一氧化氮在急診醫(yī)學(xué)的進(jìn)展及應(yīng)用

作者：杜捷夫，沈 洪

關(guān)鍵詞：一氧化氮

近年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到一種由內(nèi)皮細(xì)胞釋放的血管活性物質(zhì)可介導(dǎo)血管的舒張反應(yīng)，這種物質(zhì)被稱為內(nèi)皮細(xì)胞衍生舒張因子(EDRF)。由于這種物質(zhì)的半衰期很短，體外不易檢測(cè),因而對(duì)它的確切構(gòu)成一直不甚明了。

1987年，Palmer和Moncada等〔１,２〕分別證實(shí)EDRF與一氧化氮（NO）具有相同的屬性，進(jìn)而證明這種血管內(nèi)皮細(xì)胞衍生舒張因子就是NO。體內(nèi)血管內(nèi)皮細(xì)胞、血小板、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、神經(jīng)組織在一定刺激下均可產(chǎn)生NO,近年研究表明，NO參與廣泛的生理功能的調(diào)節(jié)，如血壓調(diào)節(jié)、外周非腎上腺素能非膽堿能（NANC）神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞、免疫介導(dǎo)及防御機(jī)制等，在急診危重癥患者的發(fā)病及治療中具有重要意義?，F(xiàn)就有關(guān)NO在急診醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究加以綜述。

1.NO的生物合成及NO合酶（NOS）

在NOS作用下,左旋精氨酸(L-Arg)在轉(zhuǎn)化為左旋胍氨酸的過(guò)程中生成NO，多種物質(zhì)可對(duì)這一過(guò)程產(chǎn)生影響。NO的半衰期很短，約5～10秒，它在體外迅速氧化為NO２－２和NO－３,因而目前直接檢測(cè)NO尚有一定難度，多以檢測(cè)其代謝產(chǎn)物NO２－２、NO－３來(lái)代表NO生成。NO亦可被氧自由基、血紅素及其它含血紅素的蛋白結(jié)合加速滅活，而超氧化物歧化酶（SOD）則抑制其滅活。NOS在NO合成過(guò)程中起著重要作用。

目前已知NOS有兩種亞型，一種是基礎(chǔ)型NOS(c-NOS)，另一種是誘生型NOS(i-NOS)。c-NOS具有細(xì)胞內(nèi)鈣依賴性，可被Ca２＋及鈣調(diào)蛋白激活,通過(guò)直接刺激而產(chǎn)生NO。c-NOS廣泛存在于動(dòng)物的血管內(nèi)皮細(xì)胞、血小板、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞及神經(jīng)組織中，目前已從動(dòng)物的腦及內(nèi)皮細(xì)胞中克隆出了c-NOS的基因。i-NOS無(wú)鈣依賴性，是在細(xì)胞因子如白介素-1(IL-1)、腫瘤壞死因子(TNF)、干擾素-γ(IFN－γ)、內(nèi)毒素等誘導(dǎo)下由血管平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及上皮細(xì)胞產(chǎn)生的，由i-NOS作用產(chǎn)生的NO遠(yuǎn)多于由c-NOS作用產(chǎn)生的NO，因而不同濃度NO具有不同的作用。NOS的抑制劑有L-單甲基精氨酸(L-NMMA)、L-硝基精氨酸(L-NOARG)、L-硝基精氨酸甲酯(L-NAME)及L-亞胺基乙基鳥(niǎo)氨酸(L-NIO)，晚近已發(fā)現(xiàn)L-硝基精氨酸-P-硝基苯胺(L-NAPNA)具有選擇性抑制腦中NOS生成的作用，而對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生NOS無(wú)抑制作用。

2.NO的生理作用及意義

研究表明，NO具有強(qiáng)大的松弛血管平滑肌作用，在緩激肽、乙酰膽堿介導(dǎo)下，NO滲入血管內(nèi)皮細(xì)胞基質(zhì)并擴(kuò)散至平滑肌細(xì)胞，與細(xì)胞膜受體作用，激活鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶(sGC)產(chǎn)生環(huán)鳥(niǎo)苷酸(cGMP)，從而松弛血管平滑肌，引起血管舒張。已經(jīng)證實(shí)外周NANC神經(jīng)遞質(zhì)即是NO，雖然NO的半衰期只有5秒，但由于NO能迅速在細(xì)胞間擴(kuò)散，且神經(jīng)傳遞的徑路很短，因此NO的半衰期相對(duì)于其它經(jīng)典的神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)說(shuō)則較長(zhǎng)。NO具有高度親脂性，極易通過(guò)細(xì)胞膜，可直接進(jìn)入靶細(xì)胞。

