酪氨酸硝基化导致细胞功能损伤的病理生理机制及防治措施.docVIP

酪氨酸硝基化导致细胞功能损伤的病理生理机制及防治措施 东南大学附属中大医院麻醉科 吴琼 景亮 南京 210009 在全身炎症反应和感染性休克等病理条件下，炎性介质在激活NOS产生过量NO的同时还通过其他细胞途径增加O2-的产生。由于NO 与O2-反应的速度是正常状态下超氧化物歧化酶与O2-反应速度的3倍，使得NO首先捕捉O2-以极快的反应速度生成多种活性氧(O2-、HO-、H2O2、 ONOO-等)和活性氮（NO-、NO2-、N2O3等），这些产物除了造成氧化损伤外，还可与蛋白质酪氨酸残基或游离酪氨酸发生硝化反应，生成稳定的代谢产物3-硝基酪氨酸（3-nitrotyrosine,3-NT）。由于正常人体血浆酪氨酸浓度大约为100 (mol/L，这就为体内酪氨酸的硝基化提供了可能性。酪氨酸硝基化后使体内多种有重要功能的酶/蛋白功能受损或活性下降，损伤线粒体、DNA，抑制酪氨酸磷酸化，诱导细胞的凋亡和死亡。本文就酪氨酸硝基化的产生原因、对组织细胞功能的损伤及防治措施作一简略介绍。 一、酪氨酸硝基化的产生来源 正常生理条件下，组织细胞中活性氧（ROS）/活性氮（RNS）的生成与清除的平衡取决各种抗氧化物质和酶的浓度。但多种病理状态下这种生物平衡被打破，体内RNS/ROS生成增加,抗氧化物质活性下降。RNS/ROS的大量产生可以直接损伤蛋白质、核酸和脂质等生物大分子，而ROS与RNS相互反应可以产生更强的毒性效应，即酪氨酸的硝基化。一般认为导致酪氨酸硝基化有如下几个来源： 1、过氧亚硝基阴离子(peroxynitrite，ONOO-) 依赖的途径：O2-与NO在体内迅速反应形成ONOO-，ONOO-及其质子化形成的共轭酸ONOOH具 有很强的氧化和硝基化作用，可以通过金属离子或金属蛋白（如Cu/Zn-SOD）的催化作用下与Fe3+活性中心反应形成中间产物（oxo-Fe4+）和NO2，NO2与酪氨酸的芳香环结合生成3-NT或者与酪氨酸直接反应，第一步生成酪氨酰自由基（TYR.）和NO2，NO2与TYR.基团结合形成终产物——3-NT。体外实验也证实，ONOO-确实可以使组织蛋白质发生硝基化反应，经ONOO-处理的细胞中，硝基化蛋白质的含量明显增高。 2、非ONOO-依赖的途径，其中包括：①过氧化物酶（Heme Peroxidase）依赖途径：在体内，过氧化物酶(包括髓过氧化物酶，辣根过氧化物酶，嗜酸粒细胞过氧化物酶等)能催化H2O2 和Cl-反应生成HOCl, NO2-可被HOCl氧化生成NO2Cl和NO2使酪氨酸发生硝基化反应；还能使亚硝酸盐和酪氨酸同时被氧化，分别生成NO2-和酪氨酰自由基（Tyr。）,后两者继续反应生成3-NT[1]。②铜/锌-过氧化物歧化酶（Cu/Zn-SOD）催化途径：尽管不同的SOD有明显的保护作用，可是它也有产生强氧化物质的能力，导致细胞组织的损伤。近来的研究显示，在生理性PH范围内，Cu/Zn－SOD可以作为一种过氧化物酶。当体内HCO3ˉ大量存在时，Cu/Zn-SOD能催化亚硝酸盐/ H2O2生成?NO2和CO3ˉ，后两者继续氧化和硝化酪氨酸残基，生成多种酪氨酸衍生物，包括3-NT。③过氧化氢酶（Catalase）依赖途径：，叠氮化钠（NaN3）①分析法：包括高性能液体色谱法（HPLC））））②免疫反应方法：包括免疫组织化学（Immunohistochemistry）））Mn-SOD表达与对照组相比增加，而Mn-SOD的Try-34被硝基化后，酶活性明显下降,失去对上皮细胞的保护作用。肺表面活性物质相关蛋白A(SP-A)是肺泡Ⅱ型上皮细胞合成分泌的表面活性物质，能够抑制内毒素刺激巨噬细胞分泌的IL-1及TNF并防止肺水肿、肺萎陷。Zhu等 [7]在对ALI/ARDS患者肺水的研究中提出ONOO-和TNM使SP-A发生硝基化，使SP-A上述的功能受到抑制，很可能是ALI/ARDS发病机制之一。②血管内皮细胞除了作为血管屏障，还能够合成并释放多种体液因子，在调节血流动力学、血细胞黏附和血管张力中发挥重要作用，内皮细胞破坏或功能障碍，血管屏障丧失，通透性增加，而且一些内皮细胞依赖的调节机制也失常。环前列腺素合酶（PGI2）Murata等[10]提出游离3-NT通过诱导H2O2的产生介导DNA损伤，影响蛋白质的转录合成，导致细胞功能受损。④酪氨酸磷酸化在细胞信号传到中有重要的调节作用，抑制酪氨酸磷酸化也可以损伤细胞功能。蛋白酪氨酸激酶参与调节细胞增生、分化和免疫系统信号传导过程，多种具有酪氨酸激酶活性的受体的胞浆内段都含有酪氨酸残基，该残基磷酸化后方能介导信号传递，而酪氨酸残基硝基化后抑制了其磷酸化，导致信号过程的失控，引起炎症反应和疾病。免疫过程中，Ag/TCR/CD3复合物激活的最早的细