NO 供体药物的研究进展

吴 巍，姚欣欣，史宏伟，朱辛奕 (吉林医药学院附属医院:.口腔科，.病理科，.眼科，吉林 吉林0)

一氧化氮(NO)的发现是生命科学史上的重大进展之一，1992 年NO 被美国Science 杂志选为当年的明星分子。相关研究表明，NO 作为细胞内信使和效应分子在血管扩张、神经信号传导、免疫炎症的调节、肿瘤发生与转移以及骨组织损伤修复方面起着十分重要的作用。人们对NO 之所以如此的重视和关注，主要有三点原因:1)NO 存在于人体各种组织和细胞中，广泛参与调节各种生理病理过程;2)NO 是重要的信使，介导细胞内的信号转导;3)NO 供体在临床应用方面具有巨大的价值。

在哺乳动物体内，多个系统的生理功能中内源性NO 起着非常重要的作用，然而在疾病的早期状态内源性NO 生成量较少，使维持正常生理功能的NO 浓度发生改变，从而导致疾病的发生发展，此时及时的补充适宜浓度的外源性NO 对于疾病的治疗和转归是非常必要的。另外，通过应用外源性NO 供体探索疾病在生理病理过程的发生机制，还可以为研究新型特异性外源性NO 供体提供理论依据及数据支持。NO 供体一般是指在体内经酶或非酶作用可以释放NO 的化合物，它可以是NO 体内的运输形式，也可以是一种贮存形式，从而延长NO 半衰期，并且可以克服摄入NO 所引起的不良反应及不易控制的缺点。现已发现多种结构类型的NO 供体，但较为重要的是硝酸酯、亚硝基硫醇、呋咱N-氧化物、偶氮二醇盐、三唑-5-亚胺等几类［1］。在化学上，NO 供体根据与NO释放部位相连的原子(碳、氮、氧等)不同可分为六类:O-NO 供体、S-NO 供体、C-NO 供体、N-NO 供体、杂环-NO 供体和过渡金属-NO 复合物［2］。

1 NO 供体药物

1.1 有机硝酸盐

硝酸盐的扩血管机制，主要通过NO-sGC 途径实现，利用静脉的特异选择性，选择周围组织微血管进行扩张，使静脉回心血量减少从而实现减轻心脏负荷。其机制可能是硝酸盐在血管平滑肌释放，产生NO，NO 进行细胞内到细胞外的信号转导，从内皮细胞弥散到血管平滑肌细胞，激活鸟苷酸环化酶(guanylate cyclase，cGMP)，使平滑肌和其他组织内的cGMP 增多，导致肌球蛋白轻链去磷酸化，继而胞浆的Ca2+浓度降低和血管平滑肌松弛，血管扩张。

有机硝酸盐是最常用的NO 供体，亚硝酸异戊酯和硝酸甘油(NTG)是最早用于心血管疾病的NO 供体类药物。与其他血管扩张药物相比，硝酸盐的优点之一是给药途径广，具有特异静脉的特异选择性，选择周围组织微血管扩张，使静脉回心血量减少从而实现减轻心脏负荷，对局部组织增加供血，促进局部组织损伤早期愈合，同时不增加心功能负担特点。但硝酸盐耐受性不好，有学者认为硝酸酯在转化为NO 的过程中，需要消耗巯基(SH)和半胱氨酸，而后者又不能及时的补充，因此NO 生成减少，硝酸酯的疗效也减弱。因此在临床上需要长时间的静脉应用时，应加用其他的血管活性药以及综合治疗，尽快纠正循环系统的供血功能，减少耐药。

1.2 硝普钠

硝普钠(SNP)是NO 产生的供体物质，它的血管扩张作用是通过NO 介导的，与硝酸盐类NO 供体介导机制基本相同，但SNP 无静脉的特异选择性，对动脉和静脉平滑肌均有直接扩张作用，所以对局部血流分布改变不多。SNP 一般不会自行分解释放NO，除非暴露在日光下。它的作用机制目前尚不肯定，现在学者认为组织依赖NO 的产生是通过膜联蛋白介导的［3］。Bates 等［4］的实验也证实SNP 生成NO 的反应为:［Fe(CN)5NO］2+H2O→［Fe(CN)5H2O］2+NO，NO 的生成量与SNP 终浓度成正比，且随着时间的推移呈线性升高。

1.3 吗多明及其代谢物

NO 供体3-吗啉代斯德酮亚胺(SIN-1)的内源性前体是吗多明。吗多明首先在肝脏转化成SIN-1，然后通过血管内NO 介导途径激活sGC，随后羟基化，在血液中自行由SIN-1 转变成SIN-1A。分子氧再将SIN-1A 转化为SIN-1C，并释放NO，分子氧可加速这一反应。由于吗多明转化成SIN-1 的速度相对较慢，所以比传统的硝酸盐类NO 供体相比，它起效慢。

吗多明和SIN-1 是传统NO 供体有机硝酸盐的替代物，可避免出现耐受性。与硝酸盐相比，吗多明及其代谢物在治疗剂量即出现明显的抗血小板活性，造成凝血障碍产生过氧化物，造成氧化损伤，所以临床应用时可能需要同时给予抗氧化剂来拮抗副产物过氧化物。

2 新型NO 供体药物

近年来已出现了许多种类的NO 供体药物，其中diazeniumdiolate 类(NONOates)、S-亚硝基硫醇类和介离子三噁唑类是主要的3类。

2.1 diazeniumdiolate 类

亲核NO 供体diazeniumdiolate 是最近十几年发展起来的具有优良性能的外源性NO 供体药物。其固体状态是比较稳定的，而在溶液中能自我分解，激活生物体内的sGC 系统生成NO。由于diazeniumdiolate 能够产生不同的NO 释放速率并易于制备成不同的物理状态，从几秒钟内就能完全释放NO 的局部快速活性药物，到需持续数小时才能完成释放的长效控释药物都有，因此diazeniumdiolate 类是一类十分重要的NO 定点局部释放的化合物。

