内皮源性心血管活性物质与心血管疾患-- 生理学

1、内皮源性心血管活性物质与心血管疾患- 生理学    内皮源性心血管活性物质是指血管内皮细胞分泌的对心肌收缩力、心率、血管张力等有影响的物质，包括一氧化氮(NO)、内皮素(ET)、血管紧张素(Ang)、缓激肽、前列环素(PGI2)、腺苷等。由于这些物质大多数在局部发挥作用，所以尤以心脏分泌的心血管活性物质更为重要。心脏冠状动脉内皮细胞和心内膜内皮细胞均能分泌心血管活性物质。目前已知内皮分泌的心血管活性物质对心血管系统功能具有重要调节作用，并参与多种心血管疾病的病理生理过程。本文对内皮分泌的心血管活性物质的作用及其与各种心血管疾患的关系等做一综述。1一氧化氮

2、(NO)1.1来源NO来源于血管内皮上L-精氨酸的氨基端，在一氧化氮合成酶(NOS)作用下被合成。目前已知有3种一氧化氮合成酶的亚型1。第一种亚型称为组成型一氧化氮合成酶(cNOS)，主要存在于血管内皮细胞膜上，它发挥作用需钙离子、钙调素、还原型谷胱甘肽(NADPH)等作为辅因子。第二种亚型称为可诱发型(iNOS)，主要存在于激活的巨噬细胞中，其发挥作用不需钙离子和钙调素的参与。第三种亚型主要存在于中枢神经系统中。许多生理和化学因素可刺激NO的合成。血流周期性变化使血管内皮上承受的剪切力，是促使NO合成和释放的最重要因素。此外，乙酰胆碱、缓激肽、组胺、P物质、三磷酸腺苷、去甲肾上腺素、中度缺氧

3、等均可使NO释放增加。N-甲基精氨酸通过对NOS的竞争性抑制作用，使NO合成减少。各种氧自由基可迅速清除NO。NO半衰期很短，只有几秒至几十秒。NO从内皮释放后迅速在细胞外液中弥散，并与血管平滑肌上受体结合，使鸟苷酸环化酶激活，环磷酸鸟苷(cGMP)含量增加，从而发挥其生理活性。1.2对心血管系统影响cGMP通过激活蛋白酶，使多种蛋白磷酸化，从而引起舒血管效应。cGMP能促进细胞内Ca2+外流和肌浆网摄取Ca2+增加，并能减少三磷酸肌醇产生，使Ca2+内流减少。这些均使细胞内Ca2+减少，引起血管舒张。NO可使传导血管、阻力血管、冠状动脉扩张，使心脏前后负荷减少，冠脉灌注增加。近年来有关NO对

4、心肌收缩力的影响研究较多。NO作用于实验动物游离乳头肌后使心肌收缩力略为下降，心肌等容松弛提早。其他物质如受体阻滞剂、钙通道拮抗剂主要影响早期收缩功能，而NO主要影响晚期收缩功能2。在整体心脏中，如保持前负荷、后负荷和心率不变，NO可使左室松弛提早和加快，但对左室dp/dt峰值影响不大3。NO对左室松弛的作用与冠脉流量变化无关。NO对心肌松弛影响的作用机制，是由于心肌对Ca2+反应性下降4，而非钙离子内流的变化。临床研究也表明冠脉内灌注NO后，使左室收缩压峰值下降，左室松弛提早发生，左室舒张末期压下降，但左室dp/dt无明显变化，左室射血分数(EF)、每搏量无明显下降5，6。动物实验还表明NO

5、可降低心肌对儿茶酚胺类物质的反应性2。NO尚可减慢心率，具有一定的负性频率作用。NO使心脏前负荷下降，根据Frank-Starling定律也可使心肌收缩力减弱。总之，NO有轻度的负性肌力和负性频率作用。NO的主要作用是使心肌松弛提早和加快，改善左室的顺应性，改善左室的舒张功能。NO对左室舒张功能的改善不仅可改善舒张期左室充盈，而且可通过延长左室舒张期和降低舒张期心肌张力，增加冠状动脉的灌注。此外，NO对血小板粘附和聚集均有明显抑制作用，其机制可能与其增加血小板上cGMP含量，使Ca2+内流减少，从而抑制蛋白激酶C中磷脂酶C的激活，使血小板不易粘附和聚集有关。NO尚有细胞保护作用，可使心肌梗死时