有人認(rèn)為cNOS生成的NO可能先與含巰基的載體分子結(jié)合或形成硝基硫醇復(fù)合物，到達(dá)靶細(xì)胞后NO從載體釋放并直接擴(kuò)散至靶細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)入靶細(xì)胞的NO與sGC中的Fe結(jié)合使之激活，產(chǎn)生cGMP而發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。已經(jīng)證實(shí)巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、上皮細(xì)胞等均可在細(xì)胞因子及內(nèi)毒素的作用下，由i-NOS催化而合成NO，雖然由c-NOS合成的少量NO有舒張血管、支氣管作用，有助于炎癥的緩解，但由i-NOS合成的大量NO則使呼吸道毛細(xì)血管后靜脈漿細(xì)胞滲出增多，上皮細(xì)胞脫落，功能變性，甚至細(xì)胞死亡，從而使炎癥反應(yīng)加重。

3.NO在急診醫(yī)學(xué)的應(yīng)用及進(jìn)展

3.1NO與支氣管哮喘：

在哮喘發(fā)病過(guò)程中，淋巴細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、成纖維細(xì)胞均參與反應(yīng)，其病理表現(xiàn)為支氣管多種炎細(xì)胞浸潤(rùn)、基底膜透明變性、上皮細(xì)胞損傷脫落等。肥大細(xì)胞主要參與哮喘的速發(fā)反應(yīng)，而巨噬細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)導(dǎo)致哮喘遲發(fā)反應(yīng)的發(fā)生。試驗(yàn)表明哮喘患者呼出氣中NO含量較正常人高2～3倍〔3〕；同時(shí)其肺中的i-NOS免疫組化染色較非哮喘者明顯增強(qiáng)〔4〕。

研究證實(shí)，在哮喘患者血漿及豚鼠哮喘模型血漿、肺組織中NO含量顯著高于對(duì)照組[5-7]。提示在哮喘發(fā)病中由于i-NOS合成增加而使誘生性NO生成增多。

在哮喘發(fā)病機(jī)制中，NO具有自相矛盾的雙重作用，一方面可舒張肺血管、支氣管平滑肌，使哮喘癥狀減輕；

另一方面大量NO合成則使其毒性作用加強(qiáng)，哮喘不僅不能緩解，反而加重。由于NO的這種特性及其在哮喘發(fā)病中的特殊作用，用吸入小劑量NO或抑制誘生型NOS催化作用使NO生成減少來(lái)治療哮喘已成為一種新的設(shè)想。

由于i-NOS催化產(chǎn)生的大量NO使炎癥反應(yīng)加重，如能找到一種有效的選擇性抑制i-NOS合成的物質(zhì)，可能有助于哮喘的治療。目前已知的NOS抑制劑L-NMMA、L-NAME和L-NIO等均為非特異性抑制劑，在抑制i-NOS的同時(shí)也抑制c-NOS。我們的研究證實(shí)，糖皮質(zhì)激素可抑制哮喘患者及模型豚鼠體內(nèi)NO的產(chǎn)生〔5，6〕。

Rodomski等〔８〕發(fā)現(xiàn)糖皮質(zhì)激素類藥物對(duì)i-NOS有選擇性抑制作用，而對(duì)c-NOS無(wú)此作用，提示糖皮質(zhì)激素還可能通過(guò)選擇性抑制體內(nèi)i-NOS合成來(lái)控制哮喘。研究發(fā)現(xiàn)〔９〕，胍氨酸對(duì)i-NOS較其對(duì)c-NOS的抑制作用強(qiáng)10～100倍。這也為治療哮喘藥物的發(fā)現(xiàn)提供了思路。

3.2NO與急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)：炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和激活是引起ARDS的確切機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明，在由IgG免疫復(fù)合體所誘發(fā)的ARDS中，中性粒細(xì)胞起重要作用；而IgA免疫復(fù)合體所誘發(fā)的ARDS則是巨噬細(xì)胞依賴性的，但二者均是氧自由基和NO依賴性的。

