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(中南大學湘雅藥學院藥理學系，湖南 長沙 410078)

纖維化是由于纖維結締組織在炎癥或受損組織及其周圍過度累積，導致組織結構紊亂及功能受損的病理過程。纖維化是肝纖維化、腎纖維化、肺纖維化和心臟纖維化等大多數(shù)慢性疾病的重要病理特征，已經成為影響人類健康的一大類疾病。在工業(yè)化國家，45%的死亡病例與纖維化有關。因此，探明纖維化的相關機制，尋求有效治療方案已成為亟待解決的醫(yī)學問題。

非對稱二甲基精氨酸(asymmetric dimethylarginine, ADMA)可競爭性抑制一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)，減少一氧化氮(nitric oxide,NO)的產生。多項證據(jù)表明，ADMA不僅在預示心血管并發(fā)癥的發(fā)生乃至死亡方面具有重要意義，還能誘導纖維化相關因子如轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)的表達和膠原蓄積，在組織纖維化的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。本文就近年ADMA對纖維化影響的研究進展綜述如下。

1 ADMA的合成、代謝和排泄

ADMA主要由含有精氨酸殘基的蛋白質，經蛋白質精氨酸甲基轉移酶(protein-arginine methyltransferases, PRMT)甲基化修飾形成。PRMT有PRMT I和PRMT II兩種亞型，主要存在于細胞核中，并在RNA加工和轉錄過程中發(fā)揮作用。真核生物中有3種甲基精氨酸亞型：單甲基精氨酸(NG-monomethyl-L-arginine，L-NMMA)、對稱性二甲基精氨酸(symmetric dimethylarginine, SDMA)和ADMA。PRMT I產生ADMA，PRMT II產生SDMA和L-NMMA。ADMA和L-NMMA均為NOS抑制物，通過與L-精氨酸競爭NOS活性結合位點，抑制NO生成。SDMA為ADMA的同分異構體，對NOS無明顯抑制作用。由于血漿中ADMA的濃度約為L-NMMA的10倍，因此，ADMA被認為是機體內主要的NOS抑制物。

ADMA在體內經二甲基精氨酸二甲胺水解酶(dimethylarginine dimethylaminohydrolase, DDAH)水解、丙氨酸乙醛酸氨基轉移酶(alanine-glyoxylate aminotransferase-2, AGXT2)代謝和腎臟排泄。其中大約80% 的ADMA在DDAH作用下代謝為二甲胺和瓜氨酸。DDAH有DDAH1和DDAH2兩種亞型，分別由不同基因編碼。DDAH1分布于表達nNOS的組織如大腦、腎臟，主要調節(jié)體內ADMA水平，而DDAH2主要分布于表達eNOS和iNOS的組織中如血管、心臟、脾，其作用在于維持血管內皮功能。腎臟在體內ADMA排泄中發(fā)揮重要作用。正常人體內每天產生約300 μmol ADMA，其中約50 μmol ADMA以原型經腎臟排出體外。在腎臟中，ADMA可經AGXT2代謝清除，過表達AGXT2能促進ADMA代謝，調節(jié)NO合成。

2 ADMA和纖維化

纖維化是多種組織病理性重建的標志，也是患者致殘、死亡的重要原因。在生理情況下，細胞外基質(extracellular matrix，ECM)的生成和降解在組織中存在著動態(tài)平衡。在各種致病因素的作用下，細胞因子、生長因子、炎癥介質、趨化因子釋放增多，成纖維細胞、骨髓或血液中的纖維細胞、內皮細胞和平滑肌細胞等被激活或分化成為肌成纖維細胞。肌成纖維細胞分泌膠原的能力很強，可分泌大量ECM，組織表現(xiàn)出ECM生成與降解失衡，并轉化為纖維化，最終導致器官衰竭[1]。

纖維化反應非常復雜，涉及TGF-β、血小板衍生生長因子、結締組織生長因子、血管緊張素II和內皮素-1等信號傳導途徑和調節(jié)系統(tǒng)。其中，TGF-β在絕大多數(shù)纖維化疾病過程中發(fā)揮著關鍵作用。TGF-β不僅在腎、肝、肺等多種組織器官纖維化中顯著增高，還能誘導成纖維細胞等多種細胞合成和分泌ECM蛋白并抑制其降解。

