作者：杜捷夫，沈 洪

關鍵詞：一氧化氮

近年來，人們逐漸認識到一種由內皮細胞釋放的血管活性物質可介導血管的舒張反應，這種物質被稱為內皮細胞衍生舒張因子(EDRF)。由于這種物質的半衰期很短，體外不易檢測,因而對它的確切構成一直不甚明了。

1987年，Palmer和Moncada等〔１,２〕分別證實EDRF與一氧化氮（NO）具有相同的屬性，進而證明這種血管內皮細胞衍生舒張因子就是NO。體內血管內皮細胞、血小板、中性粒細胞、巨噬細胞、神經組織在一定刺激下均可產生NO,近年研究表明，NO參與廣泛的生理功能的調節，如血壓調節、外周非腎上腺素能非膽堿能（NANC）神經遞質的傳遞、免疫介導及防御機制等，在急診危重癥患者的發病及治療中具有重要意義。現就有關NO在急診醫學領域的研究加以綜述。

1.NO的生物合成及NO合酶（NOS）

在NOS作用下,左旋精氨酸(L-Arg)在轉化為左旋胍氨酸的過程中生成NO，多種物質可對這一過程產生影響。NO的半衰期很短，約5～10秒，它在體外迅速氧化為NO２－２和NO－３,因而目前直接檢測NO尚有一定難度，多以檢測其代謝產物NO２－２、NO－３來代表NO生成。NO亦可被氧自由基、血紅素及其它含血紅素的蛋白結合加速滅活，而超氧化物歧化酶（SOD）則抑制其滅活。NOS在NO合成過程中起著重要作用。

目前已知NOS有兩種亞型，一種是基礎型NOS(c-NOS)，另一種是誘生型NOS(i-NOS)。c-NOS具有細胞內鈣依賴性，可被Ca２＋及鈣調蛋白激活,通過直接刺激而產生NO。c-NOS廣泛存在于動物的血管內皮細胞、血小板、中性粒細胞、肥大細胞及神經組織中，目前已從動物的腦及內皮細胞中克隆出了c-NOS的基因。i-NOS無鈣依賴性，是在細胞因子如白介素-1(IL-1)、腫瘤壞死因子(TNF)、干擾素-γ(IFN－γ)、內毒素等誘導下由血管平滑肌細胞、巨噬細胞、心肌細胞、內皮細胞、成纖維細胞及上皮細胞產生的，由i-NOS作用產生的NO遠多于由c-NOS作用產生的NO，因而不同濃度NO具有不同的作用。NOS的抑制劑有L-單甲基精氨酸(L-NMMA)、L-硝基精氨酸(L-NOARG)、L-硝基精氨酸甲酯(L-NAME)及L-亞胺基乙基鳥氨酸(L-NIO)，晚近已發現L-硝基精氨酸-P-硝基苯胺(L-NAPNA)具有選擇性抑制腦中NOS生成的作用，而對內皮細胞產生NOS無抑制作用。

2.NO的生理作用及意義

研究表明，NO具有強大的松弛血管平滑肌作用，在緩激肽、乙酰膽堿介導下，NO滲入血管內皮細胞基質并擴散至平滑肌細胞，與細胞膜受體作用，激活鳥苷酸環化酶(sGC)產生環鳥苷酸(cGMP)，從而松弛血管平滑肌，引起血管舒張。已經證實外周NANC神經遞質即是NO，雖然NO的半衰期只有5秒，但由于NO能迅速在細胞間擴散，且神經傳遞的徑路很短，因此NO的半衰期相對于其它經典的神經遞質來說則較長。NO具有高度親脂性，極易通過細胞膜，可直接進入靶細胞。

有人認為cNOS生成的NO可能先與含巰基的載體分子結合或形成硝基硫醇復合物，到達靶細胞后NO從載體釋放并直接擴散至靶細胞內，進入靶細胞的NO與sGC中的Fe結合使之激活，產生cGMP而發揮其生物學效應。已經證實巨噬細胞、中性粒細胞、上皮細胞等均可在細胞因子及內毒素的作用下，由i-NOS催化而合成NO，雖然由c-NOS合成的少量NO有舒張血管、支氣管作用，有助于炎癥的緩解，但由i-NOS合成的大量NO則使呼吸道毛細血管后靜脈漿細胞滲出增多，上皮細胞脫落，功能變性，甚至細胞死亡，從而使炎癥反應加重。

