朱东亚 审核

摘要一氧化氮(NO)是近年研究得较多的内源性小分子，大量研究表明NO参与了Alzheimer's病的发病。本文综述了关于NO参与Alzheimer's病的最新研究进展，阐明了其作用机制，可以为Alzheimer's病的治疗提供新的作用靶，对寻找开发新药有积极意义。

关键词一氧化氮；Alzheimer's病；淀粉样蛋白；氧化应激；兴奋毒性

中图号R745.102文献标识码:A

文章编号:1006-8783(2000)02-0127-04

1986年，多个科学家相继证实了(血管)内皮舒张因子(endothelium derived relaxing factor,EDRF)就是一氧化氮(NO)，从此，NO一跃成为生物医学界关注的焦点，在此领域的研究突飞猛进。由于NO发现的重大意义，1992年NO被Science评选为“年度分子”。Furchgott等人也于1998年获得了诺贝尔生理学医学奖。

NO是机体内一种作用广泛、性质独特的信号分子，在神经细胞间的信息交流与传递、血压的维持、免疫系统的宿主防御反应等方面，都起着十分重要的作用，并参与机体多种疾病过程。NO在体内是由L-Arg经一氧化氮合酶(Nitric Oxide Synthase，NOS)作用产生的，NOS有三种同工酶：神经型(nNOS)、内皮型(eNOS)和诱生型(iNOS)^［1］。

NO或利或害的双重作用，被称为“双刃剑”(double-sided sword)。NO表现为哪种作用主要取决于组织的氧化还原状态和NO的浓度。局部的氧化还原微环境可以改变NO的氧化还原状态。在还原环境下，生成NO·，NO·和O₂^-.·反应生成ONOO^-，后者具有细胞毒作用；而在氧化条件下，主要生成离子型NO，通过与N-甲基天冬氨酸受体(NMDA受体)的氧化还原位点结合，降低受体活性，还原兴奋型神经递质，从而起到保护作用。NO的过度生成可导致细胞毒性。iNOS在生理条件下并不存在，在病理情况，致炎物质如：脂质多糖(LPS)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α )、白介素-1(IL-1)等作用下能被诱导产生，iNOS一经产生，活性可持续几小时甚至几天，并产生大量NO，介导炎症、休克等疾病的发生。

阿茨海默氏病(Alzheimer's disease，AD)是一种神经退行性疾病，其主要的病理学特征为：β-淀粉样蛋白(Aβ)大量且普遍存在，发生神经纤维缠结(NFT)，神经元持续、缓慢地退变、死亡以及大量活化的星形细胞、小神经胶质细胞的存在。而过量NO有神经毒性，能导致神经元死亡，因此人们开始研究NO和AD之间的关系，现有大量证据表明NO在AD等神经退行性疾病中起重要作用。

通过检测AD病人脑脊液中NO的代谢物亚硝酸盐和硝酸盐的浓度，发现在AD早期NO生成量增加^［2］。在AD病人大脑发生NFT的神经元和神经纤维网线中都含有iNOS^［3］。从AD病人分离的脑微血管中NOS活性显著增加，且eNOS和iNOS水平显著升高^［4］。在β-淀粉样斑附近的活性星形细胞中也含有iNOS^［5］。

NO生成增加可能导致AD中敏感神经元损伤及神经细胞死亡，因此随着疾病的发展，神经元细胞逐渐退变、死亡，神经元数量减少，NOS的表达随之减少，因此NO生成减少。在AD前叶白质、海马中表达可测量nNOSmRNA的细胞数量显著减少^［6］。脑部ECⅡ层nNOS神经元显著减少，海马CA1区和CA3区其次^［7］。在AD病人脑中的海马神经纤维网，NADPH-d(还原型辅酶Ⅱ-黄递酶)组织化学(一种标记NOS神经元的特异性方法)显示NOS神经元大大减少^［8］。AD病人的脑脊液中硝酸盐水平显著降低^［2］。

AD的发病机制目前还不清楚，现倾向于认为AD发病是由多种因素引起的，可能导致AD的原因有：β-淀粉样蛋白，神经纤维缠结，氧化应激，兴奋毒性，Ca²⁺稳态失衡，免疫变化，葡萄糖代谢去除，胆碱能系统功能下降等等，最近又提出了AGEs理论，认为AGEs(高级糖基化终产物)是导致AD的原因^［9］。这些因素导致AD的作用机制复杂，且相互影响，相互作用，而NO被证实参与了其中许多途径，下面就对此进行具体介绍。

现认为，NO介导了β-淀粉样蛋白(Aβ)毒性。Aβ在AD 病人脑中广泛且大量存在，被认为是导致AD中神经元退变的主要原因。Aβ是跨膜糖蛋白β-淀粉样蛋白前体(Amyloid Presusor Protein，APP)的异常裂解产物，在体外有神经毒性^［9］。越来越多证据表明，Aβ与AD的一系列神经退行性变化有关。Aβ毒性有以下原因：Aβ能导致钙稳态失衡，它使脂质双分子层形成Ca²⁺通道，使神经元细胞内［Ca²⁺］上升，从而加剧了大量中枢神经系统毒性，包括兴奋毒性、氧化损伤等^［11］。Aβ能诱导周围的小神经胶质细胞和星形细胞活化，小神经胶质细胞是脑内特殊的巨噬细胞，星形细胞是脑中胶质细胞的主要成分，它们在受到刺激时可产生许多免疫调节因子，包括补体蛋白，炎性细胞因子如：IL-1α、IL-1β、IL-3、IL-6、TNF-α和S100β 等。但如果这种免疫反应不正常或延长，就会导致许多神经退行性疾病中的神经元损害^［12］。现发现Aβ能诱导小神经胶质细胞和星形细胞活化，表达iNOS^［9］，催化产生大量的NO，见图1。Aβ诱导大鼠星形细胞iNOS表达及NO生成是通过转录因子NFkappaB依赖的机制实现的，NFkappaB的活化是选择性地从P65反式激活区域2发生的^［13］。

