一氧化氮的生物学特性和作用
作者：肖学艺 吕国蔚
单位：首都医科大学神经生物学教研室
关键词：
首都医科大学学报990435
一氧化氮(NO)是一种普通的气体物质，近年来以其广泛而重要的生物学作用成为研究热点，1992年曾被Science杂志评为“明星分子”。研究表明，NO具有第二信使和神经递质的功能，广泛参与体内一系列生理功能的调节，在心血管系统、神经系统、炎症和免疫中发挥作用；其产生或释放过多亦会直接导致神经毒性，参与种种疾病状态和功能失调的病理生理过程。
1 NO研究的起源
首先，NO作为内皮源性舒张因子(EDRF)的研究。早在70年代末，人们就发现NO作为扩血管物质硝酸甘油及其他硝基化合物的活性代谢产物，是通过激活可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)、刺激cGMP形成而发挥作用的。1980年，Furchgott和Zawadzki发现许多血管扩张剂可使血管内皮细胞释放EDRF，通过cGMP水平升高而达到舒血管效应[1]。1987年，Palmer证实内皮细胞能合成NO并与EDRF具有相同的化学特性[2]。同年，Moncada等采用不同方法同时检测NO和EDRF，最后肯定EDRF的化学本质即为NO[2]。
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其次，NO作为神经递质的研究。NO与某些神经递质(如肽类)一样，参与体内与突触传递无关的多种生物过程。80年代初，最先发现巨噬细胞产生的NO可杀死肿瘤细胞和真菌。研究表明，硝基化物是内源产生的。由于在巨噬细胞基因缺陷鼠的尿中未能检测到硝基化物，巨噬细胞被证明为NO的一种来源。巨噬细胞硝基产量依赖外源精氨酸(L-精氨酸)，因而决定了这些细胞中NO合酶(NOS)的特性[3]。
随后，NO在神经系统的重要功能也逐渐被揭示。1988年，Garthwaite首先发现小脑神经元上N-甲基-D-门冬氨酸(NMDA)受体被激活后，会释放一种NO样因子，提出NO有可能在中枢神经系统(CNS)具有信使功能[4]。此后研究迅速发展。NO在突触传递中发挥作用的确切证据是：兴奋性递质谷氨酸(Glu)的NMDA受体被激活后，能刺激NO生成；NOS抑制剂可对抗这一过程及脑切片上NMDA引起的cGMP升高效应。NO是一种新的神经元介质。
, 百拇医药 2 NO的生物合成：L-精氨酸-NO途径
NO是一种非常特殊的小分子，结构简单又极不稳定，易扩散，反应性强，生物半衰期仅5 s左右。体内NO的生物合成过程：在NOS催化下，L-精氨酸氧化产生瓜氨酸并释放NO[5]。该反应需还原型辅酶Ⅱ(NADPH)、黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)以及四氢生物喋呤(BH4)等因子参与完成。生成的NO可被氧自由基、血红蛋白、氢醌等迅速灭活。在有氧条件下，硝酸盐(NO3-)和亚硝酸盐(NO2-)是NO主要而稳定的代谢产物，是NO在细胞中失活的典型途径。因为NO与氧的反应活性极高，所以细胞不需要酶机制清除NO。NO分子的高度活性，同样意味着其生物学效应在很大程度上直接依赖于在细胞中的生成量及介导的环境。
目前证实，哺乳类体内L-精氨酸-NO途径存在于多种组织和细胞，如血管内皮细胞、血小板、神经系统、内分泌腺、某些肿瘤细胞以及心、肝、脾、肺、肠等部位[6]。
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作为一种新型的信使分子，NO可能是一种最不典型的神经递质，其与经典递质在结构、结合、储存与释放等方面均有显著不同。NO为简单的自由基气体，很易形成共价键，不像其他递质产生并储存于突触前末端的囊泡之中，而是在需要时迅速合成并扩散至靶细胞[7]。原则上，NO能从产生部位扩散到许多不同的组织成分(神经元、胶质和血管等)，而不必在解剖位置上一定与之紧密相邻。与多数神经递质和细胞表面特异性受体结合的特性不同，NO与靶细胞直接作用，是和细胞内蛋白形成共价键连接。可能存在相当大数量的这种靶位，其中最具代表性的是sGC，其血红素基团是NO最敏感和最重要的活性部位。NO失活亦可能远离其作用部位，与超氧化物等小分子和大分子蛋白共价结合可致突触间隙中的NO失活。
3 NOS及其抑制剂
NO生物合成的关键因素是NOS。NO的活泼特性决定了其作用与NOS密切相关。1991年Bredt从大鼠脑中成功克隆出NOS cDNA后，NOS分子生物学进展迅速。目前多种动物及人类的NOS已纯化和克隆[8]。
