一氧化氮在急诊医学的进展及应用

    作者：杜捷夫，沈 洪

    [关键词] 一氧化氮

    近年来，人们逐渐认识到一种由内皮细胞释放的血管活性 物质可介导血管的

    舒张反应，这种物质被称为内皮细胞衍生舒张因子(EDRF)。由于这种物质 的半衰

    期很短，体外不易检测,因而对它的确切构成一直不甚明了。1987年，Palmer和Mo

    ncada等〔１,２〕分别证实EDRF与一氧化氮（NO）具有相同的属性 ，进 而证明这

    种血管内皮细胞衍生舒张因子就是NO。体内血管内皮细胞、血小板、中性粒细胞、

    巨噬细胞、神经组织在一定刺激下均可产生NO,近年研究表明，NO参与广泛的生理

    功能的 调节，如血压调节、外周非肾上腺素能非胆碱能（NANC）神经递质的传递

    、免疫介导及防御 机制等，在急诊危重症患者的发病及治疗中具有重要意义。现

    就有关NO在急诊医学领域 的研究加以综述。?

    1.NO的生物合成及NO合酶（NOS）

    在NOS作用下,左旋精氨酸(L-Arg)在转化为左旋胍氨酸的过程中 生成NO，多种物质

    可对这一过程产生影响。NO的半衰期很短，约5～10秒，它在体外迅速氧 化为NO２

    －２和NO－３,因而目前直接检测NO尚有一定难度，多以检测其代谢产物NO２－２

    、NO－３ 来代表NO 生成。NO亦可被氧自由基、血红素及其它含血红素的蛋白结合

    加速灭活，而超氧化物歧化酶 （SOD）则抑制其灭活。NOS在NO合成过程中起着重

    要作用。目前已知NOS有两种亚型，一种 是基础型NOS?(c-NOS?)，另一种是诱生

    型NOS(i-NOS)。c-NOS具有细胞内钙依赖性，可被Ca２＋及钙调蛋白激活,通过直接

    刺激而产生N O。c-NOS广泛? 存在于动物的血管内皮细胞、血小板、中性粒细胞

    、肥大细 胞及 神经组织中，目前已从动物的脑及内皮细胞中克隆出了c-NOS?的

    基因。 i-NOS无钙依赖性，是在细胞因子如白介素-1(IL-1)、肿瘤坏 死因子(TNF

    )、 干扰素-γ(IFN－γ)、内毒素等诱导下由血管平滑肌细胞、巨噬细胞、心肌细

    胞、内皮细胞、成纤维细胞及上皮细胞产生的，由i-NOS作用产生的NO远多于由

    c-NOS作用产生的NO，因而不同浓度NO具有不同的作用。NOS的抑制剂有L-单甲基精

    氨酸(?L-NMMA?)、L-硝基精氨酸(?L-NOARG?)、L-硝基精氨酸甲酯(?L-NAME?

    )及L-亚 胺基乙基鸟氨酸?(L-NIO?)，晚近已发现L-硝基精氨酸-?P-硝基苯胺(

    L-NAPNA)具有选择性抑制脑中NOS生成的作用 ，而对内皮细胞产生NOS 无抑制作用

    。?

    2.NO的生理作用及意义?

    研究表明，NO具有强大的松弛血管平滑肌作用，在缓激肽、乙酰胆碱介导下，NO渗

    入血管内 皮细胞基质并扩散至平滑肌细胞，与细胞膜受体作用，激活鸟苷酸环化

    酶(sGC)产生环鸟苷 酸(cGMP)，从而松弛血管平 滑肌，引起血管舒张。已经证实

    外周NANC神经递质即是NO，虽然NO的半衰期只有5秒，但由 于NO能迅速在细胞间扩

    散，且神经传递的径路很短，因此NO的半衰期相对于其它经典的神经 递质来说则

    较长。NO具有高度亲脂性，极易通过细胞膜，可直接进入靶细胞。有人认为cNOS

    生成的NO可能先与含巯基的载体分子结合或形成硝基硫醇复合物，到达靶细胞后N

    O从载体释 放并直接扩散至靶细胞内，进入靶细胞的NO与sGC中的Fe结合使之激活

    ，产生cGMP而发挥其 生物学效应。已经证实巨噬细胞、中性粒细胞、上皮细胞等

    均可在细胞因子及内毒素的作用 下，由i-NOS催化而合成NO，虽然由c-NOS合成的

    少量NO有舒张血管 、支气管作用，有助于炎症的缓解，但由i-NOS合成的大量NO则

    使呼吸道毛细血 管后静脉浆细胞渗出增多，上皮细胞脱落，功能变性，甚至细胞

    死亡，从而使炎症反应加重 。?

    3.NO在急诊医学的应用及进展?

