的搜寻，更应重视多组分的协同甚至相反相成的协同功效。

5小结

NO具有阻滞血小板聚集、白细胞黏附、血管平滑肌细胞增殖等作用，以及ET应对外部刺激和自身功能改变的代偿功能及促进血管内皮细胞、血管平滑肌细胞、纤维原细胞的增殖作用；NO和ET在心血管等疾病状态下具有代偿作用，代偿作用的NO和ET又可导致各种病理反应。深入探讨NO和ET的相互作用具有一定意义。

参考文献

[1]Tan KS,Tamura K,Lai MI,etal.Molecular pathways governing development of vascular endothelial cells from ES/iPS cells[J].Stem Cell Rev,2013,9(5):586-598.

[2]赵恒懿,李运伦.血管内皮损伤的机制探讨[J].中国医学创新,2014,11(9):137-139.

[3]Speranza L,Franceschelli S,Pesce M,etal.Negative feedback interaction of HO-1/INOS in PBMC of acute congestive heart failure patients[J].J Biol Regul Homeost Agents,2013,27(3):739-748.

[4]Khimji AK,Rockey DC.Endothelin--biology and disease[J].Cell Signal,2010,22(11):1615-1625.

[5]Loria AS,D′Angelo G,Pollock DM,etal.Early life stress downregulates endothelin receptor expression and enhances acute stress-mediated blood pressure responses in adult rats[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2010,299(1):R185-191.

[6]甘金莲,樊有赋,陈 晔,等.内皮素的特性与生理病理作用[J].生物学教学,2009,34(4):2-4.

[7]Williams MW,Taft CS,Ramnauth S,etal.Endogenous nitric oxide(NO)protects against ischaemia-reperfusion injury in the rabbit[J].Cardiovasc Res,1995,30(1):79-86.

[8]蔡乙明,马虹,王立军.高血压患者血栓形成与一氧化氮及血小板P-选择素的关系研究[J].新医学,2005,36(7):387-424.

[9]谢克俭,潘芙蓉,曾焕森,等.一氧化氮和内皮素在高血压左室肥厚形成中的作用[J].山东医药,2006,46(11):13-14.

[10]Bolli R,Manchikalapudi S,Tang XL,etal.The protective effect of late preconditioning against myocardial stunning in conscious rabbits is mediated by nitric oxide synthase.Evidence that nitric oxide acts both as a trigger and as a mediator of the late phase of ischemic preconditioning[J].Circ Res,1997,81(6):1094-1107.

[11]Guo Y,Jones WK,Xuan YT,etal.The late phase of ischemic preconditioning is abrogated by targeted disruption of the inducible NO synthase gene[J].Proc Natl Acad Sci U S A,1999,96(20):11507-11512.

[12]Bir SC,Xiong Y,Kevil CG,etal.Emerging role of PKA/eNOS pathway in therapeutic angiogenesis for ischaemic tissue diseases[J].Cardiovasc Res,2012,95(1):7-18.

[13]Ingram TE,Fraser AG,Bleasdale RA,etal.Low-dose sodium nitrite attenuates myocardial ischemia and vascular ischemia-reperfusion injury in human models[J].J Am Coll Cardiol,2013,61(25):2534-2541.

[14]Tawa M,Fukumoto T,Ohkita M,etal.Effects of exogenous big endothelin-1 on postischemic cardiac dysfunction and norepinephrine overflow in rat hearts[J].Hypertens Res,2011,34(2):218-224.

[15]李培武,伏旭,傅仲学.内皮素受体及其受体拮抗剂在心血管疾病中的作用[J].中国现代应用药学,2014,31(3):376-380.

[16]Yamamoto S,Matsumoto N,Kanazawa M,etal.Different contributions of endothelin-A and endothelin-B receptors in postischemic cardiac dysfunction and norepinephrine overflow in rat hearts[J].Circulation,2005,111(3):302-309.

[17]王鑫,鲁敏,卢群,等.高血压左心室肥厚患者血浆内皮素-1、氨基末端脑钠肽前体浓度的变化意义[J].陕西医学杂志,2014,43(2):146-148.

[18]张兴文,刘晓亭,李想,等.限制性液体复苏对出血未控制性休克大鼠血浆内皮素和一氧化氮的影响[J].中国现代医学杂志,2013,23(4):1-4.

[19]Nasser SA, El-Mas MM.Endothelin ETA receptor antagonism in cardiovascular disease[J].Eur J Pharmacol,2014,737:210-213.