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NOS是一种还原型黄素酶，有多种异构体，不同组织间NOS生物活性存在差异。常用的分类方法是根据编码基因将NOS分为3种同工酶，其中脑型(也称神经型，nNOS)和内皮细胞型(eNOS)属于原生型NOS(cNOS)，第3种即诱生型(iNOS)，均已被克隆和测序，其相对分子质量为13～16万[9]。这3种同工酶均是存在于胞浆中的NADPH依赖性双加氧酶，与细胞色素P450(CPR)在氨基酸序列上高度同源，结构非常相似，均有NADPH、FMN、FAD的识别位点和磷酸化位点，需NADPH和BH4作为重要的辅助因子。
cNOS以静止态存在于血管内皮细胞、血小板和神经组织中，可被相应激动剂迅速激活，但活力持续很短，作用迅速而短暂(数秒至数小时)，仅引起NO短时间释放，且完全依赖Ca2+和钙调蛋白(CaM)，不受糖皮质激素影响[5]。nNOS除定位于中枢神经元外，还有外周非肾上腺素能非胆碱能(NANC)神经元、骨骼肌、胰岛细胞、肾致密斑细胞和某些上皮细胞[8]；eNOS表达则限于大多数器官和组织的血管内皮细胞，但免疫组化研究亦发现肾小管上皮细胞和海马CA1区神经元亦有eNOS分布[10]。由于促使NO产生的刺激因素不引起新生酶蛋白的合成，故认为cNOS是结构性、原生性的。
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iNOS在正常生理情况下一般不表达，只有在内毒素脂多糖(LPS)和某些细胞因子诱导某些细胞后才生成，并涉及基因转录、蛋白质合成等过程，故需数小时才显示活力，但一经产生即可持续较长时间，作用缓慢而持久(数小时至数天)，能引起NO的长时间释放，且不依赖Ca2+及CaM，糖皮质激素能抑制其诱导过程，可被L-精氨酸类似物抑制[8]。有诱生能力的细胞为数甚多，如巨噬细胞、肝细胞、肿瘤细胞、成纤维细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞、关节软骨细胞、胰岛细胞、胃肠粘膜细胞、中性粒细胞等免疫细胞和组织细胞中[8]。
通常认为，iNOS，而不是cNOS，能够产生大量NO以导致组织损伤或细胞死亡。然而，在某些情况下，如组织缺血/再灌后，细胞内Ca2+持续大量升高，可能导致cNOS产生足以引起细胞毒性的NO。值得注意的是，CNS中的兴奋性氨基酸(EAA)如谷氨酸可与NMDA受体结合，导致Ca2+通道开放，激活cNOS，催化L-精氨酸-NO途径产生NO。内皮细胞和神经细胞等含有cNOS的细胞在接受病理刺激时亦能产生iNOS[5]。新近研究表明，nNOS定义为cNOS并非十分确切，尤其是神经损伤后nNOS表现新的合成更是有力说明[11]。
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由于NO在正常生理条件下的多重作用，需要找到一种安全地减少NO诱导作用、毒性又最小的选择性抑制剂。已知众多辅助因子和修饰基因调节NOS作用，因而NOS抑制剂可从种种不同途径来设计[9]。例如：利用L-精氨酸、NADPH、黄素、BH4竞争物与酶结合，控制血红素基团，抑制巯基功能，干扰Ca2+流入细胞与CaM结合等等。
其中最大且最有应用前景的一类是L-精氨酸类似物，多为Nw-单取代谢L-精氨酸类似物。凡是能被NOS选择性抑制剂影响的生物现象可被推测为NO介导和(或)NOS依赖[9]。原因在于：虽然在离体实验中其他途径与L-精氨酸类似物有类似作用，但在体实验证明，这些其他途径亦产生非特异性作用而不适于实际应用。此外，在需要参照物对照实验时，L-精氨酸类似物作为NOS抑制剂又具有独特之处，一般可采用前述生物现象不受抑制剂的D-镜像异构体影响及可被过量L-精氨酸逆转来证明[9]。可见，为了获得更大的功能特异性，有理由重视NOS底物的类似物的开发研究。
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4 NO的生物学作用
NO已成为一种非常重要的生理和病理因子，在神经、心血管、呼吸、消化、内分泌等系统及免疫和炎症反应中发挥重要作用，且具有神奇的双重功能[12]。一方面，NO可由哺乳类动物细胞以适当的量和速度产生，在宿主免疫防御、神经传递和血管调节等正常生理过程中充当重要的信使分子。而另一方面，过量和失调的NO合成则导致细胞损伤甚至死亡，参与一系列病理生理过程，如许多致命性和消耗性疾病。
