L—精氨酸和NO我们知道和不知道的.doc

L精氨酸和NO：我们知道和不知道的2钾,F;一248一懈一氮道的19世纪下半叶已知亚硝酸异戊醋,亚硝酸钠和硝酸甘油都缓解心绞痛.这些早期的观察加上化学,制药工业的高速发展.使硝酸盐类血管扩张剂成为20世纪太部分时间的缺血性心脏病治疗的基石.虽然对这些制剂的药理学已有比较全面的了解.只是近年才对硝酸盐血管扩张剂的血管作用有了生物学方面的合理了解.认识到正常内皮产生NO.它对血管平滑肌有松弛作用,使医生们认识到硝酸类扩血管剂的作用机理是向有病的血管供应外源性NO.因此硝酸类血管扩张剂可视为有病血管的一种替代治疗.10年来,观察到正常内皮暴露于致动脉粥样硬化一血栓形成的诸种危险因子时,功能就不正常.此外.许多血管患者,包括原发性高血压和动脉粥样硬化和血管栓成本身内皮功能明显不正常.功能不正常的内皮是指内皮的最主要表型的改变:正常内皮细胞促进血管平滑肌细胞松弛,抑制血小扳活化,限制血细胞粘附,抑制血管平滑肌增殖;而功能报不正常的内皮细胞则不能松弛SMC,不能抑制血小板活化.使血细胞粘附,不能抑制血管平滑肌增殖.内皮功能不正常的程度轻重不一,可以用不同的功能性评估进行量化,包括内皮一依赖性血管扩张应答和粘附分子表达.无论什么原因引起的内皮功能不良,其发生的中心问题都是丧失具有生物活性的内皮NO.正常内皮细胞的最主要的性能均经NO这个内皮的重要介质的介导,丢失了具有生物活性的NO时,内皮功能就不正常.NO生物活性丢失的两个基本机理是合成减少和活性氧的氧化失活增加.各种有内皮功能不正常的血管疾病时,反应性氧大量产生,限制反应性氧的生成,尤其是超氧,过氧化氢,脂质过氧化物,羟自由基和脂质Perxyl自由基,就限制硝酸盐,亚硝酸盐Peroxynltrite和脂质peroxymtfis的NO的氧化失活,为此,曾用抗氧化剂处理高胆固醇血症,以期改善内皮功能(GoekeN,eL丑1.I1gtermn0rbiecacidadminis-tratlonerendothelialvasomotordysfunctioninptswitheo1nm-ydiseaseCialation1999;99:3234).用他汀类药物降低胆周醇改善内皮功能,部分是通过减少反应性氧(YamantoAetsf,Krl/rth/bitorof3-hydroxy3-nleth一一u抽lc0Arndue-tase,Scavengesfreemdic,.IsandinhlbitsLipidperoxidationinratlivermieitlome8,EarJPharmaeol,1998;361:143).增加具生物科学研究性的NO改善内皮功能的办洁:增加内源性硝酸类扩血管剂的合成.可以给内皮提供刺激NO释放的激动剂.亦可以提供更多的酶底物或辅因子.例如ACEi减少激肽的降解(它是一个内皮释放NO的激动剂)而改善内皮功能.另一条增加NO合成的直接办法是给内皮细胞提供更多的底物.内皮通过eNOS(NOS的内皮一特异的内功酶.半必需氨基酸L_精氨酸是此酶的主要底物,我们一方面进一步了解到它的中间代谢和它在氮平衡和自稳态中的作用.晚近又认识它是NO,勺度侧魁(合成的前体.更提高了它的重要性.NO合成醇催化L_精氨酸的5一电子的氧化成L-citndline.在此过程中产生化学计量学反应数量的NO.因此NO不足的人.补充底物,认为是增加内皮NO生成的合理遮径.这一思路近年取得一些成功.1992年Creager等报道高胆周醇血症患者补充L一精氨酸,改善内皮一NO介导的前臂扩血管应答(GeagerMAetal,L-eLrginineimprovesendotheliumdependentvadflationinhyperc-holesterolemiehuman,JclinInvest,1992;90:1248).同年有学者报告静脉滴注L_精氨酸改善有动脉粥样病变的冠脉前降支的内皮扩血管功能(DuboisRandeJL吐丑1.EffectofinfusionofL一ginineintotheleftant.d髑oerIdigc0唧ryarteryonaeetyleholine-inducedvB,2on-.-strictionofhumanatheromatouscolo.naryarteri.AmJeanliol1992:70:1269).此后大量研究证实了急性给予L_精氨酸和长期口服,改善高胆同血症患者小血管病.运动中稳定性心绞痛患者,冠脉狭窄处的血管功能.