逄璦博，孫 麗，王振國，涂 悅 綜述 呂俊剛 審校

一氧化氮(nitric oxide，NO)是一種反應性自由基，通過一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)內(nèi)源性產(chǎn)生的，在維持心血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)方面起著至關(guān)重要的作用[1]。NO生物利用度或生物活性的降低與多種心血管疾病有關(guān)，而研究表明，NO不完全由NOS產(chǎn)生的，其中膳食中的硝酸鹽部分被吸收到循環(huán)系統(tǒng)中，隨后被唾液腺吸收，唾液中的硝酸鹽被位于舌后部的共性兼性厭氧細菌還原為亞硝酸鹽，吞咽后大多數(shù)唾液中的亞硝酸在胃的酸性條件下轉(zhuǎn)化為NO，小部分運輸?shù)窖褐?，之后通過酶促反應和非酶促反應轉(zhuǎn)化為NO，這種不依賴內(nèi)皮的NO的產(chǎn)生通常被稱為硝酸鹽-亞硝酸鹽-NO途徑[2]。而綠葉蔬菜，如甜菜根、菠菜和生菜，含有豐富的硝酸鹽，占膳食硝酸鹽攝入量的60%～80%[3]。有研究表明，膳食無機硝酸鹽/亞硝酸鹽同樣可有效降低血壓、保護缺血再灌注損傷、抑制血小板聚集、改善代謝綜合征等[4]。因此，筆者將對硝酸鹽/亞硝酸鹽的生物活化及硝酸鹽/亞硝酸鹽介導的心血管疾病中的潛在機制及其作用進行綜述。

1 轉(zhuǎn)化為NO的方式及途徑

生理條件下內(nèi)皮型NOS可將精氨酸氧化生成NO，當氧氣供應受限時，由NOS產(chǎn)生的NO減少，而硝酸鹽和亞硝酸鹽可在氧氣供應受限的情況下作為內(nèi)皮來源的NO產(chǎn)生的底物，此外硝酸鹽/亞硝酸鹽作為產(chǎn)生NO的替代途徑，還通過降低血清總膽紅素、超氧陰離子和腫瘤壞死因子-α水平，改善內(nèi)皮依賴性非依賴性舒張功能，改善血管內(nèi)皮完整性[5, 6]。研究表明，當血紅蛋白的含氧量在50%時，血紅蛋白的亞硝酸還原酶活性最有效，而在缺氧狀態(tài)下亞硝酸鹽還可促進紅細胞三磷酸腺苷的合成和釋放，進而刺激內(nèi)皮型NOS產(chǎn)生NO，產(chǎn)生的NO可反過來提高紅細胞的變形能力，有利于紅細胞氧氣的運輸[7]。

線粒體在低氧條件下也具有還原亞硝酸鹽的能力。在缺氧狀態(tài)下，線粒體內(nèi)細胞色素c可與亞硝酸鹽結(jié)合，將亞硝酸鹽還原為NO，然而該反應需要極低的氧飽和度(2%)，細胞色素c氧化酶也被認為是亞硝酸鹽依賴的呼吸和氧耗調(diào)節(jié)的靶點[8]。NO的生成和細胞色素c氧化酶的抑制可以減少缺氧時的耗氧量，加速氧向缺血器官的輸送，因此對缺血組織有潛在的治療作用。但由于在這種情況下氧分壓極低，需要進一步的研究來證實這一觀察結(jié)果，特別是對于活體研究[9]。此外，黃嘌呤氧化還原酶也可介導心臟、肝臟和平滑肌組織中亞硝酸鹽產(chǎn)生NO，從而降低內(nèi)皮細胞和紅細胞中的亞硝酸鹽減少有關(guān)，并可以抑制ROS的產(chǎn)生。

2 對心血管疾病治療研究進展

2.1 對高血壓的影響 無機硝酸鹽/亞硝酸鹽作為NO的儲存形式，已被證明在降血壓方面是有效的[10]。Ling等[11]探討了亞硝酸鈉對高血壓大鼠動脈收縮壓和血管功能的影響，結(jié)果顯示通過亞硝酸鈉可顯著降低收縮壓，并改善受損的內(nèi)皮依賴性舒張功能，提高血漿總硝酸鹽/亞硝酸鹽水平和血管組織NO、cGMP水平。此外，還觀察到NOS和HSP-90磷酸化的增加，表明亞硝酸鈉還可通過NOS改善舒張功能，降低血壓的同時并不會引起低血壓[12]。