心血管系统：血管内皮在某种意义上可视作内分泌腺[13]，其主要功能是阻止血小板及其他血细胞的粘着与聚集，使血管处于扩张状态，以维持血液流动。NO是内皮释放的最重要物质。内源性NO、NOS及其抑制剂是一个调节血压的独立体系。内皮维持血压和血流的自分泌作用若发生障碍，会导致心血管疾患。高血压患者多有L-精氨酸-NO途径异常，合成NO的前体不足可能是原因之一，L-精氨酸可望用于防治。近年研究表明，钙通道阻滞剂、硝基类化合物等心血管药物，亦部分通过L-精氨酸-NO途径来发挥药理作用。
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呼吸系统：NO是存在于肺中的一种生理性介质[14]。肺上皮及其他肺细胞均有NOS，表明NOS是神经依赖性支气管扩张的介质。NO释出减少亦被认为是缺氧性肺血管收缩(HPV)的机制之一；应用吸入NO治疗成人呼吸窘迫综合征(ARDS)可减慢HPV，但不致引起血流的重新分布。NO作为支气管扩张剂的主要依据是其增加sGC活性，升高cGMP水平。NO具有NANC神经的传递功能，在调节气道功能方面具有重要意义，并涉及气道疾病的病理生理过程。新型NO供体可增加NO释放及阻抑iNOS合成NO，从而开辟一种新的治疗途径。
消化系统：NOS分布在胃及肠系膜神经丛、粘膜及神经轴突处，表明NO在调节胃肠运动中起重要作用[5]。NO释放与适应性胃扩张和肠蠕动有关，NO产生过多与肠道炎症的粘膜损害有关，但研究又证实NO对胃肠道粘膜有保护作用。肝硬化患者NO合成增加，认为与其动力学改变有关；NO对肝细胞有保护作用，但机制不清；NO可松弛食道下端括约肌，降低门脉压，故可望用于治疗肝硬化门脉高压。
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内分泌系统：一系列研究提示：NO可介导ACTH对醛固酮的作用、肾素分泌、垂体催乳素(PRL)释出及IL-1β的刺激作用，并在控制下丘脑肽类激素和脑垂体前叶促卵泡激素(FSH)分泌中具有重要作用。另外，雌激素可介导NOS，NO还与胰岛素释出及骨疾病发病与治疗有关。
神经系统：大鼠体内NOS免疫组化定位研究证明，神经系统(主要是神经细胞)是哺乳动物体内内源性NO合成的重要场所[12]。NO作为特殊的神经活性物质，在外周神经系统充当NANC神经元介质，而在中枢神经系统则发挥神经递质或调质样作用。
NO可能直接或间接参与神经系统功能的方方面面，其作用有双重性，低水平时增强、介导及保护神经元活性，对人体有益；高水平失控时则具有神经毒性，杀伤各种细胞，导致组织损伤[12]。因而，除了引人注目的神经信使功能外，NO还可能与病理状态下神经元损伤有密切关系。对正常动物的研究与体外研究所得结果均表明，外源性或内源性过量产生或释放的NO具有神经毒性，尤其是在NO介导EAA作用的过程中[15]。
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免疫与炎症：非特异性免疫时多伴有NOS的诱导，这种普遍现象不仅涉及网状内皮系统，也与非网状内皮系统有关。肺及肝脏在循环中占重要地位，因而在NO依赖的非特异性免疫反应中尤为重要。NO对移植物的排斥有抑制作用，表明NO与特异性反应亦有关[12]。已经证明内源性NO是巨噬细胞发挥杀伤靶细胞效应的信使分子。
NO在急、慢性炎症中起一定作用，NO的来源尚不清楚，可能来自血管、中性粒细胞及巨噬细胞。过量NO可能是败血症病情发展、ARDS或多器官功能衰竭、致死性休克等病程中的重要介质。NO产生水平与病情预后及病死率密切相关，因而NOS抑制剂的治疗作用显示出新的前景[13]。
展望：NO作为一种特殊的生物活性介质，究竟有益于机体功能抑或充当损害细胞和组织的杀手分子还有待进一步探索；对于iNOS或cNOS的抑制虽然可以利用大量化学物质来达到，但这些对策和措施能否具有临床治疗价值还需要更多工作去探讨。因而有必要进一步了解机体中NO的保护性或毒性作用，寻求新的治疗策略。
, 百拇医药
参考文献
1 Furchgott R F, Zawadzki J V. The obligatory role endothelial cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine. Nature, 1980, 288:373～376
2 Palmer R M J, Ferrige A G, Moncada S. Nitric oxide release accounts for the biological activity of endothelium-derived relaxing factor. Nature, 1987, 327:524～526
