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       【摘要】 
       一氧化氮（Nitric Oxide，NO）是一个普遍存在的第二信使，具有广泛的生理病理作用，其在呼吸、消化、循环、免疫、神经等全身多系统的生理、病理生理及有关临床疾病中起着重要作用。由于其独特的理化性质和生物学活性，使得对于NO的研究主要集中在其合成的关键酶一氧化氮合酶（NOS）上，特别是对于诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的研究更是成为近年的研究热点。本文将对NO及iNOS作用机制、调节及在部分临床疾病中的作用研究作一综述。
       【关键词】  一氧化氮； 诱导型一氧化氮合酶
          1980年Furchgott等［1］发现血管内皮细胞能合成和分泌血管内皮舒张因子（EDRF），1987年Palmer等［2］证实EDRF的化学本质为NO。大量研究表明，NO在心血管、免疫、神经、消化等系统中具有重要的调节作用。一氧化氮合酶（NOS）是NO合成的催化酶，由于NO具有广泛而重要的生理和病理学功能，使得NO，NOS的研究已经成为现今生命科学研究的热点之一。
       1  NO的产生及生物特性
        NO是一种气体自由基，分子中有一未配对电子，可形成自由基，和其它分子如氧分子、超氧自由基，或过渡金属（如与haemoproteins血红蛋白结合的铁）反应［3］。在体内极不稳定，是一短寿分子，半衰期仅为3～5 s。NO具有脂溶性，可以快速透过生物膜扩散，在体内迅速被血红蛋白、氧自由基或氢醌等灭活。
        NO由一氧化氮合酶（NOS）催化L-精氨酸与氧分子经多步氧化还原反应生成。不同类型的细胞中，存在不同类型的NOS，通过不同的信号转导机制产生NO。NOS是NO合成过程中的关键酶，由于NO性质活泼，半衰期短，因此许多关于NO的研究都集中在NOS的研究上。现已知NOS有3种类型，可以广义的将其分为两种，即构成型一氧化氮合酶（cNOS）和细胞因子诱导型（i NOS或NOS2）。cNOS包括内皮组织（eNOS或NOS3）和神经系统（nNOS或NOS1）。它们在组织分布、调节方式、生物活性和NO产生量方面都有区别。cNOS主要分布在内皮组织（eNOS）和神经系统（nNOS），主要负责基础NO的合成，调节各种生理功能。它们依赖Ca2+的存在，当细胞内Ca2+浓度升高时被激活。cNOS合成小量的、短期的NO，引起NO浓度的快速增加，而当Ca2+浓度减小时，NO量迅速下降，形成一个博动性的NO释放，这是生理调节所必须的NO。eNOS是膜结合型的，在血管紧张度控制和血小板凝集中有一定的作用，nNOS是细胞溶质的，发挥神经递质作用，在人的骨骼肌里已经发现了它的mRNA。i NOS在多种细胞中均有表达，iNOS不仅在免疫反应细胞如巨噬细胞和中性粒细胞中表达，而且在多种哺乳动物细胞，包括成纤维细胞、角质化细胞、内皮和血管平滑肌细胞，以及非哺乳动物，包括昆虫和植物中均有表达［4］。iNOS是非Ca2+依赖型，其激活不需要Ca2+浓度升高。iNOS在静息细胞内是不表达的，当细胞受到细胞因子或免疫微生物刺激，如革兰氏阴性杆菌的脂多糖LPS强烈诱导，iNOS催化合成非生理浓度的大量NO，产生一系列病理作用。
       2  NO的生理病理作用
        NO是一个普遍存在的影响多种生理病理过程的信号分子，其存在于多种细胞中，如巨噬细胞、肝细胞、肌细胞、内皮细胞等。NO主要具有免疫调节、神经传递、血压生理调控和抑制血小板凝聚等生理功能。