文獻[13]比較了甜菜根汁對老年人與年輕人血壓的影響，結(jié)果顯示兩組的收縮壓均顯著降低，但在老年組降低更為顯著，表明硝酸鹽可改善心血管健康，尤其是老年人。進一步臨床研究顯示補充甜菜根汁2周后，血漿NO升高，同時收縮壓和舒張壓分別下降6 mmHg和4 mmHg，但兩組間的微血管反應無差異，表明硝酸鹽飲食可改善患者的血壓及大血管的內(nèi)皮功能，但對微血管影響不大[14]。Blekkenhorst等[15]評估了高血壓前期或未經(jīng)治療的1級高血壓患者食用富含硝酸鹽蔬菜的影響，結(jié)果顯示短期攝入富含硝酸鹽蔬菜對血壓、動脈僵硬、血脂和血糖沒有顯著的影響，而唾液、尿液和血漿硝酸鹽濃度及血漿亞硝酸鹽濃度顯著增加，表明飲食干預在提高硝酸鹽濃度方面是有效的，但對高血壓前期或未經(jīng)治療1級高血壓患者的血壓并無影響。而在妊娠期高血壓中的研究顯示，甜菜根汁也可改善高血壓、內(nèi)皮功能障礙和提高NO生物利用度，且不影響胎兒[16]。

2.2 對血管內(nèi)皮功能的影響 飲食中的硝酸鹽/亞硝酸鹽對血管內(nèi)皮功能具有有益的影響。研究顯示，缺乏硝酸鹽/亞硝酸鹽飲食的小鼠可出現(xiàn)血管舒張功能受損，同時主動脈NOS下調(diào)，導致冠狀動脈血管痙攣，且增高心血管疾病相關(guān)病死率，包括急性心肌梗死、心肌纖維化、心源性休克，而服用硝酸鈉可逆轉(zhuǎn)上述改變，表明外源性NO產(chǎn)生系統(tǒng)在血管并發(fā)癥的預防中具有重要作用[17]。

氧化應激和相關(guān)的促炎反應可導致動脈粥樣硬化，并導致內(nèi)皮功能障礙，研究表明，膳食中硝酸鹽/亞硝酸鹽能夠阻止活性氧(reactive oxygen species，ROS)的釋放，且可直接下調(diào)血管NADPH氧化酶的活性[18]。有學者通過建立心臟驟停的小鼠模型，發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽治療可增加S-亞硝基硫醇水平，從而可逆性特異性地抑制呼吸鏈復合體I來防止氧化酶損傷[19]。因此，對線粒體ROS生成增加引起的NO生物利用度降低的保護可能有助于防止血管疾病的發(fā)生。

2.3 對血小板反應性和聚集性的影響 硝酸鹽/亞硝酸鹽是血小板產(chǎn)生NO的來源之一。文獻[20]研究顯示，短期服用硝酸鈉或亞硝酸鈉并不能改變血栓的形成，但可減少血栓的大小，同時還可抑制血小板聚集與血栓栓塞的生成，延長凝血酶原時間。

臨床研究評估了膳食硝酸鹽或硝酸鉀膠囊與安慰劑對照對血小板反應性的影響，結(jié)果顯示膳食硝酸鹽和無機硝酸鹽補充劑對男性有一定的抗血小板作用，但對女性沒有抗血小板作用，而男性NO主要通過血液中亞硝酸鹽的升高在紅細胞中被還原為NO，NO再通過升高血小板cGMP來抑制血小板的反應性，但女性患者中未發(fā)現(xiàn)到血小板cGMP升高[21]。文獻[22]進一步研究顯示，血小板NO的作用獨立于NOS，同時還可通過抑制磷酸二酯酶5而進一步增強抗血小板作用。血小板來源的外泌體是高度促凝的，可促進凝血酶的生成及纖維蛋白凝塊的形成，而有研究顯示補充硝酸鹽輔助氯吡格雷在抑制血小板的同時，可顯著降低血小板來源的外泌體，且可增強患者對氯吡格雷的反應性，表明補充硝酸鹽可能是降低冠心病患者血栓形成的方法[23]。