3 McCall T, Vallance P. Nitric oxide takes centre-stage with newly defined roles. TIPS, 1992, 13(1):1
, 百拇医药
4 Garthwaite J, Charles S L, Chess-William R. Endothelium-derived elaxing factor release on action of NMDA receptors suggests role as intercellular messenger in the brain. Nature, 1988,336:385～388
5 Bredt D S, Snyder S H. Nitric oxide: A physiologic messenger molecule. Annu Rev Biochem, 1994, 63:175～195
6 Fukuto J M, Chaudhuri G. Inhibition of constitutive and inducible NOS: Potential selective inhibition. Annu Rev Pharmacol Toxicol, 1995, 35:165～194
, 百拇医药
7 Garthwaite J, Boulton C J. Nitric oxide signaling in CNS. Annu Rev Physiol, 1995, 57:683～706
8 Nathan C, Xie Q W. Regulation of biosynthesis of nitric oxide. J Biol Chem, 1994, 269:13725～13728
9 Griffith O W, Stuehr D J. NOS: Properties and catalytic mechanism. Annu Rev Physiol, 1995, 57:707～736
10 O′Dell T J, Huang P L, Dwason T M, et al. Endothelium NOS and the blockade of LTP by NOS inhibitors in mice lacking neural NOS. Science, 1994, 265:542～546
, 百拇医药
11 Wu W. nNOS is induced in spinal neurons by traumatic injury. Neuroscience, 1994, 61:719～726
12 Gross S S, Wolin M S. Nitric oxide: Pathophysiological mechanisms. Annu Rev Phsiol, 1995, 57:737～769
13 Van Dissel J T, Groeneveld P H P, Bart M, et al. Nitric oxide: A predictor of morbidity in postoperative patients? Lancet, 1994, 343(8909):1579
14 Jorens P G, Vermeire P A, Herman A G. L-arginine-dependent NOS: A new metabolic pathway in the lung and airways. Eur Respir J, 1993, 6(2):258
15 Vincent S R. Nitric oxide: A radical neurotransmitter in CNS. Prog Neurobiology, 1994, 42:129～160
收稿日期：1998-08-06, 百拇医药
单位：首都医科大学神经生物学教研室
关键词：
首都医科大学学报990435
一氧化氮(NO)是一种普通的气体物质，近年来以其广泛而重要的生物学作用成为研究热点，1992年曾被Science杂志评为“明星分子”。研究表明，NO具有第二信使和神经递质的功能，广泛参与体内一系列生理功能的调节，在心血管系统、神经系统、炎症和免疫中发挥作用；其产生或释放过多亦会直接导致神经毒性，参与种种疾病状态和功能失调的病理生理过程。
1 NO研究的起源