近年來(lái)隨著對(duì)NO在體內(nèi)作用研究的不斷深入，逐漸認(rèn)識(shí)到NO有一未配對(duì)電子并具有順磁性，極易與Ｏ２結(jié)合形成超氧化氮陰離子（peroxynitriteanion，NO）。NO在酸性條件下分解為NO２和OH,NO及其反應(yīng)中間產(chǎn)物NOH是極強(qiáng)的氧化劑，可導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化和巰基氧化，從而產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用〔１０〕。此時(shí)除氧自由基本身的毒性作用外，其與NO的反應(yīng)產(chǎn)物NO可進(jìn)一步造成支氣管肺損傷。損傷的途徑可能為：①脂質(zhì)過(guò)氧化作用造成生物膜包括細(xì)胞器膜損傷。丙二醛(MDA)可與細(xì)胞器膜成分發(fā)生交聯(lián)、聚合，改變膜的性質(zhì)，還可與DNA、RNA堿基交聯(lián)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用。②脂質(zhì)過(guò)氧化物和Ｏ２抑制內(nèi)皮細(xì)胞功能，引起肺血管舒縮障礙。③花生四烯酸代謝產(chǎn)物增多，加劇炎癥反應(yīng)。④NO的強(qiáng)烈細(xì)胞毒作用。

ARDS時(shí)，肺動(dòng)脈壓（PAP）升高是引起肺水腫和右心室功能不全的主要因素，降低已升高的PAP及肺血管阻力（PVR）是重要的治療手段。有報(bào)道對(duì)重癥ARDS患者吸入低濃度的NO可使ARDS患者平均肺動(dòng)脈壓下降，明顯提高氧分壓，降低生理死腔氣體容積/潮氣容積〔１１〕。因而吸入NO被譽(yù)為治療重癥ARDS的新療法。

3.3NO與休克：

在內(nèi)毒素休克早期，由于內(nèi)毒素引起體內(nèi)兒茶酚胺、5-羥色胺、血管緊張素的增加，使內(nèi)皮細(xì)胞的c-NOS被激活，產(chǎn)生NO，導(dǎo)致血管對(duì)去甲腎上腺素的收縮反應(yīng)降低和急性血壓下降；而在休克晚期，在急性血壓下降部分恢復(fù)后，血壓的繼續(xù)下降可能與內(nèi)毒素引起的血小板激活因子（PAF）、IL-1等誘發(fā)血管平滑肌細(xì)胞的i-NOS使NO產(chǎn)生增多有關(guān)，因而NO產(chǎn)生水平與預(yù)后及病死率密切相關(guān)，用NOS的抑制劑L-NMMA治療休克，具有較好療效〔１２〕。這為內(nèi)毒素引起的休克治療展示了前景，同時(shí)由于腎上腺皮質(zhì)激素可降低休克的病死率，可能與其抑制NOS的活性，減輕血管內(nèi)皮的損傷，從而阻止休克、彌散性血管內(nèi)凝血(DIC)的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。

3.4NO與腦血管梗死：

NO在神經(jīng)系統(tǒng)中具有下列生理功能：

（1）調(diào)節(jié)神經(jīng)介質(zhì)的釋放；

（2）由腦血管內(nèi)皮和腦血管外膜自主神經(jīng)釋放的NO調(diào)節(jié)大腦的血流量；

（3）通過(guò)神經(jīng)元中NOS的激活而產(chǎn)生NO，影響大腦中的小動(dòng)脈，從而調(diào)節(jié)大腦血流量。腦血管梗死時(shí)，多種興奮性氨基酸釋放到細(xì)胞外間隙中，刺激N-甲基-D-天門冬氨酸受體，使細(xì)胞外的鈣離子進(jìn)入神經(jīng)元內(nèi)，激活NOS，使神經(jīng)元產(chǎn)生和釋放的NO增多。局灶性腦缺血時(shí)，腦內(nèi)也產(chǎn)生大量的NO。NO與O２反應(yīng)，形成NO造成腦損害。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，如果在動(dòng)物腦缺血前給予SOD，可顯著減少腦組織的梗死體積。但過(guò)量的NOS抑制劑也可抑制腦血管內(nèi)皮的NOS活性，使內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的NO減少，阻礙了腦血管擴(kuò)張，并減少了對(duì)血小板粘附抑制作用，反而加重腦損傷。

