王芳，周鵬，王沛堅

（成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，成都 610500）

我國人口結(jié)構(gòu)已步入老年化，目前65歲以上的老齡人口約2億［1］。高齡作為心腦血管疾病的獨立危險因素，與冠心病、高血壓、腦卒中及心腦血管疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)［2］。研究［2］證實，血管內(nèi)皮功能障礙是上述疾病發(fā)生的關(guān)鍵起始環(huán)節(jié)。氧化應(yīng)激已被證實是導(dǎo)致老齡相關(guān)血管內(nèi)皮功能損害的關(guān)鍵因素，而補充外源性的抗氧化物質(zhì)（如維生素C和維生素E等）在離體及動物實驗上均取得了不錯的效果［3］，但臨床試驗的結(jié)果仍存在一定爭議［4］。由于老齡相關(guān)的血管損害早期缺乏顯著的臨床特征，目前尚無針對性的治療措施，因此，亟待加強相關(guān)機制研究，以建立更為有效和具有針對性的干預(yù)策略。

1 衰老與血管內(nèi)皮功能的變化

在血流切應(yīng)力或外源性物質(zhì)（如乙酰膽堿）刺激下，血管內(nèi)皮細胞可釋放內(nèi)源性舒張因子，如一氧化氮 （nitric oxide，NO），前 列 環(huán) 素 （prostacyclin，PGI2）等，并可通過內(nèi)皮鈣激活性鉀通道（Ca2＋activated K＋channels）介導(dǎo)超極化因子（endothelium－derived hyperpolarizing factor，EDHF），從而調(diào)節(jié)血管的舒張，保證內(nèi)臟器官供血，維持器官組織正常生理功能［5］，其中NO在上述內(nèi)皮依賴性舒張因子中起著最為重要的作用，亦是研究最為透徹的分子。臨床研究［6］表明，隨著年齡的增長，內(nèi)皮依賴性舒張（endothelium dependent relaxation，EDR）功能顯著下降，這種現(xiàn)象不但出現(xiàn)在諸如冠狀動脈、肱動脈、基底動脈等引流血管（conduit vessels）中，還出現(xiàn)在腸系膜動脈等阻力血管（resistance vessels）中，以上現(xiàn)象同時亦在大鼠、小鼠和兔等動物上得到證實［7］。無論是人體試驗還是動物實驗，雄性個體抑或是雌性個體，均發(fā)現(xiàn)衰老個體一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的表達和活性均發(fā)生顯著的變化，導(dǎo)致內(nèi)皮合成有效的NO減少，使得EDR顯著受損［6，8，9］。大鼠 K＋通道介導(dǎo) 的 EDHF 隨著年 齡 的增長進行性下降，而在衰老的自發(fā)性高血壓大鼠（spontanously hypertensive rats，SHR）動 脈，EDHF基本消失，血管舒張完全由NO所介導(dǎo)［10］。老齡人中尿液排放的PGI2穩(wěn)定代謝產(chǎn)物－6－酮－前列腺素 F1α（6－keto－PGF1α）顯著下降，而類似的研究在雄性動物實驗中也得到證實。但有研究［11］卻發(fā)現(xiàn)在老齡Wistar大鼠的胸主動脈中PGI2的含量顯著上升，這種現(xiàn)象可能與老齡可導(dǎo)致內(nèi)皮中環(huán)氧合酶－2的表達上調(diào)和為了補償與衰老相關(guān)的NO所介導(dǎo)的舒張反應(yīng)下降有關(guān)。乙酰膽堿誘導(dǎo)的EDR隨著年齡的增長顯著下降，該現(xiàn)象獨立于血管結(jié)構(gòu)的改變，提示在血管出現(xiàn)顯著重構(gòu)前，血管功能已發(fā)生顯著變化［7］。但硝酸甘油或硝普鈉等誘導(dǎo)的血管非內(nèi)皮依賴性舒張功能 （endothelium independent relaxation，EIR）隨著年齡的增長并未發(fā)生明顯的變化，這在大多數(shù)實驗中得到證實［2，7］。除了舒張因子外，血管內(nèi)皮還分泌收縮因子，如內(nèi)皮素－1（endothelin－1，ET－1）和 血 管 緊 張 素 II（angiotensin II，Ang II）等共同調(diào)節(jié)血管的張力。衰老個體血管內(nèi)皮不但分泌舒張因子減少，還表現(xiàn)為收縮因子分泌增加，血管對收縮性血管活性物質(zhì)的反應(yīng)性增高［12］。

