王秋麗 余少卿

一氧化氮（nitric oxide,NO）是參與多種相關(guān)生物學(xué)機(jī)制的重要介質(zhì)，雖然它的生物相關(guān)性由Furchgott等[1]于1980年首次發(fā)現(xiàn)，但NO分子直到1987年才被兩項獨立的研究識別并報道[2，3]。此后，關(guān)于NO參與人體生理和病理生理的研究越來越多，現(xiàn)已表明，NO是調(diào)節(jié)血液循環(huán)、血小板活性、神經(jīng)傳遞、免疫和炎癥過程的關(guān)鍵因子[4，5]。

NO是一種結(jié)構(gòu)較為簡單的氣體分子，在體內(nèi)是由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase,NOS）催化左旋精氨酸（L-arginine,L-Arg），使后者脫掉末端胍基氮原子而合成的生物活性物質(zhì)[6]。NOS包括神經(jīng)元型（nNOS或 NOS1）、內(nèi)皮型（eNOS或 NOS3）和誘導(dǎo)型（iNOS或NOS2）三種亞型，前兩者統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)型NOS（cNOS），主要表達(dá)于上呼吸道的上皮細(xì)胞、支配鼻腔血管的副交感神經(jīng)元、內(nèi)皮細(xì)胞和纖毛上皮細(xì)胞，其活性可被胞內(nèi)鈣離子（Ca2+）濃度的增加而激活，催化L-Arg合成少量的NO，維持機(jī)體的正常生理功能[7]，而iNOS已被證實表達(dá)于上呼吸道的巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞，主要是由IL-4、IFN-γ和TNF-α等促炎因子和氧化應(yīng)激來激活轉(zhuǎn)錄因子而誘導(dǎo)表達(dá)的，其活性較高，且不受胞內(nèi)Ca2+濃度的影響，可催化L-Arg持續(xù)合成大量NO，主要參與多種疾病的病理過程[8]。

1 NO在鼻黏膜炎癥中的作用

NO是一種具有雙重生物學(xué)效應(yīng)的小分子物質(zhì)，作為體內(nèi)重要的信使分子和效應(yīng)分子，已被證實參與上氣道的多種病理生理過程。生理狀態(tài)下合成的少量的NO具有維持上氣道正常生理功能的作用，例如NO可通過調(diào)節(jié)鼻腔黏膜的纖毛運動，發(fā)揮其防御細(xì)菌、病毒和真菌感染的能力，從而有助于鼻竇無菌環(huán)境的維持[9-11]。此外，NO作為一個強(qiáng)效的血管舒張劑，可以通過控制鼻腔容量血管的張力來調(diào)節(jié)鼻腔氣流阻力（nasal airway resistance to airflow,NAR），同時還起著鼻道增濕和加溫的作用[12]。

上氣道是產(chǎn)生NO的主要器官，其產(chǎn)生的量要遠(yuǎn)大于下氣道，其中在鼻黏膜上皮、腺體及血管均可見iNOS表達(dá)，提示NO在鼻黏膜的生理功能上起重要作用[13]。當(dāng)變應(yīng)性鼻炎（allergic rhinitis,AR）炎癥發(fā)生時，鼻黏膜中iNOS的表達(dá)明顯增加，變應(yīng)原產(chǎn)生的活性氧（reactive oxygen species,ROS）與炎性細(xì)胞因子等激活轉(zhuǎn)錄因子，誘導(dǎo)NOS2的表達(dá)，進(jìn)而催化L-Arg持續(xù)合成大量的NO[14，15]。大量的NO導(dǎo)致AR患者的鼻黏膜損傷、黏液分泌過多[16]、纖毛運動不良、緊密連接缺失、細(xì)胞間距增大和基底膜中斷[17]，從而加重炎癥反應(yīng)，NO進(jìn)一步增加后可抑制嗜酸性粒細(xì)胞凋亡，進(jìn)而導(dǎo)致鼻腔炎癥進(jìn)一步加重和彌漫[18]。此外，NO能夠使鼻黏膜血管容量擴(kuò)張、充血水腫，導(dǎo)致并加重鼻塞癥狀，并且NO還可使鼻腔血管通透性增加，導(dǎo)致炎性細(xì)胞浸潤和白蛋白滲出，因此，NO在AR速發(fā)和遲發(fā)相反應(yīng)中均起到重要的促炎作用[19]。

