氧化氮及一氧化氮合酶与肝病

www.cnkang.com 2007-3-22 15:12:00 中华康网

　　一氧化氮(NO)是普遍存在于脊椎动物各种细胞中的一种生物介质，是细胞间信息传递的重要调节因子，作为第二信使和神经递质起着各种不同的功能。NO参与机体生理及病理过程，其对疾病发生及发展的影响是近年来研究的热点。现就有关NO及一氧化氮合酶(NOS)在肝病中的作用作一综述。

　　一、NO及NOS在肝脏中的一般介绍

　　NO是脂溶性气体物质，由NOS催化L-精氨酸生成。体内半衰期仅1～5秒，可被氧自由基、氢醌、血红蛋白等结合而灭活，于有氧条件下生成稳定的代谢产物硝酸盐和亚硝酸盐。NOS是NO生物合成的关键限速酶，肝脏有2种类型NOS，原生型(cNOS)和诱生型(iNOS)，前者分布于内皮细胞和血小板等处，合成NO的生物效应以生理状态下细胞间信息传递为主；后者分布于肝细胞、枯否细胞、肝窦内皮细胞等处，可被脂多糖(LPS)、内毒素及多种细胞因子诱导活化,产生大量具有细胞毒性作用的内源性NO，参与各种肝病的病理过程。肝病中枯否细胞释放肿瘤坏死因子(TNF)、干扰素(IFN)、白细胞介素(IL)-1等细胞因子，作用于肝细胞、枯否细胞导致NO生成增多［1］。诱生作用同时可被细胞因子下调，如中性粒细胞的IL-8、血管平滑肌细胞中的转化生长因子(TGF)、血小板衍化生长因子(PDGF)及前列腺素E2(PGE2)等［2］。Sheffler等［3］认为低浓度NO(1～12μmol/L)可使巨噬细胞iNOS的基因表达提高2.5倍,使NO升高;而高浓度的NO(＞200μmol/L)可抑制iNOS基因表达,使 NO水平降低，说明NO具有自身反馈调节能力。

　　酪氨酸激酶(PTK)在NO的产生中也起重要作用，LPS通过激活巨噬细胞PTK使NO升高，IL-1β经活化PTK和核转录因子(NF-κB)诱导NO生成，PTK活性抑制物可改善肝硬化门脉高压鼠的高循环状态［4］。

　　各种NOS拮抗剂、鸟苷酸环化酶抑制剂美蓝、PTK抑制物及氟美松对NO的生成有抑制作用。S-亚硝基谷胱甘肽和硝普钠可作为NO供体。它们已被广泛应用于临床诊断及治疗。

　　二、NO及NOS在肝病中的变化情况

　　急性肝损伤时,肝脏NO由iNOS基因表达的增多来介导生成。肝病iNOS mRNA的表达在各个脏器如肝、脾、肺、肾、心、脑中均有不同程度的升高，而cNOS mRNA无明显升高,说明了肝病中iNOS的显著作用［5］。也有人观察到cNOS在胆汁性肝硬化中含量降低，iNOS无升高。Rockey和Chung［6］经动物实验表明，肝脏在LPS和(或)胞质变动的刺激下，iNOS产生NO明显增多，以致肝细胞功能受损害甚至肝脏纤维化。关于iNOS mRNA和NO的细胞来源问题：Rockey和Chung［6］观察到，在四氯化碳作用后的肝脏中仅枯否细胞产生；胆管结扎致肝损害甚至肝纤维化时肝脏所有非实质细胞均产生，结扎24小时，枯否细胞产生量最高，此后，肝窦内皮细胞占优势。说明肝脏在不同程度及不同类型损害时，iNOS表达各异。

