NO藥理學

NO藥理學是由L-精氨酸(L-arginine，L-Arg)胍基氮經NO合酶(NO synthase，NOS)的催化發生氧化而形成。

一氧化氮(nitric oxide,NO)是由L-精氨酸(L-arginine，L-Arg)胍基氮經NO合酶(NO synthase，NOS)的催化發生氧化而形成。NO既兼有第二信使和神經遞質的功能，又是效應分子，介導和調節多種生理和病理過程〔1，2〕。Stadler等〔3〕於1991年用白介素1(interleukin 1，IL-1)或內毒素誘導軟骨細胞合成NO，提供了軟骨代謝涉及NO的最早證據。1992年Farrell等〔4〕發現在類風濕關節炎(rheumatoid arthritis，RA)和骨關節炎(osteoarthritis，OA)病人的滑膜液和血清中可檢測到大量NO代謝產物亞硝酸鹽(nitrite，NO－2)，推測NO可能參與這二種疾病關節炎症的病理過程。以後諸多學者〔5，6〕使用NOS抑制劑等工具藥對多種關節炎動物模型進行了研究，證實NO是這些關節炎發病過程中的一種重要炎症介質，由此推動了NO與炎症性關節疾病關係的深入研究。本文就NO涉及炎症性關節疾病以及有關藥物治療方面的進展作一綜述。
1　NO參與炎症性關節疾病的發病過程
1.1　關節炎病人：RA和OA滑膜液或血清中NO－2含量以及尿中硝酸鹽(nitrate，NO－3)或NO－2/NO－3排出量均高於正常人〔4，7～9〕。強的松龍0.5 mg/kg口服，連續2～4周，不但降低RA患者C反應蛋白、血沉、晨僵時間與關節疼痛指數，而且還明顯減少尿中NO－3排出。給活動期RA患者甲基強的松龍衝擊治療，1 g/d，連續3天，第4天患者滑膜液中S-亞硝基蛋白(S-nitrosoproteins，S-NP)含量明顯減少，且與患者症狀、體徵以及實驗室指標改善呈明顯正相關，表明NO可能參與炎症性關節疾病的發病過程。
1.2　關節炎動物模型：NOS抑制劑NG-硝基-L-精氨酸甲酯(NG-nitro-L-arginine，L-NAME)或NG-單甲基-L-精氨酸(NG-monomethyl-L-arginine，L-NMMA)，不僅降低佐劑性關節炎(adjuvant arthritis，AA)大鼠不同時期尿中NO－2/NO－3含量，而且減輕相應時間的足腫脹度、踝關節滑膜炎和軟骨損傷等病理變化〔6〕。Cannon等〔10〕動態比較了AA大鼠和膠原性關節炎(collagen-induced arthritis，CIA)大鼠的發病程度與體內NO－3排出量的關係，發現兩者的尖峰時間不同，且後者均先於前者。在關節炎發病的不同階段，AA大鼠尿中NO－3含量均明顯高於CIA大鼠，其關節、肝和脾臟中誘導型NOS(iNOS)mRNA表達水平明顯高於CIA大鼠，表明NO在兩種關節炎模型中所起的作用存在差異。其他關節炎模型，如MRL-lpr/lpr小鼠可自發形成關節炎，其尿中NO－2/NO－3排出以及腹腔巨噬細胞iNOS mRNA表達均明顯增多〔5〕。iNOS基因敲除(knock-out)小鼠對角叉菜膠誘導炎症反應的敏感度降低〔11〕。給大鼠膝關節腔注射NO供體藥亞硝基鐵氰化鈉(sodium nitroprusside，SNP)，不但引起膝關節腫脹，還可引起滑膜炎等病理變化，進一步證實了NO作為一種炎症介質直接參與了炎症反應和關節損傷過程〔12〕。
2　NO參與炎症關節損傷的作用機制
生理條件下，NO通過激活鳥苷酸環化酶催化GTP產生cGMP發揮作用〔2〕。NO參與炎症反應和關節損傷是通過以下途徑實現的。
2.1　NO促進其他炎症介質的釋放
2.1.1　前列腺素E2(PGE2)：Salvemini等〔13〕報導，NO可通過激活環氧酶促進PGE2產生。體外實驗結果〔14〕表明，L-NMMA可濃度依賴性拮抗IL-1，抑制軟骨細胞增殖反應和促進PGE2產生，而SNP可誘導軟骨細胞產生PGE2並抑制其增殖反應，提示IL-1的上述作用是通過NO介導的。相反，IL-1體外主要促進滑膜成纖維細胞增殖反應，這是由於IL-1誘導滑膜成纖維細胞產生NO明顯低於軟骨細胞，從而對滑膜成纖維細胞PGE2的產生無明顯促進作用〔15〕，這有助於解釋RA滑膜成纖維細胞高度增殖形成血管翳以及關節軟骨的破壞作用。