(ClsxkonP.sf.L一glnineimprovesendotheliom-dependentdillonofhyperchsfes-teroalemicyoungadults.JclinInvest1996;97:1989;DreJderHet丑1.CorationofendothelialdyfunetlonincoronarymicroeireulationofhypercholesterolacmicptsbyL一rginineLancet1991;67:1301.ceramnskiLeta1.EffectofSupplementaloralLB增monexercisecapacityinptswithstableagapectoris.AmJcanli0I1997;80.331;TousoulisDeLa1.Coronarye删dilationinducedbyL-arglnine.Lancet1997;349:828).人们认为L-精氨酸的这些疗效不只是因为供应eNOS底物,加速NO合成,还因为它有间接的抗氧化作用,尤其是对高胆同醇血症患者,在此情况下见到内皮释放的0减少(BosRHet丑l.Supplementationofhypereholesterolamlntab-bitswithLB增眦reducesthevaBc1llBrreleaseofsuperoxideanionsandrestoresNOproduction,Atherolerosls1995;117:273).虽然这些结果均彼此相符,具有说服力,但L-精氨酸改善内皮功能的确切机理尚未完全明了.与eNos起作用的L-精氨酸的获得似无速度限制.此氨基酸的细胞内水平是在millmolar范围内,而此酸的底物Km是在miemmdar范围内,因此,人们提出L_精氨酸的效应可能还有其他的解释.研究者们曾提示L-精氨酸增加NO生成的几个直接机理.血管病患者血浆中精氨酸酵括性增高.有一组研究者认为补充L_精氨酸能够克服精氨酸酵活性,升高血浆中此氨基酸的稳态水平(BuGMetsf.Argiineactivityinendothelialceus一1n-hibitionbyNG-hydroxyl-L-atgininedudngthehighoutputNOproductionAmJphysiol1996;271:H1998).L-精氨酸首先被eNOS变为Nc_hy.d柏L_精氨酸,还有L_精氨酸N-羟化的其他通路查能增加此反应中问产物的获得.可能利于酵转化底物,此外,NG-hydroxy-L-精氨酸抑制剂精氨酸酵,从而增高L_精氨酸的细胞内稳态水平.显然,补充L_精氨酸的确增高此氨基酸的血浆水平.但由于底物裱度与Km之间的很大差别.即使有精氨酸酶,底物的取得亦似非速度限制性.另一种可能的机理(与动脉粥样硬化一血栓形成性疾病患者相贴切)是氧化LDL和溶血磷脂酰胆碱减少L一精氨酸转运人内皮细胞(JayMIetal,ModulationofvasculartonebyLDL:effeetsonLarginlneanspertandnitricoxidesynthesis.Expphysiol1997;82:349),L-精氨酸与其他阳离子氨基酸竞相进细胞尤其是谷氨酰胺.细胞内L精氨酸增多可能竞争性地增加细胞摄取而增加内底物的浓度.最近Miyazaki等的一个报告提示动脉粥样硬化一血栓形成患者的一种L一精氨酸衍生物.不对称的dimethylarginine(ADMA,是NDS的一种天然的竞争性抑制剂).水平增高.虽然ADMA确抑制eNOS转换L一精氨酸,但不了解eNOS的特异性K1,此氨基酸衍生物件内的功能方面的重要性仍未明了.学者们指出L一精氨酸增加血管的其生物活化的NO的间接机制亦同样的不一致.有人指出L-精氨酸增加胰岛素分泌而促进血管扩张(GiulianoDetat.ThevasculareffectofLarginineinhuman:theroleofendogeneousinsuliits.JCllnInvest1997;99:433).此外,L一精氲酸刺激浆细胞释放组织胺(Gi一,raldeloCHeta1.EffectofarginineanaloguesOnrathindpawoedmaandmastcellactivationinvitro.EurJpharmaeol1994;257:87).