　　三、NO在肝病中的作用

　　NO一方面具有特异性杀伤病毒、细菌、寄生虫等病原体和肝肿瘤细胞的有益作用；另一方面可通过细胞毒作用损伤正常肝组织，造成肝细胞死亡。

　　急性肝脏病变时，局部升高的NO能扩张小血管调节灌流，降低肝脏酶活性，抑制肝细胞的有氧代谢及低血流下的血小板聚集，与超氧化物结合形成无毒代谢产物NO-3，从而避免氧自由基损害肝细胞，有助于肝脏渡过应激期,对肝细胞起保护作用［7］。Bohlinger等［8］在TNF／D-氨基半乳糖诱发小鼠肝损害时给予NO供体硝普钠，可见肝细胞损害显著减轻；用NO生成抑制剂抑制NO生成的同时肝损害程度加重,均说明NO的保护作用。肝硬化伴自发性细菌性腹膜炎(SBP)时，腹膜巨噬细胞的iNOS mRNA和蛋白合成表达明显增加，产生大量NO，在iNOS抑制剂氨基胍(AG)的作用下，感染症状反而加重，说明巨噬细胞的这一反应是机体对SBP的保护性应答［9］。体外实验证明,黄嘌呤氧化酶可促进肝脏前胶原I mRNA表达合成，硝普钠通过抑制黄嘌呤氧化酶间接抑制I型前胶原的合成，说明NO有抗肝纤维化的作用［10］。NO 可被α-IFN诱导生成，并具有广谱抗病毒作用，Sharara 等［11］在用α-IFN治疗丙型肝炎的过程中观察到，随血清丙氨酸转氨酶、HCV mRNA的降低,NOS活性及NO含量升高,且呈剂量依赖性，说明NO依α-IFN剂量不同产生抗病毒作用不同，这无疑为临床抗病毒治疗提供了新思路。

　　NO使血管平滑肌松弛，血管舒张，血压降低，导致肝硬化门脉高压及水钠潴留、腹水形成及功能性肾衰竭；NOS抑制剂可纠正高循环状态，提高水钠排泄，有利于治疗。Vogl等［12］发现大结节型肝硬化巨噬细胞数量及嗜酸粒细胞数量明显比小结节型肝硬化增多，在LPS刺激下，IL-6及TNF-α含量均升高,DNA合成增多，但两型间差异无显著性，而巨噬细胞产生NO的量在大结节型比小结节型显著增多，说明不同类型的肝硬化巨噬细胞产生NO的能力不同。局部过多NO可使内脏血管舒张，高循环状态进一步恶化［13］。体外肝脏枯否细胞与肝癌细胞共同培养时，上清液中NO水平增高，使用AG可有效地抑制NO的产生和肝癌细胞的DNA断裂，iNOS反义寡核苷酸可阻止凋亡细胞的增加，可见NO在此过程中参与介导肝细胞的凋亡［14］。Moriyama等［15］认为肝癌患者血清NO代谢产物水平与肿瘤的表面积、体积有相关关系,监测NO有助于动态观察肝癌的病情变化。

　　四、NO在肝病中的作用机制

　　NO可影响肝细胞蛋白合成和能量代谢，与慢性肝病低蛋白血症、低凝血因子及其他肝功能障碍有密切关系。NO在肝病中的作用机制大致有以下几点:

　　1.NO作用的靶点是细胞内可溶性鸟苷酸环化酶(GC)的亚铁原卟啉上的铁离子，NO与铁离子结合形成NO-Heme-GC复合物，经三维结构变化促进GTP生成cGMP。升高的cGMP可影响膜离子通道；激活cGMP依赖性蛋白激酶，导致蛋白质磷酸化和去磷酸化；通过激活或抑制磷酸二酯酶，改变cAMP含量，从而发挥各种作用。临床可将血、尿cGMP作为监测NO及其产物的间接指标［16］。

　　2.高浓度NO通过与酶的活性中心——非血红素硫铁复合物结合，抑制多种与线粒体电荷传递系统及柠檬酸循环有关的酶，如柠檬酸合成酶、乌头酸酶等，使肝细胞因能量溃乏或大量自由基产生而死亡。

　　3.还原型NO(NO-)能与超氧阴离子(O-2)作用形成过氧亚硝酸阴离子(ONOO-)，后者及其分解产物羟自由基(OH-)能引起组织细胞脂质过氧化和细胞毒性［17］。因此，NO具有损伤正常肝组织和抗肝肿瘤的功能。

　　4.NO可使细胞核酸亚硝酰化及DNA链降解，使DNA断裂或突变，细胞发生凋亡，此作用可能是使具有致癌性细胞转化的危险因素;NO体内代谢形成具有致癌作用的亚硝酸盐与肝癌的发生密切相关。

　　5.NO可通过与细胞因子的相互影响来发挥作用，NO抑制中性白细胞的应答，增强中性粒细胞的应答，抑制肝细胞蛋白合成以提高肝细胞对TNF-α的敏感性，NO可激活环氧化酶,使PGE2产生增多，PGE2反过来通过减少TNF使NO产生受抑制或通过抑制iNOS的表达使NO产生减少，IL-10和TGF-β均可抑制NO的产生而干扰γ-IFN对巨噬细胞的活化作用［2］。IL-1β通过依赖内源性γ-IFN合成而介导肝细胞表达iNOS，从而影响NO的产生［18］。

　　NO对肝脏2种作用的强弱主要取决于NO的浓度和NO的细胞来源，浓度在一定范围内以及来源于内皮细胞者对组织器官起保护作用,否则起毒性作用。所以，临床工作中如何把握好这2种作用，正确使用NOS抑制剂及NO供体，对肝病的诊断及治疗有重要意义。

　　作者单位：730000兰州医学院第一附属医院传染科(关玉娟、高评)；同济医科大学附属同济医院消化内科(王家)

　　参考文献

　　1　Vogl S, Petermann H, Dargel R. Oxygen radical formation, proliferative activity and phagocytic capacity of cultivated macrophages from cirrhotic rat livers. Liver, 1996, 16:313-320.

