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摘要：在心肌细胞中，一氧化氮是一种重要的第二信使，它是由三种一氧化氮合酶，即内皮型一氧化氮合酶；神经型一氧化氮合酶；诱导型一氧化氮合酶产生的内源性物质。一氧化氮信号通过cGMP依赖途径或非cGMP依赖途径进行翻译后修饰从而调控下游蛋白。NOS的功能障碍（即表达、位置、耦联、活性的改变等）存在于各种心脏疾病中，如心力衰竭，导致了收缩功能障碍、心室重塑和心肌肥大。本文将重点阐述在健康和疾病中内皮型一氧化氮合酶的信号通路，并讨论现有的和潜在的方法通过靶向内皮型一氧化氮合酶通路来治疗心脏疾病。
内皮型一氧化氮合酶在正常心脏中信号转导分子机制
在心肌细胞中，内皮型一氧化氮合酶（eNOS）结合Caveolin-3基因存在于心肌细胞的caveolae中。除了能够增加[Ca2+]i，eNOS也可以通过蛋白激酶B（PKB）激活磷酸化位点1179丝氨酸的磷酸化，这对终末期心力衰竭的心肌起到保护作用。虽然一氧化氮是高度扩散的气体，但一氧化氮合酶信号是时间和空间的局部位点（即分割信号）。由于eNOS和nNOS存在于心肌细胞的不同部位（eNOS主要存在于心肌细胞caveolae中、nNOS主要存在于肌质网中），它们的信号转导通路、终末靶蛋白以及对心肌功能的影响各不相同。与nNOS不同的是，eNOS信号不能调控心肌基底细胞的收缩，但能调控β-AR刺激对其引起的收缩。在心肌细胞caveolae中，eNOS密切定位于L-型钙通道（LTCC）和β-AR位点处。与nNOS?/?心肌细胞相比，给予eNOS?/?心肌细胞β-AR刺激，其收缩力增加，而给予小鼠心肌细胞过表达eNOS基因相同的刺激，其收缩力减弱。
由于相同的亚细胞定位，eNOS可以调控LTCC。总之，野生型心肌细胞eNOS的急性抑制或敲除心肌细胞eNOS?/?基因，β-AR刺激强度更高，钙离子内流增加。此外，有数据表明，蛋白激酶G（PKG）可能参与LTCC在丝氨酸496位点的磷酸化。这也说明了WTeNOS与eNOS信号的差异。女性心肌细胞eNOS对LTCC的作用影响更高于男性。eNOS/LTCC途径可以减弱β-AR刺激引起的心肌细胞收缩反应。除了限制β-AR激发Ca2+内流外，eNOS信号也可以缩短动作电位。总之，在给予β-AR刺激时，eNOS?/?小鼠动作电位延长。决定动作电位持续时间的是K+通道。然而，在WT和NOS3?/?心肌细胞中，K+通道变化（瞬时外向电流、静息电流、内向电流）无显著性差别。因此，可以说明在eNOS?/?心肌细胞中增加钙离子内流可以使Na+/Ca2+交换增强，进而延长动作电位时长。然而，eNOS信号可以减弱β-AR对心肌收缩的影响，这种影响是轻微的，不是总能观察到。因此，通过eNOS介导生成的NO与nNOS介导生成的NO作用不同。
此外，在eNOS?/?心肌细胞中，增加钙离子内流可以导致肌质网中的钙离子负载。如果肌质网中的钙离子超负荷，可以导致钙离子自发性释放和后除极。这些情况也存在于eNOS?/?小鼠心肌细胞中。因此，eNOS抑制LTCC可以抑制后除极来预防心律失常的发生。折返性心律失常可以使AP持续时间延长。绝大多数心力衰竭患者的死因是心律失常。因此，eNOS功能异常可能参与心力衰竭心律失常的发生。eNOS信号可以抑制心肌肥大从而预防心律失常的发生。总之，eNOS衍生的NO是负调节产物，通过抑制LTCC负性调节β-AR对心肌的收缩力。因此，限制Ca2+内流对心肌有一定的保护作用，可以预防心律失常的发生和抑制心肌细胞肥厚。
内皮型一氧化氮合酶与心力衰竭
研究表明，在心力衰竭中eNOS的表达水平下降。在正常的亚细胞结构区域，Caveolin-3的表达减少，可能进一步导致eNOS信号的确缺失。eNOS活性下降，NO的生成减少，对心力衰竭具有巨大的损害。
在eNOS?/?小鼠体内，eNOS信号的缺失更加突出的表现出其副作用。研究表明，eNOS?/?的心肌梗死后小鼠，呈现出更严重的心室重构，心肌肥厚和收缩功能障碍，而心肌细胞eNOS的靶向表达，使得压力超负荷后的左心室免遭心室重构。因此，在心力衰竭的临床应用中，增加eNOS的表达水平可以提供对心力衰竭的治疗方法。然而，必须谨慎使用此种方法，因为心衰患者中eNOS能够解偶联产生O2-同时增加ROS在心肌细胞中的水平，通过减少SOD在心衰患者中的表达，可能会使这种效果加剧[1]。
结论
NO信号在心脏功能和生长的调节中起着关键的作用。除了其正常的生理调节，eNOS功能的变化是心力衰竭的一个主要因素。对eNOS亚型的表达、位置、活性进行改变，结果导致下游蛋白质功能紊乱，造成了心肌收缩功能障碍和不利的重构。通过恢复NO的产生或针对下游机制来解决eNOS信号机能失调的各种治疗策略已被提出；然而，在人类心衰模型中仅能获得有限的有益成果。也许可能存在一个可同时直接恢复NO和O2-水平的有前途的治疗方法，仍需要进一步研究调查。
参考文献：
[1]SamF，KerstetterDL，PimentalDR，etal.Increasedreactiveoxygenspeciesproductionandfunctionalalterationsinantioxidantenzymesinhumanfailingmyocardium.JournalofCardiacFailure，2005，11（6）：473-480