2 氧化應(yīng)激與衰老相關(guān)的內(nèi)皮損害

線粒體是活性氧產(chǎn)生的主要來源，而還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADPH）氧化酶則是血管內(nèi)介導(dǎo)生成活性氧簇（reactive oxidative species，ROS）的主要酶［13］，導(dǎo)致衰老個體氧化應(yīng)激水平顯著升高。隨著年齡的增長，NADPH氧化酶活性增高和線粒體功能異常，導(dǎo)致線粒體ROS，主要是H2O2的產(chǎn)生增加，而機體清除ROS的酶功能下降［13］過量生成的ROS可導(dǎo)致線粒體DNA損害，破壞線粒體結(jié)構(gòu)與功能，進一步促使ROS的生成，形成惡性循環(huán)。在血管系統(tǒng)中，內(nèi)皮是ROS產(chǎn)生的重要場所，而由于ROS的產(chǎn)生增多使合成NO的輔基－四氫生物蝶呤（BH4）的水平下降，eNOS脫偶聯(lián)（eNOS uncoupling）［14］。eNOS脫偶聯(lián)時，內(nèi)皮中合成的NO快速與超氧陰離子結(jié)合生成具有極強氧化活性的硝基化產(chǎn)物，一方面使可供利用的NO減少，還可使線粒體MnSOD和BH4的水平下降，進一步損傷內(nèi)皮導(dǎo)致血管壁硬化、順應(yīng)性下降以及血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，從而導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能與結(jié)構(gòu)的損害，促使動脈粥樣硬化的發(fā)生與發(fā)展［15］。

3 抗氧化應(yīng)激治療對EDR的影響

衰老使氧化應(yīng)激水平的升高是導(dǎo)致老齡個體血管內(nèi)皮功能障礙的關(guān)鍵機制。為此，多年來針對氧化應(yīng)激環(huán)節(jié)進行干預(yù)防治老齡相關(guān)的血管損害一直是相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。動物實驗中，長期給予C57BL／6J小鼠和ApoE敲除小鼠維生素C（1%／kg）可顯著增加BH4的水平和eNOS的活性，但長期給予維生素E（2 000U／kg）卻沒有類似的效應(yīng)［16］。人體研究中，富含維生素C的地中海飲食（mediterranean diet）可改善老齡人的血管功能，但直接血管給予維生素C或口服維生素C卻不能顯著改善老年人的血管功能［17］。長期高劑量攝入維生素C可顯著改善健康老年人的下肢血流［18］，但大規(guī)模的隨機對照臨床研究卻未獲得預(yù)期效果，并且長期大量攝入外源性的抗氧化劑在臨床試驗中發(fā)現(xiàn)可能增加心衰發(fā)生的風(fēng)險［4，19］，其研究結(jié)論仍存在一定爭議。

4 潛在的內(nèi)源性可干預(yù)靶點

外源性補充抗氧化劑未能在臨床上取得預(yù)期效果，而實際上隨著年齡的增長體內(nèi)氧化／抗氧化系統(tǒng)失衡導(dǎo)致ROS的生成增加。近年來研究者們反思，干預(yù)內(nèi)源性靶點從而增強機體內(nèi)源性的抗氧化應(yīng)激能力是否具有較好的作用。研究發(fā)現(xiàn)體內(nèi)一些分子，如核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor E2－related factor 2，Nrf2）［20］、解 偶 聯(lián) 蛋 白 2（uncoupling protein 2，UCP2）［21］、腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine 5＇－monophosphate－activated protein kinase，AMPK）［22］、過 氧 化 物 酶 增 殖 物 受 體（peroxisome proliferators－activated receptors，PPARs）［23］和Klotho基因等對衰老相關(guān)的氧化應(yīng)激有較好的調(diào)控作用［24］，可能為潛在的內(nèi)源性干預(yù)靶點。

4.1 Nrf2

Nrf2信號通路是體內(nèi)經(jīng)典的抗氧化應(yīng)激通路。研究發(fā)現(xiàn)，Nrf2對保證血管內(nèi)皮的完整性具有重要意義，衰老個體的血管內(nèi)皮細胞Nrf2功能下降與內(nèi)皮功能障礙有緊密聯(lián)系［20］。Nrf2可被ROS激活，是機體的一種防御性反應(yīng)。正常狀態(tài)下，Nrf2與Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白－1（Kelch－like ECH－associated protein 1，Keap1）相結(jié)合，處于非解離狀態(tài)，而當(dāng)機體氧化應(yīng)激水平升高時，Nrf2與Keap1解離，轉(zhuǎn)位 （translocation）至細胞核，與抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response element，ARE）相結(jié)合后促進細胞內(nèi)抗氧化應(yīng)激分子如血紅素氧合酶1（heme oxygenase 1，HO－1）、超 氧 化 物 歧 化 酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶 （catalase，CAT）等的轉(zhuǎn)錄和表達，從而提高機體清除體內(nèi)氧自由基的能力［25］。Nrf2是PERK的底物，PERK磷酸化通過促進Nrf2／Keap1的解離，從而抵抗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致的血管內(nèi)皮細胞損害［26］。研究［25］提示，Nrf2的誘導(dǎo)劑通過修復(fù)內(nèi)皮細胞的氧化還原穩(wěn)態(tài)對老齡相關(guān)的心腦血管疾病如腦卒中、心血管疾病等具有良好的應(yīng)用前景。