    3.1NO与支气管哮喘：

    在哮喘发病过程中，淋巴细胞、嗜酸粒细胞、巨噬细胞、肥大细胞、成纤维细胞均

    参与反 应，其病理表现为支气管多种炎细胞浸润、基底膜透明变性、上皮细胞损

    伤脱落等。肥大细 胞主要参与哮喘的速发反应，而巨噬细胞、嗜酸粒细胞、中性

    粒细胞的浸润导致哮喘迟发反 应的发生。试验表明哮喘患者呼出气中NO含量较正

    常人高2～3倍〔3〕；同时其肺中 的i-NOS免疫组化染色较非哮喘者明显增强〔4〕

    。研究证实，在哮喘患 者 血浆及豚鼠哮喘模型血浆、肺组织中NO含量显著高于对

    照组[5-7]?。提示在哮喘发病中由于i-NOS合成增加而使诱生性NO生成增多。?

    在哮喘发病机制中，NO具有自相矛盾的双重作用，一方面可舒张肺血管、支气

    管平滑肌，使 哮 喘症状减轻；另一方面大量NO合成则使其毒性作用加强，哮喘不

    仅不能缓解，反而加重。由 于NO的这种特性及其在哮喘发病中的特殊作用，用吸

    入小剂量NO或抑制诱生型NOS催化作用 使NO生成减少来治疗哮喘已成为一种新的设

    想。?

    由于i-NOS催化产生的大量NO使炎症反应加重，如能找到一种有效的选择性抑

    制 i-NOS合成的物质，可能有助于哮喘的治疗。目前已知的NOS抑制剂L-NMMA、L-

    NAME和L-NIO等均为非特异性抑制剂，在抑制i-NOS的同时也抑制c-NOS。我们的研

    究证实，糖皮质激素可抑制哮喘患者及 模型豚鼠体内NO的产生〔5，6〕。Rodoms

    ki等〔８〕发现糖皮质激素类药 物对i-NOS?有选择性抑制作用，而对c-NOS无此

    作用，提示糖皮 质激素还 可能通过选择性抑制体内i-NOS合成来控制哮喘。研究

    发现〔９〕，胍 氨酸对i-NOS较其对c-NOS?的抑制作用强10～100倍。这也为 治

    疗哮喘药物的发现提供了思路。?

    3.2NO与急性呼吸窘迫综合征(ARDS)：炎症细胞浸润和激活是引起ARDS 的确切机制

    。实验表明，在由IgG免疫复合体所诱发的ARDS中，中性粒细胞起重要作用；而I

    gA免疫复合体所诱发的ARDS则是巨噬细胞依赖性的，但二者均是氧自由基和NO依赖

    性的。近 年来随着对NO在体内作用研究的不断深入，逐渐认识到NO有一未配对电

    子并具有顺磁性，极 易与Ｏ２结合形成超氧化氮阴离子（peroxynitrite anion，

    NO）。NO在酸性条件下分解为NO２和OH,NO及其反应中间产物NOH是极强的氧化剂，

    可导致脂质过氧化和巯基氧化，从而产生细胞毒性作用〔１０〕。此时除氧自由

    基本身的毒性作用外，其与NO的反应产物NO可进一步造成支气管肺损伤。损伤的途

    径 可能为：①脂质过氧化作用造成生物膜包括细胞器膜损伤。丙二醛(MDA)可与细

    胞器膜成分 发生交联 、聚合，改变膜的性质，还可与DNA、RNA碱基交联，产生细

    胞毒性作用。②脂质过氧化物和 Ｏ２抑制内皮细胞功能，引起肺血管舒缩障碍。

    ③花生四烯酸代谢产物增多，加剧炎 症反应。④NO的强烈细胞毒作用。?

    ARDS时，肺动脉压（PAP）升高是引起肺水肿和右心室功能不全的主要因素，降低

    已升高的P AP及肺血管阻力（PVR）是重要的治疗手段。有报道对重症ARDS患者吸

    入低浓度的NO可使ARD S患者平均肺动脉压下降，明显提高氧分压，降低生理死腔

    气体容积/潮气容积〔１１〕。因而吸入NO 被誉为治疗重症ARDS的新疗法。?

    3.3 NO与休克：

    在内毒素休克早期，由于内毒素引起体内儿茶酚胺、5-羟色胺、血管紧张素的

    增加，使内皮细胞的c-NOS被激活，产生NO，导致血管对去甲肾上腺素的收 缩反

    应降低和急性血压下降；而在休克晚期，在急性血压下降部分恢复后，血压的继

    续下降可能 与内毒素引起的血小板激活因子（PAF）、IL-1?等诱发血管平滑肌细

    胞的i -NOS使NO产生增多有关，因而NO产生水平与预后及病死率密切相关，用NOS

    的抑制剂 L-NMMA治疗休克，具有较好疗效〔１２〕。这为内毒素引起的休克治疗

    展示了前景，同时由于肾上腺皮质激素可降低休克的病死率，可能与其抑制NOS的

    活性，减 轻血管内皮的损伤，从而阻止休克、弥散性血管内凝血(DIC)的发生和发

    展有关。?