Diazeniumdiolate 类药物对NO 释放速率的可预知性和与多种化合物的同用性，使其比大多数其他类NO 供体药物具有更显著的优势。目前，通过皮肤吸收或与高分子聚合物和塑料材料相连接，是diazeniumdiolate 研究开发的热点。

2.2 S-亚硝基硫醇类化合物

S-亚硝基硫醇类根据取代基团的不同，其半衰期可从几毫秒到几个小时，所以其在溶液中的稳定性不尽一致。S-亚硝基硫醇类的特点是在溶液中可自行分解为二硫化物，并且稳定释放NO，不产生血管耐受性，所以该类化合物是现有的NO 供体药物的潜在替代品。但S-亚硝基硫醇类化合物在某些离子催化作用下可以引起快速的、不可控制的分解，使得S-亚硝基硫醇类化合物难以广泛应用于临床治疗。控制和终止S-亚硝基硫醇类化合物的不可预见性和不可控性分解，才能使这一类的NO 供体更好的应用于临床，才能成为理想的NO 供体。

2.3 介离子三噁唑衍生物

与其他类型的NO 供体相同，介离子3-芳基取代的噁唑-5-亚胺衍生物，其生物活性可能是通过溶解时自发释放NO 来介导的。介离子三噁唑衍生物与许多其他新型NO 供体一样，治疗疾病的潜力还在探讨中［5］，但可以肯定的是这些化合物具有NO 供体所介导的所有作用，包括血管扩张、抑制血小板聚集、中性白细胞抑制、中性白细胞凋亡诱导、抗菌、平滑肌细胞增殖抑制和肿瘤细胞分化抑制等。

3 NO 供体药物的临床作用

在许多疾病的发生和发展过程中，都可以看到NO 存在，需要适时的补充和调节NO 生成，所以外源性NO 供体对于这些疾病的预防和治疗有重要意义。

3.1 心血管系统疾病

在心血管系统，由eNOS 合成的NO 是一种低浓度NO，在体内通过cGMP 途径发挥生理性作用，具有调节血管扩张、抑制血小板聚集、控制其黏附于血管内皮的作用，因此对血管张力的维持、血流动力的调节及血压的控制都具有重要作用。心血管疾病的发生存在很多细胞组织功能的减弱和障碍，相关研究证明［6］，内皮细胞功能在心血管疾病时发生严重的障碍，致使内皮细胞衍生的NO 水平明显减少，即eNOS合成的生理性浓度的NO 减少。因此，此时适当的给予外源性NO，并使其作用于血流或局部细胞及细胞损伤部位，可以维持正常生理性NO 需要量，从而保持血管内环境的稳定，血管张力、血流动力及血压的正常。

3.2 免疫系统疾病

在免疫系统疾病中，此时体内NO 的浓度升高，高浓度的NO 主要由iNOS 催化合成，高浓度的NO介导炎性细胞因子的调节，同时也是白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞的效应因子［7］。同时白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞活化后可分泌NO，保持NO 的高浓度从而发挥免疫调节作用［8］，保证正常组织的生理功能和改善受伤组织的自我修复。因此，在炎症状态中NO 供体可作为保护因子。另外，NO 还可作为细胞免疫因子灭杀入侵的微生物、病原体和肿瘤细胞，因而，NO 供体还可用作杀菌剂和抗肿瘤药物［9］。

3.3 中枢神经系统性疾病

在中枢神经系统疾病中，NO 能够通过信号介导调节多种蛋白质和酶的改变，通过改变蛋白质和酶的结构来调节其活性，从而广泛参与细胞内信号传递［10］。在中枢神经系统疾病状态中，NO 作为第二信使参与神经递质的释放，传递细胞内和细胞间的信号，从而调节脑血管的扩张改变血流量，并形成神经系统对痛觉的反馈机制。正常生理浓度的NO 在中枢神经系统中发挥着重要作用，但是外源性NO 供体的过量释放，改变机体内NO 浓度则会直接导致神经毒性。有研究证明，降低NO 的过量释放，控制NO浓度则可拮抗神经元的缺氧/缺糖损伤［11］。

3.4 骨组织疾病

已证实基础浓度的NO 是破骨细胞行使正常功能所必需的，而高浓度的NO 则抑制破骨细胞的行为和功能，体外实验已经证实由成骨细胞产生的生理浓度NO 可能作为成骨细胞生长的刺激因子，促进成骨细胞的增殖和分裂，同时一些研究者也证实在缓慢释放低浓度的NO 的外源性供体，能刺激成骨细胞的生长和分化。有研究证明，eNOS 合成NO 增多有助于改善骨组织周围血供，增加的血流并可诱导骨细胞、成骨细胞合成NO。iNOS 合成的大量NO 可抑制成骨细胞增殖，诱导其凋亡，并可抑制破骨细胞机能［12］。

4 结 语

目前所研究的外源性NO 供体还存在缺乏组织特异性、半衰期短等问题，有的还易产生致毒性和耐受性，所以临床上对新型NO 供体的需求是迫切和渴望的。但目前在没有理想的NO 供体出现前，有机硝酸盐和SNP 仍是临床主要的NO 供体，在心血管、免疫、神经系统及骨组织损伤治疗方法起着重要的作用。

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