十六、血管内皮细胞合成和释放NO的发现历史.doc

一氧化氮（ nitric oxide ， NO ）是 Humphrey 在 1935 年研究“笑气”（ N 2 O ）时发现的。 NO 是一种极不稳定的生物自由基，分子小，结构简单，常温下为气体，微溶于水，具有脂溶性，可快速透过生物膜扩散，生物半衰期只有 3 5s 。 NO 曾一直被看作是对生物有毒的简单无机分子。现在的研究已经证实，多种组织细胞均可合成和释放 NO ， NO 在体内具有多种生物学效应。研究者从血管内皮细胞中发现其可合成和释放 NO ，其发现历程颇为曲折有趣，最初是从看起来与 NO 毫不相干的血管活性物质乙酰胆碱对血管的舒缩作用而逐渐深入的。 1953 年， Furchgott 博士经过多次实验发现，乙酰胆碱（ ACh ）可促使兔离体血管条收缩，该结果发表后，引起很大的争论，因为当时公认的观点是，给予动物静脉注射 ACh 可引发血管舒张。尽管随后有实验室发现并报道 ACh 对离体血管的舒张作用，但研究者并未对这一争论作出明确的解释。 ACh 究竟是引发血管舒张还是收缩？这一问题在当时悬而未决。 1978 年， Furchgott 的实验室的技术员 David 在进行血管条实验时，为图简便，并没有按照实验规定步骤制备螺旋血管条，而制备的是主动脉环。结果他发现， ACh 不但不使主动脉环收缩，反而却诱发其舒张。 David 将这一结果反馈给 Furchgott ，引起了 Furchgott 的注意。他仔细检查了 David 的各项实验步骤，发现螺旋血管条和主动脉环这两种标本制备的不同，可能是造成血管反应性差异的原因。于是他把对 ACh 呈舒张反应的主动脉环取出，重新制作成螺旋血管条，此时他注意到，在标本制备的过程中，血管内膜面受摩擦很少的血管条往往对 ACh 呈明显舒张反应，而受摩擦较多的血管条则对 ACh 无舒张或呈收缩反应。随后， Furchgott 检查了该实验室一直使用的常规螺旋血管条制备方法，发现在制备的过程中，一直是把血管内膜面是搭在指尖上进行操作。他们立即改进了这一方法，在标本制备时尽量不触及到血管内膜，结果表明，血管条对 ACh 呈良好的舒张反应。这一现象提示，内膜摩擦与否可能导致血管对 ACh 的反应性不同。 Furchgott 进一步采用组织染色的方法，发现对 ACh 无舒张或呈收缩反应血管条不含血管内皮细胞，而对 ACh 呈舒张反应的血管条则包含有血管内皮细胞。这些结果表明，血管内皮细胞的有无是决定血管条对 ACh 舒张与否的关键。那么，血管是如何影响血管对 ACh 的反应性呢？ 为解决上述问题， Furchgott 设计了精妙的实验该实验分四步观察不同情况下离体血管条对 ACh 的反应性，其中第 3 步即为“三明治”血管灌流模型（图 4-10 ）：将去除内皮的横向血管条（ A ）与保留内皮的纵向血管条（ B ）并列挂在同一浴槽中，使其内膜面相近、相对，在加用 ACh 后立即移除 B 。实验结果提示，在 ACh 刺激下，血管内皮细胞可以释放一种物质，导致血管舒张。他将这个物质命名为内皮细胞舒张因子（ endothelium-derived relaxing factor ， EDRF ，也称内皮源性舒张因子）。他的发现引起众多研究者的兴趣， EDRF 到底是什么样的一种物质呢？图 4-10 “三明治”血管灌流模型示意图 在 Furchgott 发现 EDRF 的前一年，默拉德（ Murad ）经过研究发现，硝酸甘油类物质舒张血管的作用是通过释放 NO 来实现的。 NO 活化平滑肌的 鸟苷酸环化酶（ guanylate cyclase ， GC ） ，进而产生 cGMP ，后者使肌凝蛋白轻链去磷酸化，产生血管平滑肌舒张。 1986 年， Ignarro 收集了 ACh 刺激主动脉血管环后所遗留下来的培养液（内含 EDRF ），再观察此培养液对 GC 的活化作用，发觉该培养液可活化 GC ，当 在培养液中加入各种氧化、还原及抗氧化剂时，可影响其对 腺苷酸环化酶的活化程度。其结果与 Murad 的理论相符，他进一步测量了培养液中的 NO 含量，发现 NO 的产生量与 GC 的活化程度成正比，因此他推测， EDRF 就是 NO 。 1987 年， Moncada 以“瀑布式淋浴”的方法，证实 EDRF 的化学本质为 NO 。在该实验中，他们将培养的血管内皮细胞铺附于微载体上，然后将微载体装柱并以 Krebs 液洗脱，流出液瀑布式淋浴去内皮细胞的兔胸主动脉血管条，同时检测流出液中 NO 的含量，并将流出液与硝酸甘油的药理作用做定量对比，结果发现，由缓激肽诱导的血管内皮细胞释放的 EDRF 与 NO 在生物活性、半衰期等生物学特性上完全一致。现已证实，多种刺激均可促进内皮细胞合成和释放 NO ，促进血管舒张（图 4-11 ）。 图 4-11 NO 合成过程及其舒张血管平滑肌的作用 1992 年， NO 被 Science 评为年度明星分子（ molecule of the year ）。同时 Science 以“ Just say NO ”为封面，并以“ NO News is Good News ”为题目发表专论，