3.NO在急診醫學的應用及進展

3.1NO與支氣管哮喘：

在哮喘發病過程中，淋巴細胞、嗜酸粒細胞、巨噬細胞、肥大細胞、成纖維細胞均參與反應，其病理表現為支氣管多種炎細胞浸潤、基底膜透明變性、上皮細胞損傷脫落等。肥大細胞主要參與哮喘的速發反應，而巨噬細胞、嗜酸粒細胞、中性粒細胞的浸潤導致哮喘遲發反應的發生。試驗表明哮喘患者呼出氣中NO含量較正常人高2～3倍〔3〕；同時其肺中的i-NOS免疫組化染色較非哮喘者明顯增強〔4〕。

研究證實，在哮喘患者血漿及豚鼠哮喘模型血漿、肺組織中NO含量顯著高于對照組[5-7]。提示在哮喘發病中由于i-NOS合成增加而使誘生性NO生成增多。

在哮喘發病機制中，NO具有自相矛盾的雙重作用，一方面可舒張肺血管、支氣管平滑肌，使哮喘癥狀減輕；

另一方面大量NO合成則使其毒性作用加強，哮喘不僅不能緩解，反而加重。由于NO的這種特性及其在哮喘發病中的特殊作用，用吸入小劑量NO或抑制誘生型NOS催化作用使NO生成減少來治療哮喘已成為一種新的設想。

由于i-NOS催化產生的大量NO使炎癥反應加重，如能找到一種有效的選擇性抑制i-NOS合成的物質，可能有助于哮喘的治療。目前已知的NOS抑制劑L-NMMA、L-NAME和L-NIO等均為非特異性抑制劑，在抑制i-NOS的同時也抑制c-NOS。我們的研究證實，糖皮質激素可抑制哮喘患者及模型豚鼠體內NO的產生〔5，6〕。

Rodomski等〔８〕發現糖皮質激素類藥物對i-NOS有選擇性抑制作用，而對c-NOS無此作用，提示糖皮質激素還可能通過選擇性抑制體內i-NOS合成來控制哮喘。研究發現〔９〕，胍氨酸對i-NOS較其對c-NOS的抑制作用強10～100倍。這也為治療哮喘藥物的發現提供了思路。

3.2NO與急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)：炎癥細胞浸潤和激活是引起ARDS的確切機制。實驗表明，在由IgG免疫復合體所誘發的ARDS中，中性粒細胞起重要作用；而IgA免疫復合體所誘發的ARDS則是巨噬細胞依賴性的，但二者均是氧自由基和NO依賴性的。

近年來隨著對NO在體內作用研究的不斷深入，逐漸認識到NO有一未配對電子并具有順磁性，極易與Ｏ２結合形成超氧化氮陰離子（peroxynitriteanion，NO）。NO在酸性條件下分解為NO２和OH,NO及其反應中間產物NOH是極強的氧化劑，可導致脂質過氧化和巰基氧化，從而產生細胞毒性作用〔１０〕。此時除氧自由基本身的毒性作用外，其與NO的反應產物NO可進一步造成支氣管肺損傷。損傷的途徑可能為：①脂質過氧化作用造成生物膜包括細胞器膜損傷。丙二醛(MDA)可與細胞器膜成分發生交聯、聚合，改變膜的性質，還可與DNA、RNA堿基交聯，產生細胞毒性作用。②脂質過氧化物和Ｏ２抑制內皮細胞功能，引起肺血管舒縮障礙。③花生四烯酸代謝產物增多，加劇炎癥反應。④NO的強烈細胞毒作用。

ARDS時，肺動脈壓（PAP）升高是引起肺水腫和右心室功能不全的主要因素，降低已升高的PAP及肺血管阻力（PVR）是重要的治療手段。有報道對重癥ARDS患者吸入低濃度的NO可使ARDS患者平均肺動脈壓下降，明顯提高氧分壓，降低生理死腔氣體容積/潮氣容積〔１１〕。因而吸入NO被譽為治療重癥ARDS的新療法。