NO通過與許多金屬蛋白酶和DNA形成復(fù)合物而直接起作用，導(dǎo)致酶的活化或抑制。例如，NO與鳥苷酸環(huán)化酶的血紅素基團(tuán)相結(jié)合[2]，作用于無活性的三磷酸鳥苷（guanosine triphosphate,GTP）環(huán)化酶，致使GTP環(huán)化酶空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，暴露酶的活性中心，進(jìn)而催化GTP產(chǎn)生環(huán)苷酸鳥苷（cyclic guanosinc monophosphate,cGMP），cGMP 可參與特定蛋白激酶的活化和蛋白質(zhì)的磷酸化，從而觸發(fā)變應(yīng)性炎癥遞質(zhì)從肥大細(xì)胞等炎性細(xì)胞的釋放，引起一系列的鼻黏膜組織反應(yīng)，導(dǎo)致過敏癥狀的發(fā)生[20]。

此外，NO還可通過與O2和O2-相互作用生成活性氮氧化物（reactive nitrogen oxide species,RNOS），進(jìn)而發(fā)揮其間接作用。RNOS被認(rèn)為是介導(dǎo)涉及廣泛炎癥反應(yīng)的病理生理過程的關(guān)鍵因素，體內(nèi)最常見的RNOS是三氧化二氮（N2O3）和過氧亞硝基陰離子（OONO-），它們可以對不同的底物進(jìn)行氮化和氧化，從而通過觸發(fā)病理性炎癥狀態(tài)而誘導(dǎo)化學(xué)應(yīng)力。例如，具有強(qiáng)大的細(xì)胞毒性和氧化性的OONO-能夠與共軛酸HNO3形成硫醚氧化物、硝化酪氨酸和硝化鳥苷，并裂解DNA[21]。此外，RNOS可與含巰基的氨基酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而不可逆地滅活含有上述氨基酸的蛋白質(zhì)/酶，許多連接線粒體呼吸鏈的蛋白質(zhì)/酶是NO的作用靶點，這些蛋白質(zhì)/酶中最重要的是參與ATP的生產(chǎn)，NO通過RNOS將其滅活[22]。

2 呼出氣NO檢測在臨床的應(yīng)用

1991年國外學(xué)者[23]首次發(fā)現(xiàn)并證實人與動物呼氣中存在NO。1993年Alving等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，哮喘患者的呼出氣一氧化氮（fractional exhaled nitric oxide,FeNO）濃度較正常人明顯增高，而使用糖皮質(zhì)激素治療后，其FeNO濃度顯著降低，并且此現(xiàn)象在兒童哮喘患者中亦可被觀察到。此后FeNO檢測技術(shù)歷經(jīng)20多年的發(fā)展歷史。期間各國學(xué)者通過大量的實驗證據(jù)表明，F(xiàn)eNO測定可以作為一種非創(chuàng)傷性的方法直接量化氣道炎癥，并且逐漸應(yīng)用于臨床，其在診斷支氣管哮喘中的應(yīng)用價值已得到廣泛肯定。美國胸科學(xué)會（American Thoracic Society,ATS）于2011年頒布了國際首個“FeNO臨床應(yīng)用指南”[25]，指出FeNO在臨床實踐中可作為氣道炎癥的標(biāo)志物，用于下氣道炎性疾病的診斷、治療和管理，并制定了統(tǒng)一的檢測標(biāo)準(zhǔn)。目前FeNO已成為呼吸科逐漸普及的一個檢查項目，也是目前研究最多的一項檢測氣道炎癥的生物學(xué)標(biāo)記物，已用于協(xié)助呼吸系統(tǒng)疾病病因的確定、嗜酸粒細(xì)胞性哮喘表型的識別、吸入糖皮質(zhì)激素等抗炎藥物有效性的判斷和指導(dǎo)抗炎藥物劑量的調(diào)整等。

由于60%的哮喘患者伴有AR，臨床指南已明確提出“同一氣道、同一疾病”的觀點[26]，國內(nèi)外對AR患者的FeNO也展開了相關(guān)研究。鼻竇是產(chǎn)生NO的主要場所，上氣道的NO水平更是下氣道的100倍以上，因此FeNO在AR中的研究亦備受關(guān)注，尤其是鼻呼出NO（nasal nitric oxide,nNO）。

國際指南推薦的鼻呼氣測定方法包括主動呼氣和被動呼氣兩種。其中，鼻主動呼氣檢測方法是堵住一側(cè)鼻腔，另一側(cè)（受檢側(cè)）鼻腔由儀器連接的過濾器和橄欖頭主動呼氣；而鼻被動呼氣檢測方法是保持一側(cè)鼻腔暢通，另一側(cè)（受檢側(cè)）鼻腔通過儀器連接的過濾器與橄欖頭抽氣。檢測時，受試者可通過三種不同的口部方式以配合檢測，一是哼鳴法，即將舌尖抵住下齒，閉口哼鳴，使鼻腔鼻竇產(chǎn)生共鳴；二是憋氣法，即閉口憋氣；三是靜音法，即吹卷呼氣法。上述方法中，哼鳴法可使鼻竇口擴(kuò)張，從而使鼻呼氣中鼻竇氣的含量更多、濃度更高，憋氣法則有可能混入下氣道的氣體，而靜音法可使軟腭關(guān)閉，以阻止下氣道氣體進(jìn)入。目前國際廣泛采用的是鼻被動呼氣與口部靜音法相配合的技術(shù)。

