eNOS在低氧联合高脂对内皮损伤作用的研究进展

eNOS在低氧联合高脂对内皮损伤作用的研究进展

王颖婷

西藏民族大学医学院 712099

摘要：血管内皮主要通过分泌NO、内皮素（endothelin, ET）等生物活性物质发挥调节血管的舒张和收缩，维持血管张力和调节血压等生理功能，低氧和高脂膳食均可导致内皮损伤同时伴NO生成减少，内皮型NOS（eNOS）表达与心肌组织和血管内皮对血浆NO起调节作用。本文就eNOS及NO在低氧和高脂膳食所致血管内皮损伤中的作用及机制进行概述。

关键词：低氧；高脂；一氧化氮合酶

随着我国经济的飞速发展居民生活水平也日益提升，生活方式和饮食随之发生变化，与不良生活和饮食习惯相关的疾病在人群中的分布形式也发生变化。心血管疾病患病率持续上升，已成为现阶段我国居民死亡的首要原因，是当前面临重大的公共卫生问题之一。

1.一氧化氮合酶与消化应激损伤

血管内皮主要通过分泌NO、内皮素（endothelin, ET）等生物活性物质发挥调节血管的舒张和收缩，维持血管张力和调节血压等生理功能。NO是一种具有广泛生物学效应的信使分子，可通过环磷鸟嘌呤核苷（cyclic guanosinc monophosphate, cGMP）依赖性和非cGMP依赖性途径发挥生理功能，如在心血管系统具有维持血管张力、调节血压，抑制血小板聚集和白细胞对血管壁粘附的作用，并参与调节心率^[2]。高浓度的NO供体或cGMP类似物可激活蛋白激酶G（protein kinase G, PKG），PKG能降低Ca²⁺内流强度进而减弱心肌收缩^[3]。此外，NO还通过不依赖cGMP途径调节通道功能与心脏收缩，NO与过氧化物反应生成过氧亚硝酸（ONOO^-），ONOO^-能够抑制与三羧酸循环相关的酶，干扰心肌代谢活动^[4]。NO主要是由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase, NOS）催化L-精氨酸生成。NOS有三种形式，分别是内皮型NOS（eNOS）、神经型NOS（nNOS）和诱导型NOS（iNOS）。eNOS表达于心肌细胞和血管内皮细胞，在调节血压、血管重塑、心肌收缩及血管新生中有重要的作用^[5]。

2.一氧化氮合酶与低氧、高脂造成血管损伤

2.1一氧化氮合酶与高脂导致的血管功能障碍

目前已明确年龄、饮酒、肥胖、血脂异常、高血压、糖尿病等因素均为心血管疾病相关的危险因素^[6,7]。血脂异常此项因素中高总胆固醇（Total cholesterol, TC）、高甘油三酯及低密度脂蛋白（low density lipoproteins, LDL）均为心血管疾病的危险因素，高密度脂蛋白（High density lipoproteins, HDL）为保护性因素。从食物中长期摄入过量的胆固醇和甘油三酯类物质会引起机体脂类物质代谢紊乱而发生氧化应激反应，生成过量的活性氧与LDL生成氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoproteins, ox-LDL)进而引起内皮损伤^[8]。有研究表明^[9]高脂饲料饲养联合脂肪乳剂灌胃可导致大鼠胸主动脉与正常对照组比较，模型组大鼠主动脉 iNOS、eNOS mRNA及蛋白表达均显著升高(p<0.05)，血清血管内皮生长因( VEGF) 和血管细胞粘附因子( VCAM-1)含量显著升高(p<0.05)，高脂饲料可导致大鼠可血管的抗氧化活性降低，血清炎症因子水平升高，从而引起大鼠主动脉的损伤，而沙棘 Vp 能显著降低实验动物血脂水平及血清 VCAM-1、VEGF 含量，并能降低 eNOS、iNOS 在主动脉的表达水平。而肖峰等^[10]对高脂大鼠心肌组织与空白组比较发现高脂组p-AMPK/AMPK及eNOS /p-eNOS蛋白表达显著下调( p<0.01) ，推测游离脂肪酸可以通过抑制AMPK-eNOS途径，并对心血管内皮造成一定损害。

2.2一氧化氮合酶与低氧导致的血管功能障碍

短期或长期暴露于低氧环境会引起急慢性高原疾病如急性高原肺水肿、急性高原脑水肿、红细胞增多、高原型心脏病等，这些疾病的发生与低氧环境密切相关。有研究发现HDL水平在人群中随着海拔的增加呈减低趋势，推断可能是因为高海拔地区居民活动量相对较少，且膳食以高脂和高热量为主^[11]。我国高原地区居民血脂水平分析发现藏汉民族之间存在差别，藏族人群TC、甘油三酯及LDL均高于汉族，但HDL低于汉族，推测主要与藏族人群摄入较多的脂肪类食物，引起血液中游离脂肪酸升高、胆固醇合成增加有关^[12]。也有研究发现长期饮用酥油奶茶、牛羊肉和青稞的藏族人群TC、HDL水平均低于汉族人群，但LDL水平两组人群无统计学差异，推测是因为藏区藏民为了适应高原特有的气候和环境条件而逐步形成这种高脂、高蛋白和高能量的饮食习惯，且藏民日常食用的青稞、酥油、酸奶等在一定程度对高原缺氧造成的损伤是具有保护作用的