2.1.2　炎性細胞因子：RA滑膜液中NO－2與TNF-α等細胞因子含量明顯增高。NO供體藥S-亞硝基乙醯青黴胺(S-nitroso-acethylpenicillamine，SNAP)可濃度依賴性促進RA滑膜細胞產生TNF-α〔16〕。另一NO供體藥S-亞硝基谷胱甘肽(S-nitroso-glutathione，S-NO-GSH)亦可明顯促進INF-γ和脂多糖誘導小鼠腹腔巨噬細胞產生TNF-α和IL-1α〔17〕。提示，NO對RA關節損傷作用可能與其促進TNF-α和IL-1α產生有關。
2.2　增強金屬蛋白酶活性
IL-1β、TNF-α和內毒素聯合套用能分別誘導人或牛軟骨細胞產生NO和增強金屬蛋白酶活性。L-NAME可抑制其NO產生及金屬蛋白酶活性。SNAP可濃度依賴性誘導軟骨細胞金屬蛋白酶活性增強，表明NO可增強金屬蛋白酶活性〔18〕。金屬蛋白酶激活可引起軟骨基質降解。IL-1誘導軟骨釋放NO並促進軟骨基質蛋白多糖的降解可能與此途徑有關。
2.3　與　過氧亞硝酸根離子(ONOO-)有直接毒性作用，可使含酪氨酸的蛋白硝基化，生成硝基化酪氨酸，使抗氧化酶失活。RA滑膜液和血清以及角叉菜膠誘導大鼠足腫脹模型的炎症關節局部均可檢測出硝基化酪氨酸〔19〕。ONOO還可分解為作用更強的羥自由基，引起關節局部組織脂質過氧化，從而加重炎症關節損傷〔5〕。
2.4　抑制滑膜的T細胞浸潤
免疫組化結果表明，RA滑膜組織浸潤的T細胞明顯少於單核細胞〔16〕。我們結果表明AA大鼠脾細胞增殖反應降低是由於激活的巨噬細胞產生大量NO抑制T細胞增殖反應所致〔20〕。RA患者滑膜細胞高度激活產生NO，由此抑制關節局部T細胞的浸潤、增殖和分泌功能，從而減少了Th2細胞分泌IL-10、IL-4等其負反饋調節作用的細胞因子〔16〕。
此外，NO還可引起人軟骨細胞凋亡，從而削弱了機體對軟骨損傷的修復能力。
3　藥物對NO產生的調控作用
3.1　NOS抑制劑：根據NOS抑制劑的作用類型可分為〔2〕：①主要抑制結構型NOS(cNOS)，如L-硝基精氨酸(N-nitro-L-arginine，L-NNA)。②主要抑制iNOS，如L-N6-(1-亞胺乙基)-賴氨酸〔L-N6-(1-iminoethyl)-lysine，L-NIL〕、氨基胍(aminoguanidine，AG)。③非選擇性抑制cNOS和iNOS，如L-NMMA、L-NAME。連續使用L-NMMA 20天后，少數AA大鼠有蛋白尿，表明腎功能降低可能與其抑制cNOS的作用有關〔6〕。但亦有相反的報導〔19〕，L-NMMA或L-NAME可抑制不同時期大鼠角叉菜膠誘導炎性足腫脹，而L-NIL或AG均不抑制早期足腫脹，僅抑制炎症後期足腫脹，提示早期炎症和後期炎症反應分別由cNOS和iNOS催化生成NO介導的。因此，只有弄清cNOS催化生成NO在炎症性關節疾病中所起的作用後，才能在臨床上合理使用選擇性還是非選擇性iNOS抑制劑，或同時使用NO供體藥減輕非選擇性NOS抑制劑引起的不良反應。
3.2　甾類消炎藥：甾類消炎藥為iNOS抑制劑〔5〕。甾類消炎藥對RA患者的治療作用與其降低體內NO生成有關〔7〕。但亦有資料報導，地塞米松或氫化可的松對IL-1誘導人或兔軟骨細胞產生NO的抑制作用輕微，對OA患者軟骨細胞產生NO無明顯抑制作用〔21〕，提示此類藥物對軟骨損傷無保護作用。
3.3　非甾類消炎藥：治療濃度的乙醯水楊酸可抑制脂多糖(LPS)誘導小鼠巨噬細胞iNOS蛋白表達和NO－2產生，但不影響iNOS mRNA表達；乙醯水楊酸對從巨噬細胞提取的iNOS蛋白的催化活性也有明顯抑制作用。而治療濃度的水楊酸鈉或吲哚美辛對上述作用均無影響。乙醯咪唑亦具有與乙醯水楊酸類似作用，而咪唑卻無作用。乙醯水楊酸體外亦可抑制OA軟骨組織產生NO〔22〕。因此，開發這類具有乙醯化基團的新型非甾類消炎藥治療炎症性關節疾病將有重要意義。