目前在這方面國內(nèi)外已有不少研究，雖然結(jié)果不甚一致，但更多的研究表明：AR患者上氣道NO含量顯著高于常人，往往有更高的nNO值，當(dāng)AR患者接受糖皮質(zhì)激素或者抗組胺藥治療后，隨著炎癥的控制，nNO值也會降低，在AR間歇期甚至可以降至正常水平。因此，有學(xué)者提出nNO值可作為AR炎癥程度的標(biāo)志物，并可用于AR臨床療效的評估[27]。隨著近年來各項研究所用的方法與標(biāo)準(zhǔn)逐步統(tǒng)一，通過制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而用于AR的臨床診斷治療指日可待。

3 基于調(diào)控NO的AR治療

各種NOS同工酶產(chǎn)生的NO在炎癥發(fā)病中發(fā)揮的作用不盡相同，其中生理狀態(tài)下iNOS不表達(dá)。當(dāng)炎性因子或感染刺激時，由cNOS合成的少量NO雖可通過舒張血管、支氣管來緩解炎性癥狀，但由iNOS合成的大量NO則可致血管擴(kuò)張、血漿外滲，黏液高分泌，Th2細(xì)胞活化，嗜酸粒細(xì)胞浸潤，氣道上皮細(xì)胞脫落，功能變性，甚至細(xì)胞凋亡，毛細(xì)血管后靜脈漿細(xì)胞滲出增多，從而加重炎癥反應(yīng)。因此，抑制iNOS產(chǎn)生NO被視為AR治療的新思路，如在鼻腔局部使用NOS抑制劑N-硝基-L-精氨酸甲酯（L-NAME）可以減輕鼻黏膜的腫脹，減輕炎癥反應(yīng)[28]。

內(nèi)源性NO缺乏會引起氣道反應(yīng)性的增高，嗜酸粒細(xì)胞性炎癥加重，由于NO產(chǎn)生的底物是L-精氨酸，精氨酸酶（arginase,ARG）可以通過競爭底物抑制NO產(chǎn)生，增強(qiáng)的ARG不僅可通過減少內(nèi)源性NO的產(chǎn)生，增加如腐胺和精胺等下游產(chǎn)物的生成，還可通過降低iNOS對精氨酸的生物利用率，進(jìn)而引發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致炎癥的形成。因此，活性增強(qiáng)的ARG可能是AR炎癥內(nèi)源性NO缺乏的主要原因，ARG和NOS之間的競爭與平衡對于調(diào)節(jié)氣道炎癥、氣道高反應(yīng)性和氣道重塑至關(guān)重要[29]。ARG是一種雙錳核金屬酶，能催化水解精氨酸生成鳥氨酸與尿素，變應(yīng)原激發(fā)后可以增加ARG的活性，Th2細(xì)胞因子如IL-4、IL-13能夠誘導(dǎo)組織中ARG水平和活性的增加。同時，ARG水平的增加引起由cNOS活化產(chǎn)生的NO減少，從而活化NF-κB，進(jìn)一步引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，產(chǎn)生氣道高反應(yīng)等炎癥表現(xiàn)，而一些藥物則通過降低ARG活性或水平來減輕炎癥反應(yīng)，ARG抑制劑和外源性L-Arg能逆轉(zhuǎn)ARG對NOS途徑的影響[30]。這也成為新的藥物研究思路，例如nor-NOHA等的ARG抑制劑可減少變態(tài)反應(yīng)性炎癥中相關(guān)炎性因子的生成。而在AR的研究中，使用半胱氨酰白三烯受體拮抗劑孟魯司特鈉就可通過降低血清ARG水平來減輕AR炎癥[31]。這些研究都提示抑制炎癥中增強(qiáng)的ARG活性可以改善變應(yīng)性炎癥。聯(lián)合應(yīng)用特異性iNOS抑制劑、ARG抑制劑和/或補(bǔ)充大劑量L-Arg，靶向調(diào)節(jié)NOS/ARG平衡，無疑為今后AR的治療提供了新的思路。

4 結(jié)語與展望

隨著NO在AR中的研究進(jìn)一步深入，其在AR中的作用機(jī)制與臨床應(yīng)用潛能也逐漸被認(rèn)識，將來通過制訂統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)測試程序，經(jīng)鼻呼出氣NO無創(chuàng)檢測方法也有望用于AR炎癥的臨床監(jiān)測。此外，基于調(diào)控NO作用的相關(guān)藥物研究，也有望在不久的將來應(yīng)用于臨床治療。