　　2　Igietseme JU. The molecular mechanism of T-cell control of chlamydia in mice: role of nitric oxide. Immunology , 1996, 87:1-8.

　　3　Sheffler LA, Wink DA, Melillo G ,et al. Exogenous nitric oxide regulates iFN-gamma plus lipopolysaccharide-induced nitric oxide synthase expression in mouse macrophages . J Immunol , 1995, 155:886-894.

　　4　Lopez Talavera JC, Levitzki A, Martinez M, et al. Tyrosine kinase inhibition ameliorates : the hyperdynamic state and decreases nitric oxide production in cirrhotic rats with portal hypertension and ascites. J Clin invest, 1997, 100:664-670.

　　5　Mizumoto M, Arii S, Furutani M, et al. NO as an indicator of portal hemodynamics and the role of iNOS in increased NO production in CCl4-induced live cirrhosis. J Surg Res, 1997, 70 :124-133.

　　6　Rockey DC, Chung JJ. Regulation of inducible nitric oxide synthase and nitric oxide hepatic injury and fibrogenesis. Am J Physiol, 1997, 273(1 Pt 1): g124-130.

　　7　Billiar TR, Curran RD, Stuchr DJ, et al. Evidence that activation of kupffer cells results in production of L-arginine metabolites that release cell-associated iron and inhibit hepatocyte protein synthsis. Surgery, 1989,106:364-372.

　　8　Bohlinger I, Leist M, Brsig J, et al. Interleukin-1 and nitric oxide protect against tumor necrosis factor alpha-induced liver injury through distinct pathways. Hepatology , 1995, 22:1829-1837.

　　9　Morales RM, Jimenez M, Ros J, et al. Nitric oxide production by peritoneal macrophages of cirrhotic rats: a host response against bacterial peritonitis. Gastroenterology , 1997, 112:2056-2064.

　　10　Gasini A, Ceni E, Salzano R, et al. Neutrophil-derived superoxide anion induces lipid peroxidation and stimulates collagen synthesis in human hepatic stellate cells: role of nitric oxide. Hepatology , 1997, 25:361-367.

　　11　Sharara AI, Perkins DJ, Misukonis MA, et al. Interferon(IFN)-alpha activation of human blood mononuclear cells in vitro and in vivo for nitric oxide synthase( NOS) type 2 mRNA and protein expression: possible relationship of induced NOS2 to the anti-hepatitis C effects of IFN-alpha in vivo. J Exp Med,1997, 186:1495-1502.

　　12　Vogl S,Junker U, Vogelsang H,et al. Macrophages from rat livers with micronodular and macronodular cirrhosis differ with respect to mediator release and DNA-synthesis. J Hepatol, 1997, 26:1093-1103.

　　13　Bories PN, Campillo B, Azaou L, et al. Long-lasting NO overproduction in cirrhotic patients with spontaneous bacterial peritonitis. Hepatology, 1997, 25:1328-1333.

　　14　Kurose I, Higuchi H, Watanabe N, et al. Nitric oxide and tumor necrosis factor-alpha mediate apoptosis of hepatoma cells induced by Kupffer cells. hepatology, 1995, 22(Pt 2):228A.

　　15　Moriyama A, Masumoto A, Nanri H, et al. High plasma concentrations of nitrite/nitrate in patients with hepatocellular carcinoma. Am J Gastroenterol,1997,92:1520-1523.

　　16　Fernandez-Rodriguez CM, Prieto J, Quiroga J, et al. Enhanced urinary excretion of cGMP in live cirrhosis relationship to hemodynamic changes, neurohormonal activation, and urinary sodium excretion. Dig Dis Sci, 1997,42:1416-1420.

　　17　Liption SA, Choi YB, Pan ZH, et al. A redox-based mechanism for the neuroprotective and neurodestructive effects of nitric oxide and related nitrose-compounds. nature, 1993, 364:626-632.

　　18　Schroeder RA, Gu JS, Kuo PC. Interleukin 1β-stimulated production of nitric oxide in rat hepatocytes is mediated through endogenous synthesis of interferon gamma. Hepatology, 1998,27:711-719.