[20]潘丽.健康青年急进高原早期心血管系统变化特点及对高原适应能力的影响[D].重庆:第三军医大学,2012.

[21]杨彦鹏,罗素新,夏勇.诱导型一氧化氮合酶在心肌缺血/再灌注损伤中的研究进展[J].心血管病学进展,2012,33(2):278-281.

[22]罗素新,但素平,夏勇.诱导型一氧化氮合酶在心肌梗死进程中的研究进展[J].西部医学,2014,26(3)265-268.

[23]李娜,邱海波.一氧化氮在急性肺损伤炎症反应中的双向调节作用[J].国际呼吸杂志,2006,26(3):209-212.

[24]王艳,丁虹,肖庚富.一氧化氮介导的肿瘤治疗研究进展[J].癌症,2004,23(4)：476-479.

[25]Anggrahini DW,Emoto N,Nakayama K,etal.Vascular endothelial cell-derived endothelin-1 mediates vascular inflammation and neointima formation following blood flow cessation[J].Cardiovasc Res,2009,82(1):143-151.

[26]Tran LT,MacLeod KM,McNeill JH.Endothelin-1 modulates angiotensin II in the development of hypertension in fructose-fed rats[J].Mol Cell Biochem,2009,325(1/2):89-97.

[27]Dimitrijevic I,Edvinsson ML,Chen Q,etal.Increased expression of vascular endothelin type B and angiotensin type 1 receptors in patients with ischemic heart disease[J].BMC Cardiovasc Disord,2009,9:40.

[28]Reriani M,Raichlin E,Prasad A,etal.Long-term administration of endothelin receptor antagonist improves coronary endothelial function in patients with early atherosclerosis[J].Circulation,2010,122(10):958-966.

[29]Oikonomidis DL,Tsalikakis DG,Baltogiannis GG,etal.Endothelin-B receptors and ventricular arrhythmogenesis in the rat model of acute myocardial infarction[J].Basic Res Cardiol,2010,105(2):235-245.

[30]杜海莲,马歌,史振英.脑钠肽和内皮素在慢性阻塞性肺疾病的应用研究[J].医学与哲学,2013,34(7B):35-37.

[31]Pullamsetti SS,Schermuly RT.Endothelin receptor antagonists in preclinical models of pulmonary hypertension[J].Eur J Clin Invest,2009,39 Suppl 2:3-13.

[32]Nemoto S,Yoshimura S,Matsumura M,etal.An initial experience of endotherine-1 dual-receptor blockade in the treatment of sustained pulmonary hypertension early after congenital cardiac surgery in infancy[J].Kyobu Geka,2007,60(6):453-456.

[33]Cottone S,Palermo A,Arsena R,etal.Relationship of fetuin-A with glomerular filtration rate and endothelial dysfunction in moderate-severe chronic kidney disease[J].J Nephrol,2010,23(1):62-69.

[34]吴辉坤,李天望.门脉高压性胃病肝郁脾虚证与一氧化氮及内皮素水平关系研究[J].中西医结合肝病杂志,2014,24(1):24-26.

[35]Bourque SL,Davidge ST,Adams MA.The interaction between endothelin-1 and nitric oxide in the vasculature: new perspectives[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2011,300(6):R1288-

R1295.

The Dialectical Opinion of Pathological and Physiological Changes of Nitric Oxide and the EndothelinWANGWei-ming,YUJia-hui,FANGuan-wei.(TianjinUniversityofTraditionalChineseMedicine,TianjinKeyLaboratoryofModernChineseMedicine,Tianjin300193,China)

Abstract:The nitric oxide(NO) and the endothelin(ET) of endothelial factor have been well recognoized in the field of cardiovascular,inflammation and so on,however,comprehensive and dynamic analysis is still rare,while deep exploration of their roles in the pathophysiological changes of different diseases/stages of a disease.NO and ET are important in the physiological state to maintain the normal function of the organs/tissues of blood vessels, heart,sanguis,vascular smooth muscles,playing a great role in the function of pathological compensatory respectively,and different subtypes have slightly different functions.NO and RT are both opposite and united,the relationship is of critical importance to keep dynamic equilibrium to some extent, and is the key to internal balance.

Key words:Nitric oxide; Endothelin; Cardiovascular

收稿日期：2014-12-30修回日期：2015-04-14编辑：相丹峰

基金项目：国家自然科学基金(81273993)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.22.006

中图分类号：R318.11

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)22-4048-04