一氧化氮在阻塞性黄疸肝细胞损伤中的作用研究进展

张西波，段启龙，李忠廉

(1天津市南开医院，天津300100;2山东医学高等专科学校)

阻塞性黄疸(OJ)是指由于肝外胆管或肝内胆管阻塞所致的黄疸，常见原因包括结石、肿瘤、炎症、寄生虫与先天性畸形等;其可导致机体多器官的损害以及相应的病理改变，最常见的是肝脏损伤［1，2］。20世纪80年代，研究发现一氧化氮(NO)的化学本质是血管内皮活性物质(EDRF)，NO在OJ肝损害中具有双重作用。在疾病发展早期，机体NO水平相对较低，可扩张血管，抑制血小板聚集，改善肝脏血流;NO还具有抗氧化作用，可以与超氧阴离子等自由基结合，产生低毒性自由基，减轻肝损伤。随着疾病的发展，内毒素等各种刺激因子引起诱导型一氧化氮合酶(iNOS)表达增高，生成大量的NO，过量的NO具有细胞毒性，加重肝损伤。本文对NO在OJ肝损伤发病机制中所起的作用进行综述。

1 NO的生物学特性

NO是由NO合酶(NOS)催化L-精氨酸脱胍基形成，它可由很多不同种类的细胞通过NO合酶而产生。目前，NOS可分为2类，包括3种同工酶。第1类为构成型 NOS(cNOS)，包括神经元型 NOS(nNOS)和内皮细胞型(eNOS)，分别来自神经细胞和内皮细胞;第2类是iNOS，主要来自巨噬细胞。iNOS可在脂多糖(LPS)、γ-干扰素、肿瘤坏死因子等致炎因子的作用下产生。OJ时iNOS被上述因子激活后高表达，活性可持续达20 h，较cNOS合成的NO水平高约1 000倍［3］，是引起体内NO过量产生的主要基础。

2 NO的作用

一方面，NO作为血管内皮舒张因子能够扩张血管，改善微循环，预防氧化应激，减少炎症反应，从而保护肝脏;另一方面，内毒素可使Kupffer细胞释放NO，诱发肝细胞坏死和凋亡，损伤肝功能，又能直接介导多种氧化应激反应和免疫反应损伤。NO在低浓度时对细胞具有保护作用。作为气体分子，NO可自由通过细胞膜，当与细胞内可溶性鸟苷酸环化酶亚铁血红素中的铁结合后，可形成亚硝酰基血红素复合物，进而催化三磷酸鸟苷转化为环磷酸鸟苷(cGMP);后者可激活相关蛋白激酶使胞内钙外流或进入胞内钙库，抑制Ca2+内流，使肌动蛋白与肌球蛋白结合受抑制，血管平滑肌松弛，血管扩张，血压降低，局部血流量增加，改善微循环。NO还可通过亚硝酸化使谷氨酸氧化调节位点的巯基形成二硫键，下调谷氨酸受体调控的离子通道，减轻由于钙超载所致的毒性，同时减少细胞毒性物质。当组织器官血供减少时，NO通过其舒张血管的作用使血流量增加，进而增加氧供起到保护作用。然而，NO及其衍生产物同时又具有细胞毒作用，大量NO可抑制DNA的修复与合成，引起核酸的亚硝酰化反应，导致DNA断裂;NO还可抑制线粒体呼吸链，抑制ATP的产生，造成上皮细胞通透性增加［4］。因此，NO又可通过松弛血管平滑肌以及其细胞毒性作用对器官产生损害，血管持续舒张和反应性下降将引起和加速器官缺血缺氧、多器官功能障碍以及多器官衰竭等［5］。生理浓度的NO可通过上调细胞cGMP、诱导产生热休克蛋白、稳定线粒体膜抑制细胞色素C的释放，上调抗凋亡基因表达等途径对细胞凋亡作用进行抑制;而高浓度NO由于可与氧反应产生大量的活性氮和活性氧产物，并大量堆积在细胞内引起细胞毒作用，启动并加速了细胞的凋亡程序［6，7］。