^[13]。血管内皮NO含量在机体对于低氧环境的适应和组织损伤均有重要的意义。有研究发现高原地区藏族居民血液NO比美国平原居民高10倍，且藏族居民肺动脉高压等疾病患病较少，能够适应高原缺氧环境，提出NO水平升高是高原藏族居民对于高原低氧环境的独特和适应性生理变化^[14]。但最近的研究发现虽然藏族人的血清NOx水平高于低海拔地区居民，但生活在高海拔地区的汉族比藏族人血清NOx水平更高，这项研究与NO增加是西藏人独特的适应性这一假设相矛盾，且研究发现藏族人群中在存与NO合成相关的基因富集突变。因此，提出“NO在藏族人群对高原低氧环境生理适应的钝化调节”假说^[15]。动物实验研究表明与单纯低氧相比在低氧条件下高脂饮食内皮损伤更为严重，低氧条件下大鼠内皮细胞eNOS的表达和活性均高于正常氧条件，引起NO代偿性升高，调整血管扩张以适应低氧环境，但低氧条件下高脂饮食会降低大鼠血浆NO的代偿性升高且内皮损伤出现时间相对较早^[16]。低氧条件下心肌组织eNOS表达均高于正常氧条件，但p-eNOS表达低于正常对照，NO相关指标检测结果也为低氧组低于正常条件，推测p-eNOS表达量低和NO检测量与组织损伤也有密切关系^[17]。PI3K/Akt是调控eNOS的关键信号途径之一。PI3K活化后可使细胞膜的脂质发生磷酸化，进而激活Akt，介导下游的信号构成PI3K/Akt信号通路，其中就包括使eNOS发生磷酸化，使eNOS活性升高，促进NO生成^[18]。

心血管疾病患病率持续上升，已成为现阶段我国居民死亡的首要原因。许多心血管疾病研究均发现与内皮损伤及NO分泌有关。因此，补充外源性一氧化氮可能作为缓解或治疗相关心血管疾病的一个新思路。

参考文献

[1] 胡盛寿, 高润霖, 刘力生,等. 《中国心血管病报告2018》概要[J]. 中国循环杂志,2019,34(03):209-220.

[2] Hare JM. Nitric oxide and excitation-contraction coupling[J]. Journal of molecular and cellular cardiology, 2003,35(7):719-729.

[3] Kojda G, Kottenberg K, Nix P, et al. Low increase in cGMP induced by organic nitrates and nitrovasodilators improves contractile response of rat ventricular myocytes[J]. Circulation research, 1996,78(1):91-101.

[4] Goldstein S, Merenyi G. The chemistry of peroxynitrite: implications for biological activity[J]. Methods in enzymology, 2008,436:49-61.10.

[5] Schulman IH, Zhou MS, Raij L. Interaction between nitric oxide and angiotensin II in the endothelium: role in atherosclerosis and hypertension[J]. Journal of hypertension. Supplement : official journal of the International Society of Hypertension, 2006,24(1):S45-50.

[6] 齐俊锋, 李俊琳, 祝淑珍, 等. 湖北省6市县35～75岁居民心血管病危险因素聚集情况分析[J]. 现代预防医学, 2019(09):1627-1630.

[7] 易艳珊, 农青娇, 毛宝玉, 等. 基于弗明翰风险评分与血管内皮功能分类的心血管疾病危险因素研究[J]. 中国全科医学, 2018,21(16):1959-1964.

[8] Liu SH, Sheu WH, Lee MR, et al. Advanced glycation end product Nepsilon-carboxymethyllysine induces endothelial cell injury: the involvement of SHP-1-regulated VEGFR-2 dephosphorylation[J]. The Journal of pathology, 2013,230(2):215-227.

[9]杨芳,胡娜,龚晨,索有瑞.沙棘Vp基于一氧化氮合酶对高血脂大鼠血管内皮保护的作用机制研究[J].中材,2016,39(10):2324-2328.

[10]肖峰,闵洁,张雨晨,刁婷婷,周其其,要辉,张蒙,闵清.山楂叶总黄酮对高脂血症大鼠心脏保护作用的实验研究[J].湖北科技学院学报(医学版),2021,35(03):188-192+180.

[11] Dominguez Coello S, Cabrera De Leon A, Bosa Ojeda F, et al. High density lipoprotein cholesterol increases with living altitude[J]. International journal of epidemiology, 2000,29(1):65-70.

[12] 车文忠, 杨江民, 祝国华,等. 玉树称多地区健康体检人群血脂水平检测分析[J]. 高原医学杂志, 2014,24(01):45-48.

[13] 李方安, 谷运麒, 蔡波. 藏族饮食习惯对血脂水平的影响分析[J]. 四川医学, 2013,34(09):1352-1354.

[14] Beall CM. Genetic changes in Tibet[J]. High altitude medicine & biology, 2011,12(2):101-102.

[15] Yaoxi He, Xuebin Qi, Ouzhuluobu, et al. Blunted nitric oxide regulation in Tibetans under high-altitude hypoxia[J].National Science Review,2018,5(04):516-529.

[16] Zhao YX, Tang F, Ga Q, et al. High fat diet exacerbates vascular endothelial dysfunction in rats exposed to continuous hypobaric hypoxia[J]. Biochemical and biophysical research communications, 2015,457(3):485-491.10.1016/j.bbrc.2015.01.036.

[17] Hsu SW, Chang TC, Wu YK, et al. Rhodiola crenulata extract counteracts the effect of hypobaric hypoxia in rat heart via redirection of the nitric oxide and arginase 1 pathway[J]. BMC complementary and alternative medicine, 2017,17(1):29.10.

[18] Roviezzo F, Cuzzocrea S, Di Lorenzo A, et al. Protective role of PI3-kinase-Akt-eNOS signalling pathway in intestinal injury associated with splanchnic artery occlusion shock[J]. British journal of pharmacology, 2007,151(3):377-383.

基金项目：PI3K/Akt/eNOS在低氧条件高脂膳食对大鼠血管内皮和心肌损伤作用机制研究（XZ 2019 ZR G-33(Z)）