首先，NO作为内皮源性舒张因子(EDRF)的研究。早在70年代末，人们就发现NO作为扩血管物质硝酸甘油及其他硝基化合物的活性代谢产物，是通过激活可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)、刺激cGMP形成而发挥作用的。1980年，Furchgott和Zawadzki发现许多血管扩张剂可使血管内皮细胞释放EDRF，通过cGMP水平升高而达到舒血管效应[1]。1987年，Palmer证实内皮细胞能合成NO并与EDRF具有相同的化学特性[2]。同年，Moncada等采用不同方法同时检测NO和EDRF，最后肯定EDRF的化学本质即为NO[2]。
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其次，NO作为神经递质的研究。NO与某些神经递质(如肽类)一样，参与体内与突触传递无关的多种生物过程。80年代初，最先发现巨噬细胞产生的NO可杀死肿瘤细胞和真菌。研究表明，硝基化物是内源产生的。由于在巨噬细胞基因缺陷鼠的尿中未能检测到硝基化物，巨噬细胞被证明为NO的一种来源。巨噬细胞硝基产量依赖外源精氨酸(L-精氨酸)，因而决定了这些细胞中NO合酶(NOS)的特性[3]。
随后，NO在神经系统的重要功能也逐渐被揭示。1988年，Garthwaite首先发现小脑神经元上N-甲基-D-门冬氨酸(NMDA)受体被激活后，会释放一种NO样因子，提出NO有可能在中枢神经系统(CNS)具有信使功能[4]。此后研究迅速发展。NO在突触传递中发挥作用的确切证据是：兴奋性递质谷氨酸(Glu)的NMDA受体被激活后，能刺激NO生成；NOS抑制剂可对抗这一过程及脑切片上NMDA引起的cGMP升高效应。NO是一种新的神经元介质。
, 百拇医药 2 NO的生物合成：L-精氨酸-NO途径
NO是一种非常特殊的小分子，结构简单又极不稳定，易扩散，反应性强，生物半衰期仅5 s左右。体内NO的生物合成过程：在NOS催化下，L-精氨酸氧化产生瓜氨酸并释放NO[5]。该反应需还原型辅酶Ⅱ(NADPH)、黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)以及四氢生物喋呤(BH4)等因子参与完成。生成的NO可被氧自由基、血红蛋白、氢醌等迅速灭活。在有氧条件下，硝酸盐(NO3-)和亚硝酸盐(NO2-)是NO主要而稳定的代谢产物，是NO在细胞中失活的典型途径。因为NO与氧的反应活性极高，所以细胞不需要酶机制清除NO。NO分子的高度活性，同样意味着其生物学效应在很大程度上直接依赖于在细胞中的生成量及介导的环境。
目前证实，哺乳类体内L-精氨酸-NO途径存在于多种组织和细胞，如血管内皮细胞、血小板、神经系统、内分泌腺、某些肿瘤细胞以及心、肝、脾、肺、肠等部位[6]。
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作为一种新型的信使分子，NO可能是一种最不典型的神经递质，其与经典递质在结构、结合、储存与释放等方面均有显著不同。NO为简单的自由基气体，很易形成共价键，不像其他递质产生并储存于突触前末端的囊泡之中，而是在需要时迅速合成并扩散至靶细胞[7]。原则上，NO能从产生部位扩散到许多不同的组织成分(神经元、胶质和血管等)，而不必在解剖位置上一定与之紧密相邻。与多数神经递质和细胞表面特异性受体结合的特性不同，NO与靶细胞直接作用，是和细胞内蛋白形成共价键连接。可能存在相当大数量的这种靶位，其中最具代表性的是sGC，其血红素基团是NO最敏感和最重要的活性部位。NO失活亦可能远离其作用部位，与超氧化物等小分子和大分子蛋白共价结合可致突触间隙中的NO失活。
3 NOS及其抑制剂
NO生物合成的关键因素是NOS。NO的活泼特性决定了其作用与NOS密切相关。1991年Bredt从大鼠脑中成功克隆出NOS cDNA后，NOS分子生物学进展迅速。目前多种动物及人类的NOS已纯化和克隆[8]。
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NOS是一种还原型黄素酶，有多种异构体，不同组织间NOS生物活性存在差异。常用的分类方法是根据编码基因将NOS分为3种同工酶，其中脑型(也称神经型，nNOS)和内皮细胞型(eNOS)属于原生型NOS(cNOS)，第3种即诱生型(iNOS)，均已被克隆和测序，其相对分子质量为13～16万[9]。这3种同工酶均是存在于胞浆中的NADPH依赖性双加氧酶，与细胞色素P450(CPR)在氨基酸序列上高度同源，结构非常相似，均有NADPH、FMN、FAD的识别位点和磷酸化位点，需NADPH和BH4作为重要的辅助因子。