引起血管扩张,I广精氨酸以盐酸盐的形式给药,引起细胞外酸中毒一过性地改变细胞内的pH,从而改变PH一依赖的细胞一信号转导通路,包括钙的瞬变后者调控eNOS活性和NO合成.酸性微环境亦有助于亚硝酸盐非酶性的还原为NO(ZweierlILeta1.nonenzymaticnitricoxidesynthesisinbiolowestsystemsBiocbimBiophysActa1999;1411:250)提示盐酸L一精氨酸还有其他的疗效机理.最后,L_精氨酸减弱去甲肾上腺素活性.从而间接经化几种内源性血管扩张剂的效应.包括NO(ChinDustingJPFetEffectsofinvivoandinvit兀ILarglninesupplementation.nhealthyhumanvesselsJCaiovascPharmacol,1996;28:158)Blum等报告开展随机,取盲,交叉临床试验观察冠心痛长期口服L精氨酸治疗1个月治疗前及治疗后评估血流量一介导的肱动脉扩张和细胞粘附分子表达.结果与以前的一些研究不同,束见补充L-精氨酸埘这些NO生物活性测定的影响(BlmAeta1.OralL-arginineinptwithcornaryarteryDisonmedicatmanagementculation101:2162:2000).鉴于后者的L-精氨酸稗益属推测性此结果,虽然与以前的资料不一致.但亦并非完全意外对此研究所取得的独特结果有几种可能的解释最重要的没有资料汪明所补充的L_精氨酸的一剂量确实增加NO生成.以前曾有报告服同样剂量L一精氨酸的呼气中NO增加(MehtaSetal,TheHypertensiveeffect0fLarginineisassociatedwithincreasedexpiredNOinhu-mall,Chest,1996;109;1550).该研究中未删呼气中的NO:而测了血浆中的多种nitrogenoxide,与安慰和比较.未见增加可测量的NO或其代谢物未见增加,其他的结果亦因而阴性.与此相一致.如果此治疗方案未增加NO生成,那么流量一介导的脏动脉扩张以及粘附因子的表选亦不增加.此观察群服L-精氪酸而NO产生不增加?因为血浆L一精氪酸水平增加,有下述可能性_a_细胞摄取有限_b.eNOS(被ADMA?)竞争性抑制eNOS得到辅因子有限.我们仍认为即使已有粥样硬化血栓性疾病时,仍不大可能由于转运功细胞内底物浓度有限.血管疾病和血管氧化应激造成血管环境的另2种分子和生化改变.这些改变能够调控NO生物活性.第一,有危险因子,动脉粥样硬化血栓性疾病的患者取得的eNOS辅因子teLrahydrobiopterin有限(StroesEetol,Teahydmbiopterarestoresendothehalfunctioninhypereholes-terolmia,JClinInvest,1997;99:41).缺乏足够的Tetrahydmhiopterin时,NOS改变它的功能谱:它不氧化L一精氨酸(减少分子氧到超氧阴离子的酶.即使有足够的底物浓度时,L-精氨酸的非特异性抗氧化作用不能克服此辅助因子的不足,因为只由dihydrohiopterin特异地台成dihydrohiopterin才能做到,而这需要叶酸依赖的还原酶的催化.第二,动脉粥样硬化血栓性疾病时,有病变的血管表达NOS;这种同功酶的催化活性比eNOS活跃得多,需用的底物和辅酶比eNOS多得多.此外,在底物或辅因子(具体地,tatrahydroh/opterin不足时此同功酶还可咀作为Of的来源,从Bos流出的IvSMC和微血管的内皮细胞诱生出,见于动脉粥样斑块l(ButteryLDetal,NOSispresentwithinhumanatheroselerotielesionsandpromotestheformationandaefiviofperoynile,LabInvest1996;75:77)能由上述的几种机理使NO失去活性.这样,这些观察对象的粥样硬化动脉虽然有充足的L一精氪酸,血管氧化环境的NO活性和NO生成受各种可能的机理限制.补充L一精氪酸无作用的另一可能的解释是这些观察对象一般此前都已接受过药物治疗,内皮功能已得到一定程度的改善,再用精氨酸治疗,已不能有更进一步改善.安慰剂组患者脏动脉血流量增加6倍,血流量明显增加不受L一精氨酸影响.此外,安慰剂及L_精氨酸组的流量一介导的血管扩张在正常范围内.研究曾表明他汀类及ACEI治疗均改善内皮功能.此外,B咀滞剂和阿司匹林(弱)有抗氧化活