3.3NO與休克：

在內毒素休克早期，由于內毒素引起體內兒茶酚胺、5-羥色胺、血管緊張素的增加，使內皮細胞的c-NOS被激活，產生NO，導致血管對去甲腎上腺素的收縮反應降低和急性血壓下降；而在休克晚期，在急性血壓下降部分恢復后，血壓的繼續下降可能與內毒素引起的血小板激活因子（PAF）、IL-1等誘發血管平滑肌細胞的i-NOS使NO產生增多有關，因而NO產生水平與預后及病死率密切相關，用NOS的抑制劑L-NMMA治療休克，具有較好療效〔１２〕。這為內毒素引起的休克治療展示了前景，同時由于腎上腺皮質激素可降低休克的病死率，可能與其抑制NOS的活性，減輕血管內皮的損傷，從而阻止休克、彌散性血管內凝血(DIC)的發生和發展有關。

3.4NO與腦血管梗死：

NO在神經系統中具有下列生理功能：

（1）調節神經介質的釋放；

（2）由腦血管內皮和腦血管外膜自主神經釋放的NO調節大腦的血流量；

（3）通過神經元中NOS的激活而產生NO，影響大腦中的小動脈，從而調節大腦血流量。腦血管梗死時，多種興奮性氨基酸釋放到細胞外間隙中，刺激N-甲基-D-天門冬氨酸受體，使細胞外的鈣離子進入神經元內，激活NOS，使神經元產生和釋放的NO增多。局灶性腦缺血時，腦內也產生大量的NO。NO與O２反應，形成NO造成腦損害。動物實驗表明，如果在動物腦缺血前給予SOD，可顯著減少腦組織的梗死體積。但過量的NOS抑制劑也可抑制腦血管內皮的NOS活性，使內皮細胞產生的NO減少，阻礙了腦血管擴張，并減少了對血小板粘附抑制作用，反而加重腦損傷。



4.NO的臨床應用

如前所述，目前臨床應用NO主要是采用吸入NO的方法來治療患者〔13〕。吸入前，NO氣體應與N2預混成(100～1000)×１０－１２mol/L的濃度貯于鋼瓶中，使用前盡量縮短NO與O2的接觸時間，以減少NO２的生成，新鮮的Na2CO3可吸收NO２，使其濃度降低。NO具有高度親脂性，吸入NO不僅可直接到達肺泡產生血管舒張作用，而且可穿過支氣管上皮屏障，到達支氣管平滑肌從而使其舒張。

Dupuy等〔１４〕的研究證實，對乙酰甲膽堿誘發的支氣管痙攣豚鼠吸入（5～300）×１０－１２mol/L的NO，其氣道痙攣可以逆轉，并具有劑量依賴性。進一步的研究表明，霧化吸入可釋放NO的S-硝基-N-甲基青霉胺也可使氣道阻力下降。

Foubert等〔１５〕給哮喘和慢性阻塞性肺疾患(COPD)患者及健康對照組吸入80×１０－１２mol/L的NO，發現哮喘組氣道反應性降低，而COPD組及健康對照組則無此發現。上述研究雖表明吸入NO有舒張支氣管和降低氣道阻力作用，但吸入高濃度NO則可產生毒性反應。這主要因為NO可與氧結合形成二氧化氮（NO２），后者有很強毒性作用。實驗表明NO２濃度>50×１０－１２mol/L可立即引起肺水腫；如果NO>5000×１０－１２mol/L時，NO還可與血紅蛋白迅速結合形成高鐵血紅蛋白血癥，并使表面活性物質失活引起嚴重肺水腫。吸入低濃度（<50×１０－１２mol/L）NO幾乎無毒性反應，當吸入濃度<10×１０－１２mol/L時，血紅蛋白與NO結合者占0.13%，所形成的高鐵血紅蛋白占0.2%。給兔吸入43×１０－１２mol/L的NO和3.6×１０－１２mol/L的NO２(連續6日)后，光鏡下未見肺水腫；

給小鼠吸入10×１０－１２mol/L的NO，6個月后未見高鐵血紅蛋白含量升高，但可見脾臟增大和膽紅素輕度增高。因此美國職業安全健康署規定工作時NO濃度應低于25×１０－１２mol/L，目前治療患者時推薦吸入NO濃度應<50×１０－１２mol/L。

