作者：张琼，张士胜，王 玲
作者单位：（200025）中国上海市，上海交通大学医学院附属瑞金医院眼科
【摘要】 一氧化氮（NO）是一种重要的信使分子和生物活性物质，参与调节机体的一系列生理活动以及新生血管生成等病理过程。本文就NO及其合成酶（NOS） 在血管生成中的作用做一简要综述。
【关键词】 一氧化氮；一氧化氮合酶；血管生成；血管内皮生长因子
Recent advances of nitric oxide and neovascularization
Qiong Zhang, Shi-Sheng Zhang, Ling Wang
Department of Ophthalmology, Ruijin Hospital, Medicine School of Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200025, China
Abstract As an important messenger molecule and bioactive compound, nitric oxide participates is a series of physiological activities and pathological procedures, including neovascularization. The roles of nitric oxide and nitric oxide synthase in the neovascularization are mainly reviewed in this article.
· KEYWORDS: nitric oxide; nitric oxide synthase; neovascularization; vascular endothelial growth factor
Zhang Q, Zhang SS, Wang L. Recent advances of nitric oxide and neovascularization. Int J Ophthalmol (Guoji Yanke Zazhi) ,2007;7(3):788-790
0引言
1980年，Furchgott和Zawad发现内皮细胞能够释放一种舒张血管因子（endothlium-derived relaxing factor, EDRF）[1]，直到1987年EDRF才被证实为是一种气体物质—一氧化氮（nitric oxide, NO）。NO是一种半衰期仅为数秒钟的自由气体，作为一种重要的信使分子和生物活性物质，NO参与调节机体的一系列生理活动，其中还涉及新生血管生成等病理过程[2,3]，而NO合成需要一氧化氮合酶（nitric oxide synthase, NOS）的催化。已有研究表明NO在血管生成中起着促进[4,5]或抑制作用[6,7]。现就NO及NOS 在血管生成中的作用做一简要综述。
1 NO的合成和功能
NO由左旋精氨酸（L-ARG）和分子氧在NOS催化下转化为L-羟基-精氨酸，然后进一步氧化生成稳定的NO和NO终产物而失去活性。
除血管内皮细胞外，血管平滑肌细胞、巨噬细胞、血小板、神经元以及多种炎症免疫细胞都可以合成NO。在眼部的视网膜神经细胞、视网膜色素上皮细胞、脉络膜、血管周围的神经纤维、睫状突、虹膜和球结膜中也均有一定程度的NOS定位。
研究表明，内毒素、肿瘤坏死因子、白介素1β等可增强NOS的活性，而糖皮质激素、血小板衍生生长因子则抑制NOS的活性[8]。
目前已知至少有3种独立基因编码的NOS催化NO合成。神经元型NOS （nNOS）和内皮型NOS（eNOS）是结构型NOS（cNOS），激活后仅产生微量NO（pm级），主要参与神经介质传导和调节血管张力等过程[9]；诱导型NOS （iNOS）主要表达于细胞因子或内毒素激活的巨噬细胞，所催化产生的NO是炎症和感染过程中重要的调节因子和效应物质[10]，它可被多种细胞因子及氧化应激因素在转录水平所调控，激活后产生较多量NO（μm级）[11]。
NO的主要作用有：(1) 作为内皮细胞依赖性的血管调节物质。在循环系统，NO主要松弛平滑肌，扩张血管，调节周围血管阻力，调控冠状动脉循环、脑循环、肺循环；在呼吸系统，NO可选择性地扩张呼吸系统管道血管，提高通气血流比值，逆转肺动脉高压。(2) 充当神经递质，弥散作用于突触前膜或突触后膜上的受体。3. 增强机体非特异免疫防御功能。在细胞因子和内毒素脂多糖的刺激下，可合成大量NO杀伤细菌、真菌、寄生虫以及肿瘤细胞等。此外，在眼科领域，研究已经证明，内源性NO不仅是眼循环中有力的血管扩张剂，而且是内毒素诱导的前葡萄膜炎的重要媒介物，并与青光眼的发病机制有一定关系。
2 NO在血管生成中的作用