2.1 ADMA和腎臟纖維化慢性腎臟疾病(chronic kidney disease，CKD)患病率在全世界范圍內呈明顯升高趨勢，已成為全球性公共健康問題。腎臟纖維化是各種CKD進展至終末期腎衰竭的共同途徑。腎臟纖維化的本質是腎組織損傷后的“疤痕化”修復。它主要通過炎性細胞浸潤、肌成纖維細胞的活化與增殖、ECM的大量合成與異常沉積和腎小管萎縮與管周毛細血管網(wǎng)匱乏這4個組織學核心事件，導致腎實質損害和腎功能喪失。

多項研究表明ADMA是終末期腎臟疾病的獨立風險標志物，其水平異?？梢鹉I間質缺血和腎間質纖維化[2-3]。對164例CKD患者，隨訪一年，發(fā)現(xiàn)ADMA升高是3-4期CKD患者腎功能損害的強預測因子[4]。在單側輸尿管結扎的腎小管間質纖維化大鼠模型中，DDAH1表達下調，PRMT1和ADMA水平顯著升高，且ADMA水平與腎膠原纖維面積百分比呈正相關性[5]。在血管緊張素II誘導腎小球、腎間質纖維化大鼠模型，ADMA會導致腎小管周圍毛細血管丟失、腎血流量減少，從而誘發(fā)腎小管間質缺血、腎臟慢性缺氧和纖維化，最終加速腎臟損傷，而增加DDAH表達(靜脈注入以腺病毒為載體的DDAH基因)可減少腎微血管丟失，改善腎間質缺血和腎間質纖維化[2]。在5/6腎臟切除誘導腎小管間質纖維化大鼠模型，ADMA會導致腎小球毛細血管丟失和硬化，過表達DDAH可以抑制TGF-β表達的上調，從而延緩腎小球損害[3]。這些研究表明ADMA可促進腎纖維化的發(fā)生與發(fā)展。

纖維化是以ECM增多和異常沉積為主要特征。TGF-β1被認為是體內促ECM大量合成與異常沉積最重要的誘導因素，在絕大多數(shù)纖維化疾病過程中發(fā)揮著關鍵作用。研究顯示，在培養(yǎng)的人腎小球內皮細胞，ADMA可呈濃度依賴性上調TGF-β1 mRNA和蛋白水平[6]。MIHOUT等[7]用微泵向單側腎切除大鼠泵入ADMA，發(fā)現(xiàn)ADMA水平升高可引起TGF-β1表達上調，并促進膠原I、膠原III及纖維連接蛋白蓄積，最終導致腎間質纖維化和腎小球纖維化。進一步研究發(fā)現(xiàn)，ADMA可使缺氧誘導因子及其下游靶分子內皮素-1表達增加，導致TGF-β表達上調，使管周毛細血管稀疏、腎臟慢性缺氧，誘導腎纖維化[7]。ADMA類似物單甲基精氨酸(NG-Nitro-L-arginine Methyl Ester，L-NAME)亦被報道能引起TGF-β合成增加，而應用血管緊張素受體抑制劑氯沙坦能抑制TGF-β合成、延緩腎臟纖維化[8]。因此學者們推測ADMA 有可能通過活化Ang II促進TGF-β合成，進而誘導腎臟纖維化。此外，纖維化過程中異常激活的細胞如內皮細胞、平滑肌細胞也可導致TGF-β表達上調，促進ECM蛋白和α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)合成，進而導致膠原蛋白異常沉積[1]。在大鼠腎成纖維細胞和腎小球系膜細胞，ADMA可促進成纖維細胞和系膜細胞轉化形成肌成纖維細胞，進而增加ECM蛋白如纖連蛋白和α-SMA的表達，導致腎細胞損傷[9]。在腎小管上皮細胞中，DDAH1過表達顯著減弱了醛固酮誘導的E-cadherin下調和α-SMA上調，減弱上皮間質轉化相關分子Snail2，Twist1，Zeb1和Zeb2的mRNA水平上調，并顯著降低細胞外ADMA水平[10]，提示DDAH/ADMA通路亦可能通過調節(jié)腎臟多種細胞上皮細胞間質轉化，進而促進腎纖維化。