5.結論與展望

綜上所述，NO是一種重要的病理生理因子，由于NO的兩面性作用使其在急危重癥疾病的發病及治療中具有重要意義，因而越來越受到重視。低濃度NO具有對血管、支氣管平滑肌的舒張作用，高濃度NO具有細胞毒性作用，表現為與血紅蛋白結合生成高鐵血紅蛋白血癥及使肺泡表面物質失活，細胞功能變性壞死，DNA脫氨基等。目前在NO研究中仍有許多問題需要解決，如：

(1)一定濃度的NO具有舒張血管、支氣管平滑肌作用，高濃度則產生組織及細胞毒性作用，在治療中，如何使吸入NO濃度達到最有效最安全的濃度，摒除其毒性作用。

(2)如何尋找一種選擇性抑制i-NOS的物質，使體內NO產生適量并發揮生理作用。

(3)闡明NO與疾病發病過程中炎

細胞介質和細胞因子之間的關系，確定NO在發病機制中的地位。相信隨著對NO研究的不斷進展，這些問題會逐步得到解決，從而為急診醫學領域的急危重癥疾病的研究和預防治療提供新的思路。

參考文獻

〔１〕Palmer R M J,Ferrige A G,Mocada S.Nitric oxide release accounts for the biological ac tivity of endothelium relaxing factor.Nature,1987,327:524-530

〔２〕Moncada S,Palmer R M J,Higgs E A.Nitric oxide:physiology,pathophysiology a nd pharmacology.Pharmacol Rev，1991,43:109-112

〔３〕Barnes P J.Neural mechanism in asthma.Br Med Bull,1992,48:149-157

〔４〕Forsterman U,Schmid H,Pollock J S,et al.Isoforms of nitric oxide synth ase:characterization and purification from different cell type.Biochem Pharmacol,1991,102:91-96

〔５〕杜捷夫，崔德健，田東華，等．一氧化氮在哮喘發病機制中的作用．中華結核和呼吸 雜志，1997，20：153-156

〔６〕杜捷夫，崔德健，郭英江，等．哮喘病人及豚鼠模型血漿和肺組織中一氧化氮的研究 ．中華內科雜志，1997，36：825-826

〔７〕陳復輝，韓守信，吳曉梅，等 ．支氣管哮喘血漿一氧化氮含量變化及其臨床意義．中國危重病急救醫學，1999，11(2)：125

〔８〕Rodomski M W,Palmer P M J,Moncada S.Glucocorticoid inhibit the expression of an inducible,but not the constitutive,nitric oxide synthase in vascular endot helial cells.Proc Natl Acad Sci USA,1990,87:10043-10046

〔９〕Stephen J L,James R W,Wilkinson G M,et al.Differential in vitroregula tion by glucocorticoids of monocyte-derived cytokine generationin gl ucocorticoid resistant bronchial asthma.Am Rev Respir Dis,1993,147:690-696

〔１０〕Jorens P J,Van Overeld F J,Bult H,et al.L-Arginine dependent production of nitrigen oxide by rat pulmonary macro phages.EurJ Pharmacol,1991,200:205-210

〔１１〕蔣志彬，劉勵軍，王英，等．一氧化氮吸入對感染性休克并發急性呼吸窘迫綜合征 患者氧合功能的作用及血流動力學的安全性研究．中國危重病急救醫學，2000，12(9)：549-551

〔１２〕謝平初，陸家齊，孫大銘，等．豬內毒素休克外周與內臟微循環灌注的動態變化． 中國危重病急救醫學，1999，11(12)：718-720

〔13〕Anthony F M,Benjamin G,Dieter K,et al.Expired nitric oxide levels duri ng treatment of acute asthma.Am J Respir Dis Crit Care Med,1995,152:800-805

〔１４〕Dupuy P M,Shore S A,Drazen J M,et al.Bronchodilator actionof inhal ed nitric oxide in guinea pigs.J Chin Invest,1992,90:421-425

〔１５〕Foubert L,Fleming B,Latimer R,et al.Safety guideline for use of nitr ic oxide.Lancet,1992,339:1615-1616