        在许多组织中，尽管其真正的释放量目前尚难于检测，但已确知会释放出不同浓度的NO，且浓度的变化与机体生理机能紧密相关。免疫功能、血流量、血小板凝集反应、神经传递和记忆等内环境稳定作用都普遍伴随有低水平的NO。而过多的NO通常伴随有炎症和免疫紊乱、疼痛、神经疾病、动脉粥样硬化和癌症等［5］。不同类型NOS催化合成的NO也会产生不同的生理病理作用，构成型NOS产生小量的NO（皮摩尔级），参与信号传递，产生生理效应，而细胞因子或内毒素刺激细胞释放的大量的NO（纳摩尔级），是由诱导亚型的NOS合成的，介导免疫系统的细胞毒和细胞生长抑制。尽管NO维持黏膜的血管舒张和血管通透性，但是过多的NO也可直接引起细胞毒性作用，与过氧化物一起导致过氧化，从而引起组织损伤［6］。
       3  NO,NOS作用机制
        NO在体内主要参与以下3个反应［7］：①激活鸟苷酸环化酶,发挥信号传导功能。NOc GMP信号通路广泛存在于人类和动物的多种组织和细胞中，它代表一种新的细胞间信息传递和细胞功能调节的信号传导系统［8］。NO可激活sGC，使细胞内cGMP增加，启动一系列蛋白磷酸化反应，从而发挥不同的生理功能。②与红细胞中的血红蛋白结合生成亚硝酸血红蛋白而失去活性。扩散对于NO的局部调节作用非常重要，而且是其生物半衰期的决定因素，NO极易与血管腔中红细胞的氧合血红蛋白结合而被灭活，使其在血管腔中形成一个极陡的扩散梯度，发挥局部调节作用［8］。③与超氧阴离子反应，产生毒性很强的过氧化亚硝酸。NO极易与O2反应不可逆地生成ONOO，病理条件下NO是体内产生的唯一能与SOD竞争O2的生物分子，当细胞同时产生大量的NO和O2时，生成有毒的强氧化剂——ONOO，ONOO是NO的主要毒性作用形式［9］。
        三种亚型的NOS都是二聚体型的，一个硫醇盐协调的亚铁血红素环，一个四氢生物喋呤（H4B）辅助因子和一个L-精氨酸（L-Arg）/N-羟精氨酸底物结合部位组成NOS的催化中心。NOS二聚体的每一个亚基均包含两个区域：一个结合FMN，FAD和NADPH的还原区和一个含有亚铁血红素和四氢生物喋呤的氧化区。电子从还原区转移到氧化区是酶活性所必需的，由钙-钙调蛋白复合物调节。当钙钙调蛋白复合物存在时，电子从一个亚基的NADPH通过FMN和FAD传递到另一个亚基的氧化区［10］。
       4   NO，NOS的调节
        NO调节是一个复杂而紧密的过程。当细胞受到细胞因子或免疫微生物刺激时，iNOS催化产生大量NO，细胞内NO含量的变化受底物利用度、iNOS蛋白酶活性、表达水平和或其它构成亚型NOS酶活性影响。最近的研究显示，NO通过调节NFкB水平产生一个自动调整作用。在低浓度NO时，NFкB水平上升，上调iNOS表达，相反，在高浓度NO时，NFкB水平和DNA结合活性被抑制，减少iNOS转录。显示了NO浓度依赖双重性，及自身表达NO的紧密的自身调节［11］。
        iNOS的调节主要是在转录和转录后水平，调节iNOS表达的转录因子包括：NFκB、激活蛋白1、信号转导蛋白和转录激活子1α、干扰素调节蛋白1、核因子白介素6和高活力簇1(Y)蛋白等。不同的上游信号途径增强或抑制iNOS表达，还依赖于刺激和细胞的类型［5］。NF-кB/Rel家族的转录因子是iNOS基因的主要转录调节器，也是免疫和炎症的主要调节因子。在包括缺失分析和结合序列的选择性碱基突变的研究显示在大鼠iNOS启动子的-85至-76和-971至-962有两个κB位点，对于iNOS基因的细胞因子诱导能力是关键的，LPS完全诱导的iNOS基因表达，这些кB位点必须与蛋白结合。在-942至-934（13）和-879至-871（10）存在两个IFNγ激活位点，对于iNOS基因响应细胞因子和脂多糖刺激是重要的［12，13］。
       5  细胞因子与NO合成