    3.4NO与脑血管梗死：

    NO在神经系统中具有下列生理功能：（1）调节神经介质的释放；（2）由脑血

    管内皮和脑血 管外膜自主神经释放的NO调节大脑的血流量；（3）通过神经元中N

    OS的激活而产生NO，影响 大脑中的小动脉，从而调节大脑血流量。脑血管梗死时

    ，多种兴奋性氨基酸释放到细胞外间隙中，刺激N-甲基-D-天门冬氨酸受体，使细

    胞外的钙离子进入神经元内，激活NOS，使神经元 产生 和释放的NO增多。局灶性

    脑缺血时，脑内也产生大量的NO。NO与O２反应，形成NO造成脑损害。动物实验表

    明，如果在动物脑缺血前给予SOD，可显著减少脑组织的梗死体积。但过量的NOS抑

    制剂也可抑制脑血管内皮的NOS活性，使内皮细胞产生的NO减少，阻碍了 脑血管扩

    张，并减少了对血小板粘附抑制作用，反而加重脑损伤。

    ?

    4.NO的临床应用?

    如前所述，目前临床应用NO主要是采用吸入NO的方法来治疗患者〔13〕。吸入

    前，NO 气体应与N2预混成(100～1 000)×１０－１２ mol/L?的浓度贮于钢瓶中

    ，使用 前尽量缩短NO与O2的接触时间 ，以减少NO２的生成，新鲜的Na2CO3可吸收

    NO２，使其浓度降低。NO具有高度亲脂 性，吸入NO不仅可直接到达肺泡产生血管

    舒张作用，而且可穿过支气管上皮屏障，到达支气 管平滑肌从而使其舒张。Dupu

    y等〔１４〕的研究证实，对乙酰甲胆碱诱发的支气管 痉挛豚鼠吸入（5～300）×

    １０－１２ mol/L的NO，其气道痉挛可以逆转，并具 有剂量依赖性。进一步的研

    究表 明，雾化吸入可释放NO的S-硝基-N-甲基青霉胺也可使气道阻力下降。Foube

    rt等〔１５〕给哮喘和慢性阻塞性肺疾患(COPD)患者及健康对照组吸入80×１０－

    １２mol/L的NO，发现哮喘组气道反应性降低，而COPD组及 健康对照组则无此发现

    。上述 研究虽表明吸入NO有舒张支气管和降低气道阻力作用，但吸入高浓度NO则

    可产生毒性反应 。这主要因为NO可与氧结合形成二氧化氮（NO２ ），后者有很强

    毒性作用。实验表 明NO２浓度>50×１０－１２mol/L可立即引起肺水肿；如果NO

    >5 000×１０－１２ mol/L时，NO还可与血红蛋白迅速结合形成 高铁血红蛋白血

    症，并使表面活性物质失活引起严重肺水肿。吸入低浓度（<50×１０－１２mol/

    L）NO几乎无 毒性反应，当吸入浓度<10×１０－１２mol/L时，血红蛋白与NO结合

    者占0. 13%，所形成的高铁血红蛋白占0.2% 。给兔吸入43×１０－１２ mol/L的

    NO和3.6×１０－１２mo l/L的NO２(连续6日)后，光镜下未见肺水肿； 给小鼠吸

    入10×１０－１２mol/L的NO，6个月后未见高铁血红蛋白含量升高，但可见 脾脏

    增大和胆红素轻度增高。因此美国职业安全健康署规定工作时NO浓度应低于25×１

    ０－１２mol/L，目前治疗患者时推荐吸入NO浓度应<50×１０－１２ mol/L。?

    5.结论与展望?

    综上所述，NO是一种重要的病理生理因子，由于NO的两面性作用使其在急危重症疾

    病的发病 及治疗中具有重要意义，因而越来越受到重视。低浓度NO具有对血管、

    支气管平滑肌的舒张 作用，高浓度NO具有细胞毒性作用，表现为与血红蛋白结合

    生成高铁血红蛋白血症及使肺泡表面物质失活，细胞功能变性坏死，DNA脱氨基等

    。目前在NO研究中仍有许多问题需要解决 ，如：(1)一定浓度的NO具有舒张血管、

    支气管平滑肌作用，高浓度则产生组织及细胞毒性 作用，在治疗中，如何使吸入

    NO浓度达到最有效最安全的浓度，摒除其毒性作用。(2)如何 寻找一种选择性抑制

    i-NOS的物质，使体内NO产生适量并发挥生理作用。(3)阐明NO与疾病发病过程中炎

    细胞介质和细胞因子之间的关系，确定NO在发病机制中的地位。相信随着对NO研究

    的不断进展，这些问题会逐步得到解决，从而为急诊医学领域的急危重症 疾病的

    研究和预防治疗提供新的思路。?

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