3 OJ时NO在肝脏中的作用

OJ时伴随胆汁淤积，血液中胆红素、胆汁酸浓度增高。高胆红素、高胆汁酸、内毒素和胆盐可引起机体一系列病理改变，导致肝脏损伤。乔文礼等［8］研究发现，随着兔胆管梗阻时间延长，血清ALT、AST、总胆红素明显升高，同时血清活性NO也增高;并且，认为NO作为活化的巨噬细胞分泌的产物，可能介导了内毒素所致的肝损害。郭宇廷等［9］研究表明，OJ患者NO水平显著升高，加重了肝损伤。Tu等［10］通过分离培养OJ大鼠肝细胞发现，NO在OJ肝细胞中的含量明显升高，发生肝细胞线粒体功能异常，导致肝脏能量代谢障碍。Han等［11］研究证明，OJ时iNOS增高诱导产生的大量NO引起上皮细胞功能损伤，诱导产生一系列的病理变化。Pilette等［12］在对继发性胆汁性肝硬化大鼠血流动力学进行研究时，发现NO合成过多使微循环内皮细胞损伤，可能是其高血流动力学的原因之一。Green 和 Fallon 等［13，14］研究表明，高浓度 NO 引起血管反应性降低，机体微循环障碍，毛细血管过度扩张，引起胆道梗阻后肾、肺的损伤。因此，NO主要参与炎症反应、脂质过氧化、肝脏微循环障碍以及肝细胞葡萄糖合成障碍等引起的肝损害［15，16］。

NO在OJ患者肝损伤起损害作用的主要机制:①内毒素、TNF-α等致炎因子可诱导肝细胞和Kupffer细胞的NO合成增高，NO则与氧自由基生成毒性较大的氮自由基，产生过氧化损伤。②OJ时大量合成释放的NO与氧自由基，可攻击肝细胞各种膜相结合的不饱和脂肪酸，引起脂质过氧化链式反应，加重肝细胞损伤［17］。③OJ时微循环内皮细胞损伤，微循环局部微血栓形成，造成微循环障碍，引起肝细胞缺血、缺氧。此时，内毒素血症又可刺激血管内皮上的iNOS表达［18］，生成过多的NO可调节离子通道，使血管平滑肌舒张，造成肝窦的血流量减少，加重肝细胞缺血、缺氧状态。④可引起肝细胞线粒体损伤，影响能量代谢。⑤过量的NO可介导肝细胞凋亡。

因此，NO在介导肝细胞损伤中具有双重作用，即可扩张血管、抑制血小板聚集和黏附、改善缺血缺氧作用和细胞毒性;而高浓度的NO和来源于肝细胞、Kupffer细胞等的NO起到了细胞毒性作用［19］。

4 NO在肝细胞凋亡中的作用

细胞凋亡在维持肝胆系统正常生理状态和内环境稳定中起着重要作用，NO对细胞的凋亡具有双重性，NO既可促进细胞凋亡，又可抑制细胞凋亡。过量的NO可致突变而引起致癌作用，通过线粒体和Fas受体两种途径，DNA损伤、蛋白质修饰、线粒体呼吸链功能等均参与了NO介导的凋亡［20］。NO在介导肝细胞凋亡的过程中，启动了Fas凋亡途径［21］，而抑制 NO的过量产生可上调 Bcl-2 mRNA的表达。Bcl-2是从B淋巴细胞瘤中首先分离出的一种原癌基因［22］，其产物Bcl-2蛋白可抑制淋巴细胞的凋亡过程，导致肿瘤的发生。同时，研究也表明，NO的大量产生可能抑制Bcl-2基因表达［23］，使过度凋亡不能得到有效控制。氧化形成的活性氧类物质通过损害蛋白质、核酸和脂类，破坏线粒体结构诱导细胞凋亡［24］。因为细胞线粒体在活性氧类物质诱导凋亡中起关键作用［25，26］。细胞能量代谢障碍及线粒体释放的促凋亡信号分子，参与活性氧类物质的致细胞凋亡效应［27］。研究发现，NO能够显著增加p53的表达，抑制鳞状细胞癌细胞的增殖，这种作用呈剂量—时间依赖性［28］。因此，NO可通过干扰细胞的能量代谢而导致凋亡，又可作为一种活跃的自由基而介导细胞凋亡，同时也可直接引起DNA损伤和突变;此外，NO引起的某些凋亡相关基因的表达变化也是其诱导凋亡的机制之一。

综上所述，NO通过多种复杂方式与线粒体呼吸链相作用来调节细胞的氧化呼吸和线粒体能量代谢等，同时线粒体也是细胞内自由基生成的主要场所，NO和自由基之间的反应又使NO对线粒体的作用更加复杂。NO对细胞的凋亡具有双重性，NO既能促进细胞凋亡，又能抑制细胞凋亡，并且在凋亡的不同阶段发挥的作用也不同。目前，NO与线粒体在OJ发生时的相互作用机制尚未完全阐明，但其在病理生理状态下所表现出的重要作用已引起人们的广泛关注，对其更加深入的研究将为OJ患者的临床药物治疗提供理论基础。

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