        目前的研究结果表明，IFNγ，TNFα，IL1β，IL2，IL6，NFκB和AP1，GMCSF等可诱导iNOS表达［14，15］，促进NO合成。而IL4，IL8，IL10，IL13，巨噬细胞灭活因子，表皮生长因子(EGF)，转化生长因子β(TGFβ)等均可抑制NO合成［16，17］。这些因子可单独影响NO合成，也可以协同作用，单独作用时对NO合成的影响不明显，与LPS合用或几种细胞因子协同作用时产生明显作用。它们通过影响iNOS转录、转录后和后翻译机制、信号转导途径、iNOS的稳定性或iNOS的催化活性，促进或抑制NO合成。
       6  NO，NOS与疾病
        越来越多的研究报道显示，NO与人类多种疾病的发生发展有着密切联系，其合成的关键酶NOS具有重要作用，其中iNOS的研究最为广泛。多种疾病的发生发展均伴随有NO浓度变化，并与iNOS活性高低有关。
       6.1  炎症和免疫疾病炎症过程中NO既是有益也是有害分子，cNOS产生维持生理活性低水平的NO，iNOS产生大量NO，NO自由基通过刺激巨噬细胞诱导受感染细胞的炎症和死亡，起到对抗外源性微生物的细胞毒作用。另一方面，它还通过促进周边非损伤细胞的炎症或细胞毒性，加剧脓毒症、超敏反应或自身免疫的组织损伤。在皮肤角质化细胞、成纤维细胞、朗氏细胞和其它的树状突细胞里都有iNOS合成的NO存在。除了可能有对抗外来侵略的益处外，关于它与皮肤炎症和免疫反应，即与接触性皮炎，包括过敏性接触性皮炎、刺激性接触性皮炎、异位性皮炎和银屑病的关系的报道增加［14］。
       6.2  肿瘤越来越多研究显示，根据NO的局部浓度，可能有一个双重的促进或者抗癌抗菌作用。高浓度NO（如由活化的巨噬细胞产生的NO），可能介导癌细胞的编程性细胞死亡和抑制肿瘤生长。尽管在相对低浓度的NO（如许多不同类型的临床肿瘤标本的可测量的浓度），肿瘤生长、增殖和血管发生都被促进［18］。
       6.3  急性肺损伤动物模型和人体内急性肺损伤（ALI）均具有特征性的上调iNOS并增加NO产生。iNOS来源的NO有助于ALI病理生理特征产生，而且iNOS来源的NO在ALI肺泡液的清除方面也有复杂的影响，表现为早期抑制清除，随后气管产生内毒素后增加清除。大多数肺细胞类型，包括实质细胞如上皮细胞、内皮细胞和骨髓来源炎症细胞如中性白细胞、巨噬细胞，可以释放iNOS来源的NO［19］。
       6.4  胰岛素抵抗iNOS基因靶向断裂被发现保护高脂饲养的肥胖大鼠不产生胰岛素抵抗，显著提高葡萄糖耐受量［20］。而在遗传肥胖大鼠的骨骼平滑肌内iNOS蛋白表达增加。不是全部，至少大部分胰岛素抵抗的诱导器（如：肥胖症、游离脂肪酸、高血糖、肿瘤坏死因子α（TNFα）氧化应激、内毒素和烧伤等）增加iNOS的表达。研究发现特别是在增加氧化应激包括肥胖症的条件下，iNOS可能通过增加胰岛素受体IRS1降解加剧胰岛素抵抗［21］。
       6.5   脂解作用在体外NO供体刺激基底部的脂解作用，但阻断异丙肾上腺素刺激的脂解作用，而在活体内NOS抑制剂N(G)单甲基L精氨酸（LNMMA）增加脂解作用。iNOS可作为一种脂解作用的负反馈调节者，细胞因子/LPS处理伴随诱发脂解作用和iNOS活性，iNOS抑制剂则进一步增加脂解［22］。
        一氧化氮在人类健康中就像一把双刃剑，不同细胞类型、不同时间段、NO含量不同，都将产生不同的生理病理功能。人类多种疾病可能是NO的释放或调节不正常引起的。因此，对于我们了解NO的生物特性，掌握NO及NOS，特别是iNOS的作用机制及调节方式尤显重要。这将为某些疾病的预防及治疗提供新的思路和新的方法，为人类健康道路指明方向。
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