cNOS以静止态存在于血管内皮细胞、血小板和神经组织中，可被相应激动剂迅速激活，但活力持续很短，作用迅速而短暂(数秒至数小时)，仅引起NO短时间释放，且完全依赖Ca2+和钙调蛋白(CaM)，不受糖皮质激素影响[5]。nNOS除定位于中枢神经元外，还有外周非肾上腺素能非胆碱能(NANC)神经元、骨骼肌、胰岛细胞、肾致密斑细胞和某些上皮细胞[8]；eNOS表达则限于大多数器官和组织的血管内皮细胞，但免疫组化研究亦发现肾小管上皮细胞和海马CA1区神经元亦有eNOS分布[10]。由于促使NO产生的刺激因素不引起新生酶蛋白的合成，故认为cNOS是结构性、原生性的。
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iNOS在正常生理情况下一般不表达，只有在内毒素脂多糖(LPS)和某些细胞因子诱导某些细胞后才生成，并涉及基因转录、蛋白质合成等过程，故需数小时才显示活力，但一经产生即可持续较长时间，作用缓慢而持久(数小时至数天)，能引起NO的长时间释放，且不依赖Ca2+及CaM，糖皮质激素能抑制其诱导过程，可被L-精氨酸类似物抑制[8]。有诱生能力的细胞为数甚多，如巨噬细胞、肝细胞、肿瘤细胞、成纤维细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞、关节软骨细胞、胰岛细胞、胃肠粘膜细胞、中性粒细胞等免疫细胞和组织细胞中[8]。
通常认为，iNOS，而不是cNOS，能够产生大量NO以导致组织损伤或细胞死亡。然而，在某些情况下，如组织缺血/再灌后，细胞内Ca2+持续大量升高，可能导致cNOS产生足以引起细胞毒性的NO。值得注意的是，CNS中的兴奋性氨基酸(EAA)如谷氨酸可与NMDA受体结合，导致Ca2+通道开放，激活cNOS，催化L-精氨酸-NO途径产生NO。内皮细胞和神经细胞等含有cNOS的细胞在接受病理刺激时亦能产生iNOS[5]。新近研究表明，nNOS定义为cNOS并非十分确切，尤其是神经损伤后nNOS表现新的合成更是有力说明[11]。
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由于NO在正常生理条件下的多重作用，需要找到一种安全地减少NO诱导作用、毒性又最小的选择性抑制剂。已知众多辅助因子和修饰基因调节NOS作用，因而NOS抑制剂可从种种不同途径来设计[9]。例如：利用L-精氨酸、NADPH、黄素、BH4竞争物与酶结合，控制血红素基团，抑制巯基功能，干扰Ca2+流入细胞与CaM结合等等。
其中最大且最有应用前景的一类是L-精氨酸类似物，多为Nw-单取代谢L-精氨酸类似物。凡是能被NOS选择性抑制剂影响的生物现象可被推测为NO介导和(或)NOS依赖[9]。原因在于：虽然在离体实验中其他途径与L-精氨酸类似物有类似作用，但在体实验证明，这些其他途径亦产生非特异性作用而不适于实际应用。此外，在需要参照物对照实验时，L-精氨酸类似物作为NOS抑制剂又具有独特之处，一般可采用前述生物现象不受抑制剂的D-镜像异构体影响及可被过量L-精氨酸逆转来证明[9]。可见，为了获得更大的功能特异性，有理由重视NOS底物的类似物的开发研究。
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4 NO的生物学作用
NO已成为一种非常重要的生理和病理因子，在神经、心血管、呼吸、消化、内分泌等系统及免疫和炎症反应中发挥重要作用，且具有神奇的双重功能[12]。一方面，NO可由哺乳类动物细胞以适当的量和速度产生，在宿主免疫防御、神经传递和血管调节等正常生理过程中充当重要的信使分子。而另一方面，过量和失调的NO合成则导致细胞损伤甚至死亡，参与一系列病理生理过程，如许多致命性和消耗性疾病。
心血管系统：血管内皮在某种意义上可视作内分泌腺[13]，其主要功能是阻止血小板及其他血细胞的粘着与聚集，使血管处于扩张状态，以维持血液流动。NO是内皮释放的最重要物质。内源性NO、NOS及其抑制剂是一个调节血压的独立体系。内皮维持血压和血流的自分泌作用若发生障碍，会导致心血管疾患。高血压患者多有L-精氨酸-NO途径异常，合成NO的前体不足可能是原因之一，L-精氨酸可望用于防治。近年研究表明，钙通道阻滞剂、硝基类化合物等心血管药物，亦部分通过L-精氨酸-NO途径来发挥药理作用。