2.2 ADMA和肝臟纖維化肝纖維化是繼發(fā)于肝臟炎癥或損傷后組織修復過程中的代償反應，其特征是ECM在肝內的過度沉積。肝纖維化進一步發(fā)展可引起肝小葉改建、假小葉和結節(jié)形成導致肝硬化。

肝臟是體內代謝ADMA的重要器官。DDAH在肝臟中高表達，肝功能受損時體內ADMA水平顯著增加。多項研究顯示ADMA與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展密切相關。在四氯化碳誘導肝纖維化的小鼠或大鼠模型，肝臟DDAH1表達下降，PRMT1和ADMA水平顯著升高，并伴隨膠原沉積、纖維化標志物α-SMA表達增加以及內皮標志物CD31表達下降，且ADMA水平與肝膠原纖維面積百分比呈正相關[5,11]。在四氯化碳誘導肝纖維化的大鼠模型中，選擇性類固醇法尼醇X受體激動劑可以降低TGF-β、纖維化蛋白標志物I型膠原與α-SMA的表達，同時上調DDAH1和eNOS的表達，使肝巨噬細胞浸潤減少，降低肝纖維化面積[12]。另有研究發(fā)現(xiàn)，在四氯化碳或膽管結扎誘導的肝纖維化模型中，NO水平下降，使阻力血管緊張性增加，促進肝硬化門脈高壓癥形成，而ADMA為內源性NOS抑制物，可抑制NO生成，提示ADMA可能通過抑制NO途徑引起肝血竇和腎小管周圍毛細血管收縮和微循環(huán)障礙，加重血管內皮細胞損傷，導致肝纖維化。

肝星狀細胞(hepatic stellate cell，HSC)位于肝竇內皮細胞與肝細胞間的竇狀隙(Disse腔)內，肝臟受損時被激活轉化為肌成纖維細胞，后者具有收縮和合成大量ECM的功能。因此，HSC的激活被認為是肝纖維化發(fā)生的中心環(huán)節(jié)。目前認為，TGF-β是誘導HSC激活和刺激其分泌ECM作用最強的細胞因子，在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展中起關鍵作用。最新研究顯示，在培養(yǎng)的大鼠HSC細胞中，TGF-β1可明顯抑制DDAH蛋白表達，增加ADMA含量。另有研究表明，在培養(yǎng)的HSC細胞，ADMA能呈時間和濃度依賴性上調TGF-β mRNA水平，同時增加α-SMA陽性細胞數(shù)和I型膠原合成[13]。上述研究提示ADMA與TGF-β相互作用可能介導肝星狀細胞激活，進而促進肝纖維化[13]。

2.3 ADMA和肺纖維化肺纖維化是一種慢性，進展性和破壞性的間質性肺病，其特征在于肺泡上皮細胞凋亡導致肺泡結構破壞和成纖維細胞、肌纖維母細胞與平滑肌細胞等的過度增殖，從而引起ECM過度沉積和氣體交換受損。因此，肺泡上皮細胞凋亡被認為是導致肺纖維化的關鍵環(huán)節(jié)。

多項研究顯示，ADMA可能在肺纖維化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。在培養(yǎng)的肺上皮細胞，ADMA可以直接誘導細胞凋亡，促進肺纖維化。WELLS等[14]通過滲透泵向小鼠連續(xù)注射ADMA，發(fā)現(xiàn)其可直接引起小鼠肺臟膠原沉積，導致肺血管重構、誘導肺纖維化。另外，肺纖維化易導致肺血管重構，誘發(fā)肺高壓。在野百合堿誘導的慢性肺高壓大鼠模型或特發(fā)性肺動脈高壓患者，血漿和肺組織中ADMA水平均顯著增加[15]。這些研究提示ADMA可促進肺纖維化的發(fā)生發(fā)展。

