NO是一种自由基的性质的气体,在大气中是有害的化学物质,但近年来多研究表明机体内极少量可调控NO却充当生理和病理调节介质,它是一种新型的细胞内信使分子和效应分子。1980年Furchgott等用兔胸主动脉实验时偶然发现乙酰胆硷的舒血管反应需依赖于血管内皮细胞的存在,才能作用于毒蕈硷样受体发挥效应,并在随后的研究中,把诱导血管松弛的内皮细胞产生的介质命名为内皮细胞舒血管因子(EDRF)。此后,许多实验开展了EDRF的本质研究,由于EDRF和NO具有相同的生物学和化学特点,1986年,Furchogtt和Ignarro分别是提出EDRF的本质是NO,1987年,Palmer等化学发光法证明内皮细胞可以产生NO,并证实EDRF就是NO。NO广泛参与机体循环、呼吸、消化和神经等各个系统的生理和病理生理调节,在炎症和免疫中发挥重要的作用。催化NO生物合成的酶称为一氧化氮合酶(NOS)。NOS的亚型有三种,分别称为神经元型NOS(nNOS,Ⅰ型NOS),诱导型NOS(iNOS,Ⅱ型NOS)和内皮型NOS(eNOS,Ⅲ型NOS),其中ⅠNOS型NOS和Ⅲ型NOS称为结构型NOS(cNOS)。近年来,越来越多的研究表明NO在维持鼻腔正常功能方面发挥重要作用,NO在生成过多过少都会导致鼻腔疾患发生。本文就NOS在鼻部的分布、NO对鼻腔的生理、病理调节,以及NO和鼻部疾患的关系作一综述。
【NO和NOS在鼻部的分布】NOS广泛分布于人体多种细胞、组织和器官。鼻粘膜的神经支配来源于翼腭神经节、三叉神经节和颈上神经节。Hanazawa等于1993年[1]首先用尼克酰胺腺苷二核苷磷酸(NADPH)-黄递酶组织化学染色法测定大鼠鼻粘膜,发现其免疫阳性纤维围绕血管、腺体和上皮下层周围,翼腭神经节的许多神经元被标记,三叉神经节的少量神经元亦被染色,颈上神经节神经元阴性,说明NOS免疫阳性纤维主要起源于翼腭神经节。Hanazawa等于1997年[2]又用NADPH-黄递酶组织化学染色法证明人鼻粘膜的阳性纤维分布在血管和粘膜下腺体周围,翼腭神经节的神经元亦为阳性。早产儿和正常分娩的新生儿即能在上呼吸道释放相当数量的NO[3]。正常人在安静和用力呼吸间呼出NO含量主要起源于鼻咽部[4]。Lundberg等在1994年[5]通过气管切开术后病人鼻腔、口腔呼出NO含量与从气管切开口呼出的NO含量相比较,发现前者明显高于后者,从而明确提示正常人呼出气的所有NO主要起源于上呼吸道;在1995年[6]又报告了人在鼻窦的NO浓度非常高,几乎接近NO在大气污染中的最高水平,表明NO对鼻窦保持无菌性起作用。1998年Tasman等[7]用免疫组化方法证实NOS免疫阳性纤维大部分围绕鼻腔腺体、静脉窦、并提出NOS和神经肽在神经纤维有共存现象,但机制尚不清楚。
Furukawa等1996[8]第一个论证了正常人和慢性鼻炎患者鼻粘膜上NOS的表达,免疫组化定位表达为Ⅲ型NOS位于正常人鼻粘膜血管内皮细胞、表层上皮细胞和粘膜下腺体,所有种类的血管,包括毛细血管、窦状隙、静脉、小动脉和动脉的内皮细胞都显示了非常强烈的Ⅲ型NOS的免疫反应,Ⅲ型NOS免疫反应和炎症程度没有明显相关性。Ⅱ型NOS位于慢性鼻炎患者的表层上皮细胞、血管内皮细胞、平滑肌细胞和炎症细胞,轻微炎症的标本显示了表层上皮细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和鼻腔腺体上的集中染色,在炎症程度和在表层上皮细胞、血管内皮细胞、平滑肌细胞、腺体上的Ⅱ型NOS免疫反应之间有明显相关性。并同时用原位杂交、NADPH-黄递酶组织化学法证实了NOS在鼻部同样的分布特点。