4.2 UCP2

存在于線粒體膜上的UCP2可通過降低線粒體膜電位，減少線粒體活性氧的生成，減輕氧化應(yīng)激損傷，從而延長壽命［21］。在果蠅中過表達UCP2可以促進線粒體呼吸，尤其是顯著增加4期呼吸，降低ADP／O比值，使脂質(zhì)氧化為CO2，從而降低ROS的生成，延長果蠅的壽命［27］。根據(jù)UCP2對線粒體ROS生成的調(diào)節(jié)作用，UCP2敲除可促進動脈粥樣硬化斑塊的形成［28］，加重高鹽介導(dǎo)的血管內(nèi)皮功能損害，但UCP2敲除對非內(nèi)皮依賴性舒張功能無顯著影響［29］。而在高糖介導(dǎo)的血管損害中，敲除UCP2顯著加重高糖介導(dǎo)的氧化應(yīng)激水平升高對血管內(nèi)皮的損害，過表達UCP2可防止高糖介導(dǎo)的血管內(nèi)皮功能損害［30］。一些膳食因素如姜黃素，可通過上調(diào)UCP2改善老齡小鼠與老齡大鼠腦血管內(nèi)皮功能的障礙［2］。

4.3 AMPK

AMPK是與能量代謝密切相關(guān)的分子。近年來研究［22］發(fā)現(xiàn)，AMPK還與氧化應(yīng)激有密切聯(lián)系，對衰老的調(diào)控有其完整的信號網(wǎng)絡(luò)。AMPK可通過激活FoxO／DAF－16，Nrf2／SKN－1和SIRT1信號通路，增強細胞對氧化應(yīng)激的抵抗，還可通過抑制NF－κB來抑制炎癥反應(yīng)［22］。AMPK信號的活性在衰老過程中顯著下降，導(dǎo)致自噬的下降，氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥水平的上升，同時促進了脂肪的沉積，使血糖上升，而上調(diào)AMPK的活性可延長壽命［22］。激活 AMPK可能通過EDHF的途徑（非NO，非PGI2依賴）減輕老齡相關(guān)的血管內(nèi)皮功能障礙［31］。阿 司 匹 林［32］、銀 杏 葉 提 取 物［33］和 小 檗堿［34］等通過激活A(yù)MPK通路保護內(nèi)皮。

4.4 PPARs

PPARs也是與能量代謝密切相關(guān)的分子，包括PPARα、PPARδ／β、PPARγ3 種 亞 型［23］。PPARs不但與能量代謝有關(guān)，還與氧化應(yīng)激和炎癥等存在聯(lián)系。在衰老過程中，氧化應(yīng)激水平的升高可能與PPARα、PPARγ的表達和轉(zhuǎn)錄水平的下降有關(guān)［23］。熱量限制（carloric restriction）的抗氧化效應(yīng)可拮抗衰老對PPARs表達和轉(zhuǎn)錄水平的影響［35］。而在血管保護方面，PPARs可能通過防止能量代謝的損害，減輕氧化應(yīng)激、炎癥水平，改善胰島素抵抗等防治動脈粥樣硬化的發(fā)生與發(fā)展［36］。研究［37，38］表明，PPARs的激動劑如羅格列酮、吡格列酮等可通過NO依賴的途徑改善EDR，提示PPARs也是拮抗衰老相關(guān)的EDR損害的重要靶點。

4.5 Klotho

Klotho基因是由Kuro等在1997年研究自發(fā)性高血壓時發(fā)現(xiàn)的。研究［39］證實，Klotho基因敲除（Klotho－／－）小鼠表現(xiàn)出與人類類似的衰老表現(xiàn)，包括壽命縮短、動脈硬化、皮膚肌肉萎縮、認知障礙和骨質(zhì)疏松等。Klotho過表達可增強小鼠抵抗氧化應(yīng)激的能力，從而顯著延長小鼠壽命，這可能與其可抑制p38信號通路有關(guān)，提示Klotho、p38與壽命之間存在密切聯(lián)系［39］。與野生型小鼠比較，Klotho－／－小鼠血管內(nèi)皮功能顯著受損，而Klotho蛋白可促進胸主動脈及小動脈內(nèi)皮NO的釋放，從而保護血管內(nèi) 皮［40］。 另 有 研 究［41］表 明，Klotho 可 能 通 過cAMP－PKA信號通路，下調(diào)氮氧化物的表達和減少細胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生，減輕AngⅡ誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激水平的升高對血管細胞的損害，防止細胞凋亡。

5 結(jié)論與展望

人口結(jié)構(gòu)的老齡化是我國面臨的重大公共衛(wèi)生問題，衰老作為心腦血管疾病的重要危險因素及其與氧化應(yīng)激的關(guān)系已基本明確，但其致血管損傷的分子機制仍有待進一步揭示，相關(guān)機制的闡明有利于干預(yù)靶點的確立。目前已發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性抗氧化應(yīng)激信號分子與衰老相關(guān)血管損害存在密切的聯(lián)系，但如何調(diào)控這些分子仍需進一步深入研究。

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