NO介导了兴奋毒性。谷氨酸兴奋毒性是指兴奋性氨基酸(EAA)过度蓄积，谷氨酸受体过度激活，导致神经元死亡。谷氨酸受体有三种亚型：NMDA，AMPA和KA。当NMDA和non-NMDA受体活化时，引起Ca²⁺内流，细胞内［Ca²⁺］上升，导致钙调素依赖蛋白激酶(CaMK)活化，使nNOS活化，催化L-Arg生成NO。 nNOS通常只合成少量的NO，但NMDA受体过度激活可使nNOS催化产生大量NO，导致神经毒性，见图1^［10］。

实验表明，Aβ(25-35)和谷氨酸协同诱导了神经元损伤和NO生成，且其作用能被选择性NOS抑制剂所缓解。由此也证明Aβ和谷氨酸兴奋毒性都通过共同的NO途径，NO参与了Aβ和谷氨酸诱导的AD中的神经元损伤^［14］。

NO也介导了氧化应激。氧化应激是指自由基生成能力和细胞清除自由基能力之间不匹配所导致的细胞病理学现象，即由于自由基生成增加，对机体产生损伤^［2］。NO就是一种自由基，AD病人体内大量NO生成说明发生了氧化应激，AD病人脑中存在氧化应激的标记，如Fe增加，防御酶的诱导，抗氧剂增加，蛋白质、脂质的氧化损害等^［10］。Good等人发现在AD神经纤维缠结中存在硝基酪氨酸^［15］。

图1AD中NO的大量生成及NO毒性

作用机制示意图

氧自由基，也称活性氧(Reactive Oxgen Speices，ROS)会导致脂质、蛋白质和DNA等生物大分子氧化损伤，引起细胞功能失调和细胞死亡。ROS尤其是OH·和ONOO^-能导致大分子的氧化损伤。ONOO^-是NO毒性的真正元凶。它稳定，易扩散，能迅速扩散到周围细胞；它活性高，能迅速和蛋白质、脂质和DNA反应，其作用机制见图1^［10］：

①ONOO^-进攻蛋白质，至少能通过三种途径介导氧化：a、OH^-催化ONOO^-降解成OH*和NO^-。b、直接和巯基反应，作用于巯基，使与能量代谢或抗氧化有关的酶失活；作用于铁硫基团，抑制线粒体呼吸链作用。c、和金属离子反应形成强的硝化剂，ONOO^-进攻蛋白质使蛋白质酪氨酸残基硝化，使蛋白质活化或失活，酶的氧化损伤使它对蛋白质水解更敏感，这与衰老过程中酶分解的调节和酶变体的累积有关。

②ONOO^-进攻脂质，形成过氧化脂质，导致膜流动性逐渐丧失，扰乱膜上离子通道，降低膜电位，增加离子如Ca²⁺的通透性，使血管膜破裂，细胞坏死。

③ONOO^-进攻DNA，形成氧化DNA，氧化DNA损伤可触发细胞凋亡。它活化一种核酶PARP(多聚ADP-核糖聚合酶)，这种核酶与DNA的修复有关，PARP水解，阻止了它对DNA位点的修复，从而诱发了细胞凋亡。损伤DNA可激活多聚ADP-核糖合成酶(PARS)，PARS在作用过程中可把几百个ADP核糖基团加到核蛋白上，而每一个核糖基团的激活假如消耗1 molNAD，重新合成NAD需4 mol ATP，这样PARS的激活能快速耗竭能量储备，导致细胞死亡^［16］。

钙稳态失衡使NO生成增加。钙稳态失衡可能是AD中NFT、Aβ、细胞凋亡和记忆障碍的最后通道。钙稳态失衡导致神经元损伤，树突萎缩并最终死亡，细胞间突触联系逐渐失去，脑回路逐渐破坏，导致学习和记忆能力大大降低，可能也导致了AD病人的记忆缺失。AD中由于Aβ和兴奋毒性，细胞内［Ca²⁺］升高，使CaM依赖蛋白激酶活化，诱导nNOS产生NO。

Aβ、氧化应激、兴奋毒性等是导致AD的主要因素，它们并不是独立作用，由于 NO都参与了这些过程，因此部分造成了它们之间的相互影响。例如，一方面，Aβ能活化自由基，催化产生NO，导致氧化应激。氧化应激又可促进Aβ毒性，ONOO^-进攻脂质，生成过氧化脂质，促进Aβ自聚，形成不溶性聚合物，产生毒性。Aβ和ROS之间的回路增强了脑组织损伤，导致AD中的渐进性变化^［16］。