【NO的鼻部生理和病理作用】NO作为细胞间信使分子,调节血管紧张性、血小板活动和免疫反应,并在非肾上腺素非胆碱能神经中充当中枢和外周神经递质。由激活巨噬细胞合成的NO是细胞毒性分子,和巨噬细胞杀死细菌、病毒、原生动物、肿瘤细胞有关,但也被认为是有害作用,与自身免疫性疾病的发病机理有关,具有抗炎和致炎两种特性[9]。NO对维持鼻腔正常功能起十分重要的调节作用,除了调节鼻粘膜的血流、分泌和纤毛运动外,还具有抗菌和抗病毒作用,在不同条件下,NO可表现为细胞保护和细胞毒性双重效应,NO生成的过多或过少和鼻腔疾病患者的发生有直接关系。在呼吸系统维持机体稳定的防御机制,鼻起源的NO通过调节鼻血流、腺体分泌,也可能通过杀灭微生物作用来参与这个机制,NO能引起血管扩张、微血管渗漏、平滑肌松弛和可能刺激腺体分泌,NOS表达的增加和随后引起的NO释放可能在慢性鼻炎伴随的粘膜水肿机理中起作用。其中,由Ⅲ型NOS产生的NO维持鼻粘膜的正常稳定性和气反应性,而Ⅱ型NOS产生NO则和慢性鼻炎的鼻分泌物增多、粘膜水肿有关[8]。Watanabe等1995[10]发现犬的离体标本在胍乙啶和阿托品存在时,电刺激可引起血管扩张反应,这一反应被NOS抑制剂L-硝基-精氨酸(L-NA)阻断,而D-硝基精氨酸(D-NA)无效,L-NA的阻断作用又可被预先用L-精氨酸(NOS的自然底物)处理而部分逆转,但D-精氨酸不能逆转,说明阻断作用的特异发生,血管扩张反应被河豚毒明显抑制,提示NO参与鼻粘膜神经源性血管扩张的调节,NO是犬鼻粘膜上NANC血管扩张神经的主要神经递质,并且氮能神经对犬鼻粘膜的血流和肿胀的调节方面,发挥生理和病理作用。Lane等1997[11]探讨了NO在神经源性调节鼻血管渗出和粘液分泌的作用。建立鼻-鼻反射模式,对一侧鼻腔用组激发,而对另一侧持续灌注的鼻腔测量白蛋白和粘蛋白,结果另一侧鼻腔的白蛋白和粘蛋白明显增加,用NOS抑制剂L-硝基-精氨酸灌注非激发侧鼻腔,发现白蛋白渗出阻断,但粘蛋月仍增高。L-硝基-精氨酸加入到灌注液后,能减少血管渗出的抑制作用,提示NO在鼻-鼻反射的效应器中是调节介质,提高血管渗透性。Lindberg等1997[12]测定了正常人的纤毛活动频率和糖精转移试验以表示鼻粘膜纤毛功能发现如NO含量较低,则粘膜纤毛功能不正常,并认为NO含量测定应作为鼻粘膜纤毛功能的指标。Kuner等1998[13]调查正常人经鼻腔雾化吸入NO供体硝普钠后,除了NO含量明显提高外,鼻腔粘膜血流量和纤毛活性也显著增加,从而提示NO可能调节人鼻粘膜纤毛活性和血流量。
【NO与鼻部相关疾病】NO是一把“双刃剑”[14],一方面参与体内的重要生理功能,另一方面过多NO却是许多疾病或促进因素,同样NO在体内具有广泛的生理作用,NO合成障碍必然引起正常生理功能的丧失,导致许多疾病的发生。Lindberg等1997年[15]应用化学发光法测定了正常人、普遍感冒患者和慢性鼻窦炎患者鼻腔中的NO浓度,发现正常人和感冒患者之间的NO含量基本相同,但鼻窦炎患者的NO含量明显降低,意味着NO的缺乏可能有助于鼻窦炎的发生,2例NO鼻腔浓度最低的患者有功能和形态学方面的粘膜纤毛系统改变,这改变是典型的获得性粘膜纤毛功能紊乱,该发现说明NO有抗菌和抗病毒作用,并对粘膜纤毛系统有重要作用。儿童急性上颌窦炎患者的NO浓度明显降低,经抗生素治疗后NO浓度恢复正常[16]。卡塔格内氏综合征的儿童其NO含量基本缺失。变应性鼻炎患者呼出的NO含量明显高于正常组。对室内尘螨过敏的变性鼻炎患者的鼻灌注液中出现NO,在治疗剂量范围鼻腔内激素应用不会影响NO含量变化[20]。Ramis等1996且[21]测定正常人鼻粘膜NOS活性都以结构型存在,而鼻息肉患者则主要含有Ⅱ型NOS,并且两者的NOS都定位于上皮细胞,提示NO是呼吸道的重要炎症介质,以及人上呼吸道的上皮组织是NO产物的源泉。
【展望与问题】NO在生物体内生理、病理作用的发现为许多生命过程和病理现象增添了新的认识,同样对认识鼻腔疾患的发病机理也将会有更深刻的意义。作为内源信号分子之一,NO与其它信号分子如激素、神经肽之间的相互作用关系尚须进一步阐明,才能明确NO在生物信息网络系统中的作用和地位。另外临床上尚缺乏直接、准确的NO检测方法,NO在鼻部生理学意义和病理学意义还有待进一步深入研究。
参考文献