上述研究表明膳食硝酸鹽或無機硝酸鹽補充劑有可能在作為動脈粥樣硬化血栓形成一級預防或作為二級預防中抗血小板治療的輔助治療，可以適度降低血小板的活性。

2.4 對缺血再灌注損傷影響 缺血再灌注(IR)損傷發(fā)生后線粒體會產(chǎn)生大量的ROS，導致細胞凋亡或壞死[24]。Bj?rnsson等[25]研究顯示，大鼠肝臟缺血/再灌注前給予亞硝酸鹽可減少乏氧代謝和細胞壞死，這可能在臨床上具有重要意義。其機制研究在缺血再灌注損傷過程中，亞硝酸鹽可以將復合物I轉(zhuǎn)化為亞硝基化合物。亞硝酸鹽的另一種潛在的保護作用可能依賴于S-亞硝化，S-亞硝化通過抑制L型Ca2+通道的活性來減少Ca2+進入，并通過激活肌漿網(wǎng) Ca2+-ATPase增加肌漿網(wǎng)對Ca2+的攝取[26]。動物研究顯示，膳食硝酸鹽可通過抑制心臟脂質(zhì)過氧化來抵抗心肌缺血再灌注損傷，從而對心臟發(fā)揮保護作用[27]，還可通過增加心肌組織中H2S的生成來減輕冠脈缺血/再灌注損傷后的心肌梗死和左室收縮功能障礙[28]。

睪丸扭轉(zhuǎn)是一種常見的泌尿外科急癥，主要由睪丸缺血再灌注損傷引起。Lee等[29]發(fā)現(xiàn)，補充亞硝酸鹽后可通過降低超氧化物歧化酶和過氧亞硝酸鹽水平并caspase-3依賴的細胞凋亡，可減輕睪丸的損傷并恢復生精功能。

2.5 對肺動脈高壓的影響 肺動脈高壓是一種多因素疾病，其發(fā)病機制被認為與NO的生物活性和反應性降低有關(guān)[12]。Henrohn等[30]納入15例肺動脈高壓患者進行前瞻性研究，治療后發(fā)現(xiàn)甜菜根汁可顯著增加肺動脈高壓患者肺NO的產(chǎn)生及降低血漿鳥氨酸水平，有利于防止缺氧誘導的肺動脈高壓的發(fā)展。Tawa等[31]通過在野百合堿誘導大鼠肺動脈高壓的同時及1周前、2周后口服甜菜根汁，結(jié)果顯示通過刺激硫化氫的合成而抑制右心室收縮壓升高、右心室肥厚和肺血管重塑。而在誘導肺動脈高壓1周前或2周后服用甜菜根汁并沒有顯著緩解相應的癥狀，表明經(jīng)常性服用適量的甜菜根汁可能是一種預防肺動脈高壓的潛在方法。

Cortés等[32]比較了霧化吸入亞硝酸鹽、硝酸鹽和生理鹽水對缺氧性肺動脈高壓動物模型的作用，結(jié)果顯示吸入亞硝酸鹽可顯著降低肺動脈壓，并增加NO的呼出量，而吸入硝酸鹽與生理鹽水并沒降低肺動脈或增加NO的呼出量，表明吸入硝酸鹽對肺動脈高壓的治療無效，但吸入亞硝酸鹽可能具有治療意義。

總之，NO是人體內(nèi)的主要信號分子，在維持血管張力、平滑肌細胞增殖、血小板活性和炎性反應等方面起著關(guān)鍵作用，體內(nèi)NO的降低與高血壓、內(nèi)皮功能障礙、動脈粥樣硬化等心血管疾病的發(fā)生有關(guān)。在正常情況下，人體通過NO合成酶內(nèi)源性產(chǎn)生70%的NO，而飲食中的硝酸鹽攝入通過硝酸鹽-亞硝酸鹽-NO途徑可補充體內(nèi)所需NO。因此，膳食硝酸鹽/亞硝酸鹽通過在血管中產(chǎn)生NO在維持血管健康方面具有重要作用。但關(guān)于膳食硝酸鹽對心血管影響的具體機制仍然不清楚。需要進一步的研究來將膳食硝酸鹽/亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為有效的預防和治療策略，為臨床心血管疾病患者提供成本效益高的治療方法之一。