不同NOS的异构体，在不同组织的生物活性也有差异，有的表现为促进作用，有的则呈现抑制作用。
2.1 NO 对血管生成的促进作用 多项证据表明nNOS 和eNOS 在血管形成中起着促进作用。Takahashi等[12]发现cNOS在大鼠结肠癌的血管内皮细胞中呈强阳性表达，且血管明显增多。国内也有学者报道了肝癌组织中cNOS mRNA与肿瘤血管生成的相关关系[13]。有研究表明eNOS在体内对缺氧组织的血管生成同样是必需的[14,15]。Ando等[16]也发现在eNOS缺乏的ROP模型的小鼠中，视网膜血管形成和VEGF的表达均下降。
iNOS一般在健康的组织内不表达或低表达，只有当机体出现病理情况下才大量表达。在血管形成方面，iNOS也存在一定的促进作用。Gallo等[17]将具有高度活性的iNOS的鳞状细胞癌细胞种植于兔角膜，结果发现该肿瘤细胞能诱发血管形成，并且该血管生成能被NOS阻断剂硝基左旋精氨酸甲酯（L-NAME）抑制。国内有学者发现，iNOS可表达于不同的癌组织，其微血管密度（MVD，衡量肿瘤血管生成的指标）差异有高度显著性，且iNOS表达越高，其MVD值也越大[18]。Hattenbach等[19]发现，对于老年性黄斑变性患者，iNOS表达于脉络膜新生血管膜中的视网膜色素上皮细胞、巨噬细胞以及邻近血管管壁上，并且iNOS与VEGF间呈高度相关性，因此认为iNOS在新生血管形成中占据着举足轻重的地位[20]。
2.2 NO 对血管生成的抑制作用 与上述观点不同，有许多报道认为iNOS在血管形成过程中是起抑制作用的[6,7,21]。研究表明在严重碱烧伤的小鼠角膜上iNOS mRNA表达明显升高；在无iNOS基因小鼠角膜上的新生血管比正常小鼠角膜新生血管明显，并且随着时间延长差异更为明显[7]。Sennlaub等[21]发现在缺氧状态下敲除iNOS基因小鼠视网膜内新生血管情况比有iNOS基因小鼠视网膜内新生血管严重得多，提示iNOS可以降低视网膜内新生血管的产生；并认为这可能与下调VEGFR2的表达有关。这与一些体内[22]和体外[23]研究的结果也是相一致的。
3 NO与血管生成中细胞因子的关系
在血管生成过程中，有很多重要细胞因子参与其中。NO和它们在血管形成中有着密切关系，其中最受关注的是血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）。
在众多的促血管生成因子中，VEGF是目前公认的重要细胞因子之一。作为高度特异性血管内皮细胞有丝分裂素，其主要的生物学功能是：刺激血管内皮细胞增殖并促进血管形成；提高血管尤其是微小血管的渗透性，为新生毛细血管网的建立提供营养。
在血管形成中NO和VEGF是密切相关的[24]。一方面，NO可以调节VEGF的合成：NO对VEGF的调节取决于NO产生数量的多少，少量的NO通过PI3K-Akt通路上调VEGF的表达，其间也要通过HIF-1和/或HO-1调节通路（图1）；而大量的NO则抑制VEGF的表达，但具体机制尚不明了。另一方面，VEGF可以介导NO的合成：VEGF通过CaM-Akt通路迅速合成NO；而NO延迟合成主要是通过PKC的激活（图2）。
多项体外动物实验和细胞培养研究结果表明，NO参与了VEGF诱导血管生成的信号传导过程，从而促进了血管的生成[25,26]。在eNOS 缺乏的基因小鼠中，无论是给予重组VEGF蛋白或转基因VEGF，均不能增加血管的生成；并且VEGF的诱导血管生成作用还可被NOS的抑制剂所阻断[13,25]。
cNOS和VEGF同样有着密切的关系，郑大利等[27]应用免疫组织化学和原位杂交等方法对肝癌组织标本中肝癌细胞中VEGF、cNOS的表达进行了观察，结果发现，肝癌组织中癌细胞VEGF的表达与肝癌内皮细胞中cNOS mRNA的表达之间有相关性，内皮细胞中cNOS mRNA与VEGF均阳性者微血管密度、细胞增殖指数均明显高于cNOS阴性和VEGF阳性者，也明显高于两者均阴性者，这提示cNOS产生的NO途径可能参与了VEGF的促血管生成作用。
有研究发现，iNOS在肿瘤组织中有高表达，并且与肿瘤的转移和预后有关，其中iNOS与VEGF也有一定关系。赵士芳等[18]报道在舌癌、下龈癌、颊粘膜癌等口腔癌组织中，iNOS阳性表达位于肿瘤细胞的胞质内，而表达最强处大多位于肿瘤组织与周围组织交界处；正常口腔粘膜中iNOS表达全部为阴性。INOS表达与VEGF的表达有密切关系，iNOS阳性组VEGF表达率较iNOS阴性组高，提示iNOS产生的NO 可能在VEGF促进血管形成中发挥作用。有人认为NO是血管内皮细胞KDR受体激活后分子级联反应的上游信号，因此，肿瘤细胞产生的NO可能调控VEGF的表达，进而影响肿瘤血管的形成。
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