一氧化氮在急诊医学的进展及应用

[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