6、梗死范围缩小。NO尚有抗血管平滑肌增殖作用，对于防止动脉粥样硬化病变的进展，具有十分重要的意义。1.3NO与心血管疾患血管内皮的完整和内皮功能的正常是保障心血管功能的必要前提。NO与心肌缺血关系密切。冠状动脉内动脉粥样硬化斑块的存在可使内皮功能减退，NO分泌减少，使心肌耗氧增加，供氧减少，加重心肌缺血。这时需静脉输注硝酸酯类药物以提供外源性的NO。心力衰竭时NO合成减少，降解加快，可使心脏前后负荷增加，左室舒张功能受影响，使心力衰竭更为加重。经皮穿刺冠状动脉成形术(PTCA)后再狭窄，也与冠脉局部内皮细胞被破坏，NO分泌减少，NO的抗血管平滑肌增殖作用减弱有关。2内皮素-1(ET-1)2.1来

7、源ET是前内皮素原第5374位肽链的片断。前内皮素原在血管内皮细胞胞浆内合成，经特异性内肽酶作用后成为含38个氨基酸的内皮素前体，称为大内皮素。后者在内皮素转化酶作用下，转变为含21个氨基酸的内皮素。人类的内皮素有3个异构体，分别称为ET-1、ET-2、ET-37。由于ET-1分泌最多，因此其作用最为重要。人类体内至少存在3种ET受体，分别称之为ETA、ETB、ETC。ET-1主要与ETA结合，引起强烈的缩血管作用。在正常生理情况下，血管内皮释放ET-1较少。肾上腺素、Ang、血管加压素、凝血酶等可促ET-1合成增加，而PGI2、NO可使ET-1合成减少。ET主要由肺和肾脏清除和降解。2.2对

8、心血管系统影响ET-1是迄今为止所知的最强的缩血管物质，可使小动脉、小静脉均收缩，总外周血管阻力增加，心脏前后负荷均增加。ET-1具有明显的正性肌力作用，可使心肌收缩力增强。其作用起效慢，持续时间长。ET-1的正性肌力作用机制，与增加胞浆内Ca2+浓度和增加心肌细胞对Ca2+的敏感性均有关。与NO相反，ET-1可显著延迟心肌细胞松弛。2.3ET-1与心血管疾患ET-1参与多种心血管疾患的发病。ET的缩血管作用是引起高血压病理过程进展的一个重要因素。ET-1尚有促进有丝分裂作用，可使血管平滑肌增生8，血管弹性降低，加速高血压引起的靶器官损伤。冠脉内ET-1生成过多是引起冠脉收缩、冠脉流量减少和临

9、床心肌缺血症状的最重要原因。ET含量越高，急性心梗和不稳定性心绞痛的预后愈差9。给予对抗ET-1的药物或ET-1单克隆抗体可缩小心肌梗死范围10。ET-1尚可增加急性心梗后再灌注性损伤11。变异性心绞痛是由于冠状动脉痉挛引起，其病理生理机制与ET-1分泌过多有关。ET与心力衰竭的病理生理关系密切。心力衰竭时ET-1产生增加，消除减慢。ET-1可升高血压、增加心脏后负荷，增加总外周血管阻力和冠脉阻力，减少心输出量。ET-1尚可减少肾血流量和肾小球滤过率，增加水钠潴留，增加血浆肾素和醛固酮含量12。ET-1尚与原发性肺动脉高压、雷诺综合征、偏头痛等的发病过程有关。3血管紧张素(Ang)3.1来源目

10、前已知除外周循环系统中含有肾素-血管紧张素系统(RAS)外，心脏本身也含有自己的RAS。冠状动脉内皮细胞内含有血管紧张素转换酶(ACE)，心脏内含有产生Ang所需的全部物质。ACE通过作用于血管紧张素后在心脏内产生Ang。3.2心血管系统影响心肌局部产生的Ang具有明显的正性肌力作用，使心肌收缩力增加。Ang还可使心脏对儿茶酚胺类物质的反应性增加。Ang可使心肌松弛延迟，心脏舒张功能受到影响。Ang可使冠状动脉收缩、冠脉流量减少。Ang尚有促进水钠潴留、增加心脏前后负荷的作用。3.3Ang与心血管疾患由于Ang具有增加心肌氧耗和减少心肌氧供作用，心脏产生的Ang可加重心肌缺血。Ang产生过多的