3.4　改善病情藥物：Kwon等〔23〕檢測小鼠巨噬細胞iNOS蛋白的催化活性時，發現甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)可完全抑制二氫生物蝶呤，促進L-Arg轉化生成NO。環孢菌素A(cyclosporin A,CsA)體外可濃度依賴性抑制脂多糖誘導小鼠巨噬細胞產生NO，表明MTX和CsA的抗關節炎作用可能與其抑制NOS的催化活性有關〔5〕。金諾芬雖不能抑制兔和大鼠體內NO的產生，但可降低血管以及組織對NO的敏感性，這一作用是否與治療作用有關，有待進一步證實〔5〕。
此外，四環素類藥物多西環素和米諾環素的藥理劑量可明顯抑制iNOS mRNA的表達，降低OA患者軟骨細胞以及小鼠巨噬細胞iNOSR的催化活性〔24〕，從而說明了四環素類藥物治療RA與其降低過高的NO生成有關。
3.5　生物製劑：Miesel〔25〕等報導，IL-1受體拮抗劑(IL-1 receptor antagonist,IL-LRA)不僅抑制過氧鉻酸鉀足跖皮下注射引起小鼠關節炎症反應，而且降低體內NO生成。IL-lra體外抑制IL-1誘導兔滑膜細胞膠原酶增高的活性與其降低NO產生有關。由於這類生物製劑選擇性高，並可明顯抑制iNOS蛋白以及iNOS mRNA表達等作用，預計這類藥物對RA等炎症性關節疾病將有較好的套用前景。
3.6　中藥：白芍總甙(TGP)為抗炎免疫調節藥。動物實驗結果表明，TGP對AA大鼠抗關節炎作用與其抑制巨噬細胞過高分泌NO、TNF等有關〔26〕，提示TGP治療RA可能與抑制體內NO生成有關。雷公藤多甙在抑制AA大鼠繼發炎症反應的同時，亦降低大鼠血清中NO－2/NO－3含量。儘管這些中藥有效成分抗關節炎作用機制與抑制NO產生有關，但它們治療RA等慢性炎症疾病與NO的關係尚待研究。
4　問題與展望
4.1　體內檢測NO：由於NO半衰期僅有幾秒鐘，很快代謝或轉化為其他產物。因此，能反映體內NO代謝情況的檢測指標受到廣泛的關注。人體通常只能從尿液、血液或滑膜液中檢測NO水平。NO－2是內源性NO產生的主要標誌性代謝物，但很快氧化生成NO－3，體內後者含量比前者高出100倍左右。因此，檢測體液中NO－2＋NO－3(即NO－2/NO－3)量才可代表NO代謝產物〔2〕。NO－2和NO－3尤其後者易受食物組成的影響。Grabowski等〔8〕認為，患者檢測前一天晚上禁食，其晨尿中NO－3與肌酐比率可排除食物的干擾。
除檢測NO代謝產物外，對其體內轉化產物的檢測亦受到重視。體液中S-NP或硝基化酪氨酸含量，間接反映了NO對組織損傷作用及其強度〔9，27〕。最近Wigand等〔28〕報導，活動期RA患者血清中NG-羥基-L-精氨酸(NG-hydrooxy-L-arginine,L-NHA)含量明顯增高，而非活動期RA血清中L-NHA無明顯改變。L-NHA為NOS代謝產物，除NOS外，尚未發現體內其他來源的L-NHA。若能同步檢測體液中NO代謝或轉化產物以及NOS的代謝產物有助於了解疾病的狀況以及評價藥物的治療作用。
4.2　NO與滑膜細胞凋亡：RA滑膜的高度增生類似腫瘤樣改變，可能與細胞凋亡不足有關。我們發現，SNP可引起兔軟骨細胞凋亡，但未能引起兔滑膜成纖維細胞的凋亡〔12〕。最近Aupperle等〔29〕報導，NO不能誘導RA滑膜成纖維細胞凋亡與其p53基因表達減少有關，這一現象值得深入研究。
4.3　展望：自1987年提出內皮依賴舒張因子為NO之後，NO的基礎與臨床研究進展很快。儘管NO在炎症性關節疾病中的作用還在深入研究，但可以肯定iNOS催化生成NO在這些疾病發病過程中起重要作用。因此，使用選擇性高的iNOS抑制劑或用藥物抑制iNOS蛋白或/和iNOS mRNA的表達可為RA等炎症性關節疾病提供一種新的治療途徑。
一氧化氮與炎症性關節疾病 來自: 免費論文網www.paper800.com 參考文獻
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