一氧化氮及一氧化氮合酶的生理作用与糖尿病视网膜病变的关系

季 华 翟祥娟 季 强 (山东医学高等专科学校，山东 济南 250002)

一氧化氮(NO)广泛分布于生物体各组织中，是一种重要生物信使分子和效应分子，具有多种生理功能〔1〕，NO合成过多或不足或NO合酶(NOS)异常与许多疾病的发生机制有关。本文就内源性NO的生理功能及与糖尿病视网膜病变(DR)发病关系的研究进展作一综述。

1 NO的合成

现已发现机体内多种类型的细胞都产生NO，血管内皮细胞，是生理条件下产生NO最主要的细胞。血管平滑肌细胞(VSMC)、巨噬细胞、血小板吞噬细胞、神经细胞、中性粒细胞、肝细胞等多种细胞也可合成释放少量NO。左旋精氨酸(LArg)是生成NO的前体物质，L-Arg分子内胍基中的氮原子被氧化，生成NO与瓜氨酸，催化这一反应的酶是NOS，NOS为一组同工酶:根据NOS对钙离子(Ca2+)依赖性的差异分为结构性NOS(cNOS)和诱生型NOS(iNOS)两大类，cNOS为NOS的生理存在形式，又分为神经元型(nNOS)和内皮型(eNOS)是Ca2+和钙调素(CaM)依赖性的酶，在生理条件下根据需要合成及释放少量NO，作为一种信号分子参与各种生理过程;诱导性(iNOS)不受细胞内Ca2+/CaM浓度的调节，生理状态下一般不表达，在炎症介质的诱导下表达，催化合成大量NO，其活性可维持数小时至数天，参与自身免疫反应，导致组织细胞损伤〔2，3〕。因此也称为免疫性 NOS。nNOS也称 NOSⅠ，在大脑、外周神经和肾组织中表达。iNOS也称NOSⅡ。存在于VSMC、巨噬细胞、中性粒细胞和心肌细胞中。eNOS也称NOSⅢ，它主要在内皮细胞中表达〔4〕。视网膜结构的各层组织细胞、眼球内的各部分色素组织均有NOS定位依据〔5～7〕。

2 NO的生理作用

2.1 舒张血管平滑肌 血管内皮细胞产生的NO是强大的舒血管物质，可通过弥散或载体转运至VSMC内，激活可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)，生成大量环鸟苷酸(cGMP)，引起血管扩张，降低血管阻力及血压。

2.2 抑制血小板黏附聚集 NO能使血小板可溶性sGC活化，生成CGMP抑制血小板凝集，防止血小板黏附于血管壁，拮抗血栓形成，改善微循环，降低外周阻力。

2.3 抑制血管平滑肌细胞增生 内源性和外源性NO供体药物，均能抑制VSMC增生。Gary等已在体内试验研究证明NO通过CGMP诱导机制抑制VSMC的有丝分裂，从而抑制VSMC的增生和迁移，防止动脉粥样硬化的发生和发展。

2.4 其他作用 在中枢神经系统及视网膜由nNOS产生的NO作为一种神经信息，传递调节神经元的活动。参与气管、肺、内分泌、消化道及男性功能调节。另外由NOS产生的过量的NO参与各种病理过程。导致组织损伤、细胞凋亡、炎症和局部缺血、梗死。

3 NO与PR

DR是糖尿病最常见最严重的眼科微血管并发症，是目前世界上主要致盲眼病之一，慢性高血糖是DR的主要发病原因。葡萄糖自身氧化和糖蛋白的传递作用可产生一种活性氧(ROS)，糖尿病患者高血糖使ROS-NO在视网膜中产生增多。其氧化产物产生细胞毒作用，损伤血管内皮细胞，是糖尿病微血管损伤的主要原因。过量NO超氧化，生成过氧亚硝酸阴离子(ONOO)，ONOO是强氧化剂，可通过细胞毒作用导致细胞损伤及死亡;同时使酪氨酸生成3-硝基酪氨酸(3-NT)损伤组织细胞;它还可破坏DNA双链结构，造成DR。这可能与DR早期病理改变视网膜毛细血管周细胞丧失有关。由于NO在视网膜增多，从而激活超氧化物歧化酶，使具有抗氧化作用的黄嘌呤氧化酶生成减少〔4〕，因而抗自由基防御功能下降，DR组织抗氧化机能处于低下状态，提示氧化损伤在DR发生发展中起重要作用。有研究表明糖尿病患者外周血中NO含量升高，明显高于对照组，特别是早期没有发生DR组，以后又成下降趋势，这说明NO含量与 DR的发生发展均相关〔8〕。Salceda等〔9〕的研究认为糖尿病能诱导视网膜色素上皮细胞NO水平升高，使血-视网膜屏障(BRB)通透性增高，导致BRB破坏，引起DR。研究表明糖尿病早期阶段，NO过量生成，增加视网膜局部血流量及通透性增高，导致血管功能异常。用NO抑制剂可使视网膜血流及血管通透性恢复正常〔10〕。

4 NOS与DR的关系

4.1 eNOS与DR的关系 由eNOS产生的具有生理浓度的NO是维持视网膜正常张力不可缺少的。在高血糖情况下eNOS活性降低，产生NO减少，使血管舒张功能紊乱，局部血流量降低，导致内皮细胞凋亡。血小板聚集、血栓形成，破坏毛细血管结构，促进微动脉瘤形成，视网膜缺氧，血管渗透性增加。同时NO抑制血管平滑肌细胞增殖能力下降，促使新生血管形成，导致增生性视网膜病变，因此增生性视网膜病变可能与糖尿病高血糖致eNOS活性降低、NO减少有关。

4.2 nNOS与DR的关系 nNOS主要存在于大脑，外周神经细胞中，其产生生理浓度的NO参与神经信号的转导和微循环、内分泌的调节，并起神经保护作用〔5，6〕。所以糖尿病致视网膜nNOS活性降低与微血管病变相关。使糖尿病早期阶段，NO不能发挥其神经保护作用，造成视网膜神经细胞功能受损。

4.3 iNOS与DR的关系 iNOS存在于平滑肌细胞，神经胶质细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和心肌细胞中，但以神经胶质细胞和巨噬细胞为主。在正常情况下iNOS不表达，在炎症介质的诱导下表达，糖尿病高血糖时，体内很多组织iNOS表达均增强，其中包括视网膜，可表达于视网膜内皮细胞、周细胞、视网膜神经节细胞、视网膜色素上皮细胞等细胞质中〔11〕。同时也导致糖尿病视网膜神经元胶质细胞凋亡〔12〕。

NO是一种新型的细胞信使分子，同时又是一种血管活性物质，参与机体许多重要生理功能及病理过程，其生成不足或生成过量都会引起相应器官，系统的疾病。它参与了DR的发生发展过程，对眼部血流及神经保护有重要作用，DR内NO的变化，可能是糖尿病高血糖导致iNOS活性增高与eNOS，nNOS活性降低共同作用的结果，因此认为在DR的病理过程中，尤其在疾病早期有效调控NO两种同工酶的活性，对延缓糖尿病视网膜组织损伤和视功能的维持有重要作用。

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