11、是急性心肌梗死的一个独立危险因素。Ang虽有正性肌力作用，但可通过减少冠状动脉血液灌注使心肌收缩力受到影响，其总的效应是使心力衰竭加重。Ang尚可刺激各种生长因子分泌增加，是引起心肌肥厚和PTCA后再狭窄的原因之一。长期应用血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)可改善心肌缺血，延迟心力衰竭发生发展，抑制左心室肥厚和急性心肌梗死后左室重构，尚可改善左心室舒张功能，增加心脏舒张期顺应性13。4缓激肽4.1来源血管内皮可产生缓激肽。缓激肽在ACE作用下降解失活。当使用ACEI后可使缓激肽作用持续时间延长。4.2对心血管系统影响缓激肽具有直接扩血管作用，并可使血管内皮释放NO、PGI2、ATP等增加14，

12、以及抗心肌肥厚、保护心肌细胞15和抗心律失常等作用16。给予ACEI和外源性缓激肽原可产生相同的效果，提示ACEI的部分作用是通过延迟缓激肽失活而产生的17。5前列环素(PGI2)目前已知环氧化酶作用于内皮细胞膜磷脂上的花生四烯酸后主要产生PGI2，而作用于血小板膜磷脂上的花生四烯酸后主要产生TXA2。PGI2和TXA2作用恰恰相反。PGI2具有扩张血管和抑制血小板聚集作用，而TXA2具有收缩血管和促进血小板聚集作用。血管内皮产生的PGI2是保证血管通畅的重要因素。局部内皮细胞受损使PGI2产生减少，可使血管收缩、血小板聚集，再一次表明血管内皮细胞的完整性是维持血管通畅的必要条件。缺氧时心内膜

13、内皮细胞比冠状动脉血管内皮细胞产生更多的PGI218，具有一定代偿作用。TXA2/PGI2比例增加是引起心肌缺血加重或诱发心肌梗死的原因之一，而应用阿司匹林使TXA2/PGI2下降，对预防心肌梗死有利。6腺苷内皮细胞可通过降解ADP、ATP产生腺苷。腺苷对心室肌、心房肌均有负性肌力作用。腺苷对心室肌的负性肌力作用机制是通过抑制腺苷酸环化酶使cAMP产生减少2。腺苷尚可降低心肌对儿茶酚胺类物质的反应性。腺苷对心房肌的负性肌力作用机制是通过激活ATP依赖的钾通道。腺苷具有明确的扩血管作用，是引起冠脉流量自动调节的重要因素。当局部ATP产生减少，ATP降解为腺苷增加时，冠脉扩张，使局部血流量增加。临

14、床上常应用腺苷引起的冠脉窃流现象作药物激发试验。最近研究表明腺苷在心肌缺血预适应中发挥重要作用2。腺苷尚有抑制窦性节律和抑制房室结作用。静脉快速注射ATP终止室上性心动过速即是利用腺苷对房室结的抑制作用。综上所述，内皮细胞(特别是冠状动脉内皮细胞和心内膜细胞)可分泌多种心血管活性物质。这些物质分泌异常时，通过改变心肌收缩力、心率、心肌前后负荷、冠脉灌注这五个因素对心脏血流动力学产生影响，在多种心血管疾病(如心肌缺血、高血压、心力衰竭、左室肥厚、左室重构、PTCA后再狭窄)的发病机制中发挥重要作用。这些心血管活性物质之间存在着复杂的相互作用和相互影响。通过外源性给予硝酸酯类、ACEI、阿司匹林、

15、三磷酸腺苷等改变上述心血管活性物质的影响，已在各种心血管疾病的治疗中发挥了重要作用。在这个领域内继续进行研究，必定可为发掘更多的心血管治疗药物做出贡献。(徐济民审校)作者单位：200011上海第二医科大学附属第九人民医院参考文献1Dinerman JL,Lowenstein CJ,Snyder SH.Molecular mechanism of nitric oxide regulation.Circ Res,1993,73(2):2172Shah AM,Grocott-Mason RM,Pepper CB,et al.The cardiac endothelium:cardioactive

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