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呼吸系统：NO是存在于肺中的一种生理性介质[14]。肺上皮及其他肺细胞均有NOS，表明NOS是神经依赖性支气管扩张的介质。NO释出减少亦被认为是缺氧性肺血管收缩(HPV)的机制之一；应用吸入NO治疗成人呼吸窘迫综合征(ARDS)可减慢HPV，但不致引起血流的重新分布。NO作为支气管扩张剂的主要依据是其增加sGC活性，升高cGMP水平。NO具有NANC神经的传递功能，在调节气道功能方面具有重要意义，并涉及气道疾病的病理生理过程。新型NO供体可增加NO释放及阻抑iNOS合成NO，从而开辟一种新的治疗途径。
消化系统：NOS分布在胃及肠系膜神经丛、粘膜及神经轴突处，表明NO在调节胃肠运动中起重要作用[5]。NO释放与适应性胃扩张和肠蠕动有关，NO产生过多与肠道炎症的粘膜损害有关，但研究又证实NO对胃肠道粘膜有保护作用。肝硬化患者NO合成增加，认为与其动力学改变有关；NO对肝细胞有保护作用，但机制不清；NO可松弛食道下端括约肌，降低门脉压，故可望用于治疗肝硬化门脉高压。
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内分泌系统：一系列研究提示：NO可介导ACTH对醛固酮的作用、肾素分泌、垂体催乳素(PRL)释出及IL-1β的刺激作用，并在控制下丘脑肽类激素和脑垂体前叶促卵泡激素(FSH)分泌中具有重要作用。另外，雌激素可介导NOS，NO还与胰岛素释出及骨疾病发病与治疗有关。
神经系统：大鼠体内NOS免疫组化定位研究证明，神经系统(主要是神经细胞)是哺乳动物体内内源性NO合成的重要场所[12]。NO作为特殊的神经活性物质，在外周神经系统充当NANC神经元介质，而在中枢神经系统则发挥神经递质或调质样作用。
NO可能直接或间接参与神经系统功能的方方面面，其作用有双重性，低水平时增强、介导及保护神经元活性，对人体有益；高水平失控时则具有神经毒性，杀伤各种细胞，导致组织损伤[12]。因而，除了引人注目的神经信使功能外，NO还可能与病理状态下神经元损伤有密切关系。对正常动物的研究与体外研究所得结果均表明，外源性或内源性过量产生或释放的NO具有神经毒性，尤其是在NO介导EAA作用的过程中[15]。
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免疫与炎症：非特异性免疫时多伴有NOS的诱导，这种普遍现象不仅涉及网状内皮系统，也与非网状内皮系统有关。肺及肝脏在循环中占重要地位，因而在NO依赖的非特异性免疫反应中尤为重要。NO对移植物的排斥有抑制作用，表明NO与特异性反应亦有关[12]。已经证明内源性NO是巨噬细胞发挥杀伤靶细胞效应的信使分子。
NO在急、慢性炎症中起一定作用，NO的来源尚不清楚，可能来自血管、中性粒细胞及巨噬细胞。过量NO可能是败血症病情发展、ARDS或多器官功能衰竭、致死性休克等病程中的重要介质。NO产生水平与病情预后及病死率密切相关，因而NOS抑制剂的治疗作用显示出新的前景[13]。
展望：NO作为一种特殊的生物活性介质，究竟有益于机体功能抑或充当损害细胞和组织的杀手分子还有待进一步探索；对于iNOS或cNOS的抑制虽然可以利用大量化学物质来达到，但这些对策和措施能否具有临床治疗价值还需要更多工作去探讨。因而有必要进一步了解机体中NO的保护性或毒性作用，寻求新的治疗策略。
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参考文献
1 Furchgott R F, Zawadzki J V. The obligatory role endothelial cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine. Nature, 1980, 288:373～376
2 Palmer R M J, Ferrige A G, Moncada S. Nitric oxide release accounts for the biological activity of endothelium-derived relaxing factor. Nature, 1987, 327:524～526
3 McCall T, Vallance P. Nitric oxide takes centre-stage with newly defined roles. TIPS, 1992, 13(1):1
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收稿日期：1998-08-06, 百拇医药