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4.NO的臨床應(yīng)用

如前所述，目前臨床應(yīng)用NO主要是采用吸入NO的方法來(lái)治療患者〔13〕。吸入前，NO氣體應(yīng)與N2預(yù)混成(100～1000)×１０－１２mol/L的濃度貯于鋼瓶中，使用前盡量縮短N(yùn)O與O2的接觸時(shí)間，以減少NO２的生成，新鮮的Na2CO3可吸收NO２，使其濃度降低。NO具有高度親脂性，吸入NO不僅可直接到達(dá)肺泡產(chǎn)生血管舒張作用，而且可穿過(guò)支氣管上皮屏障，到達(dá)支氣管平滑肌從而使其舒張。

Dupuy等〔１４〕的研究證實(shí)，對(duì)乙酰甲膽堿誘發(fā)的支氣管痙攣豚鼠吸入（5～300）×１０－１２mol/L的NO，其氣道痙攣可以逆轉(zhuǎn)，并具有劑量依賴性。進(jìn)一步的研究表明，霧化吸入可釋放NO的S-硝基-N-甲基青霉胺也可使氣道阻力下降。

Foubert等〔１５〕給哮喘和慢性阻塞性肺疾患(COPD)患者及健康對(duì)照組吸入80×１０－１２mol/L的NO，發(fā)現(xiàn)哮喘組氣道反應(yīng)性降低，而COPD組及健康對(duì)照組則無(wú)此發(fā)現(xiàn)。上述研究雖表明吸入NO有舒張支氣管和降低氣道阻力作用，但吸入高濃度NO則可產(chǎn)生毒性反應(yīng)。這主要因?yàn)镹O可與氧結(jié)合形成二氧化氮（NO２），后者有很強(qiáng)毒性作用。實(shí)驗(yàn)表明NO２濃度>50×１０－１２mol/L可立即引起肺水腫；如果NO>5000×１０－１２mol/L時(shí)，NO還可與血紅蛋白迅速結(jié)合形成高鐵血紅蛋白血癥，并使表面活性物質(zhì)失活引起嚴(yán)重肺水腫。吸入低濃度（<50×１０－１２mol/L）NO幾乎無(wú)毒性反應(yīng)，當(dāng)吸入濃度<10×１０－１２mol/L時(shí)，血紅蛋白與NO結(jié)合者占0.13%，所形成的高鐵血紅蛋白占0.2%。給兔吸入43×１０－１２mol/L的NO和3.6×１０－１２mol/L的NO２(連續(xù)6日)后，光鏡下未見(jiàn)肺水腫；

給小鼠吸入10×１０－１２mol/L的NO，6個(gè)月后未見(jiàn)高鐵血紅蛋白含量升高，但可見(jiàn)脾臟增大和膽紅素輕度增高。因此美國(guó)職業(yè)安全健康署規(guī)定工作時(shí)NO濃度應(yīng)低于25×１０－１２mol/L，目前治療患者時(shí)推薦吸入NO濃度應(yīng)<50×１０－１２mol/L。

5.結(jié)論與展望

綜上所述，NO是一種重要的病理生理因子，由于NO的兩面性作用使其在急危重癥疾病的發(fā)病及治療中具有重要意義，因而越來(lái)越受到重視。低濃度NO具有對(duì)血管、支氣管平滑肌的舒張作用，高濃度NO具有細(xì)胞毒性作用，表現(xiàn)為與血紅蛋白結(jié)合生成高鐵血紅蛋白血癥及使肺泡表面物質(zhì)失活，細(xì)胞功能變性壞死，DNA脫氨基等。目前在NO研究中仍有許多問(wèn)題需要解決，如：

(1)一定濃度的NO具有舒張血管、支氣管平滑肌作用，高濃度則產(chǎn)生組織及細(xì)胞毒性作用，在治療中，如何使吸入NO濃度達(dá)到最有效最安全的濃度，摒除其毒性作用。

(2)如何尋找一種選擇性抑制i-NOS的物質(zhì)，使體內(nèi)NO產(chǎn)生適量并發(fā)揮生理作用。

(3)闡明NO與疾病發(fā)病過(guò)程中炎

細(xì)胞介質(zhì)和細(xì)胞因子之間的關(guān)系，確定NO在發(fā)病機(jī)制中的地位。相信隨著對(duì)NO研究的不斷進(jìn)展，這些問(wèn)題會(huì)逐步得到解決，從而為急診醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的急危重癥疾病的研究和預(yù)防治療提供新的思路。

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