DDAH是代謝ADMA的主要途徑。文獻報道，DDAH可能與肺纖維化的發(fā)生發(fā)展密切相關。在博來霉素誘導的肺纖維化小鼠中，內皮細胞、炎性細胞、成纖維細胞、氣道上皮細胞和肺泡上皮細胞中均可檢測到DDAH1和DDAH2表達增加，同時伴隨肺部膠原大量沉積[16]。類似的結果在特發(fā)性肺纖維化(Idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)患者中得到進一步證實。IPF是肺纖維化最常見和最具侵襲性的形式。在這個過程中，IPF可能導致肺泡毛細血管和肺結構的進行性喪失。PULLAMSETTI等[16]發(fā)現(xiàn)在IPF患者的肺部，不僅可檢測到DDAH表達增加，并且可以觀察到纖維化瘢痕，隔膜增厚和成纖維細胞病灶。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，在DDAH1過表達的小鼠，其肺纖維化癥狀亦明顯重于博來霉素誘導的肺纖維化小鼠。在博來霉素誘導的肺纖維化小鼠，應用DDAH siRNA或DDAH抑制劑L-291或者選擇性NOS2抑制劑L-NIL，可降低肺纖維化小鼠中肺部膠原過度沉積，并減少肺泡上皮細胞的異常增殖，改善肺功能[16]。上述研究表明，DDAH可促進肺纖維化的發(fā)生與發(fā)展。此外，研究亦發(fā)現(xiàn)在博來霉素誘導的肺纖維化小鼠，應用ADMA處理對博來霉素誘導的肺纖維化無明顯影響，而DDAH抑制劑L-291則可顯著降低博來霉素誘導的肺纖維化小鼠的肺纖維化程度，提示DDAH是以非依賴ADMA的方式促進肺纖維的發(fā)生與發(fā)展。然而，WELLS等[14]報道，ADMA可以誘導肺纖維化。上述研究結果的差異，尚不清楚，有可能是因為在兩個研究中肺纖維化所處的病理階段不同。在博來霉素誘導的肺纖維化小鼠模型，早期ADMA濃度是明顯增加，第7天達高峰，隨后其開始下降，故推測早期的肺纖維化可能主要由ADMA發(fā)揮作用，而后期則主要通過DDAH的非ADMA途徑。

2.4 ADMA和其他纖維化心肌纖維化是指ECM過度沉積于心肌組織中導致疤痕形成和組織結構紊亂，最終導致心肌組織破壞。心肌纖維化主要分為反應性血管周圍纖維化(心肌纖維化的早期階段，表現(xiàn)為膠原沉積在心臟冠狀動脈周圍)，間質纖維化(膠原由冠狀動脈周圍擴展到生理狀態(tài)下無膠原存在的肌間隙)和修復性或替代性纖維化(表現(xiàn)為心肌細胞周圍膠原沉積增多和膠原類型發(fā)生改變)。持續(xù)性心臟肥大或大量心肌細胞的突然喪失可觸發(fā)心臟纖維化，導致心臟的病理性重塑和衰竭。研究發(fā)現(xiàn)，慢性腎病患者血清的ADMA濃度顯著增加，外源性應用尿毒癥患者血清中分離的ADMA處理人冠狀動脈內皮細胞，可導致間質轉化相關轉錄因子Slug和Twist水平上調，促進冠狀動脈內皮細胞發(fā)生間質轉化，從而促進心肌纖維化[17]。通過滲透泵向小鼠泵入ADMA可引起野生型小鼠冠狀動脈微血管中膜增厚及血管周圍纖維化[18]。在DDAH2過表達的轉基因小鼠中，心臟局部NO水平增加，血漿ADMA水平降低，ADMA介導冠狀動脈微血管的血管周圍纖維化減輕。在異丙腎上腺素誘導的大鼠心力衰竭模型中，瑞舒伐他汀能顯著降低ADMA水平，增加血清NO水平，從而緩解心肌細胞肥大、炎性細胞浸潤、心肌間質纖維化等病理生理學和形態(tài)學改變[19]。綜上所述，ADMA可誘導心肌纖維化。

囊性纖維化是一種常染色體隱性遺傳病，可累及呼吸、消化和生殖等多系統(tǒng)，是歐洲和北美洲高加索人種中最常見的遺傳性疾病之一。在囊性纖維化患者氣道中，ADMA含量增加，NO減少，進而導致囊性纖維化患者氣道阻塞。采用抗生素治療囊性纖維化之后，ADMA水平顯著下調，NO增加，肺部功能改善[20]，提示ADMA可能與囊性纖維化的發(fā)生與發(fā)展相關。

3 小結和展望

迄今為止，ADMA在纖維化發(fā)病中作用的研究尚屬起步階段。ADMA與纖維化的關系及作用機制尤其是與肺纖維化的關系仍有不少問題尚在探索之中。纖維化時，ADMA調控機制、細胞來源、ECM各種成分之間及其與細胞之間的相互關系等很多問題有待進一步研究。近年隨著分子生物學進展，對DDAH和ADMA的分子結構與基因調控有了一定的了解，這為進一步深入研究ADMA在纖維化中的作用機制以及尋求纖維化治療的藥物靶點提供了更加合理的方法與途徑。

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