內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣釋放與內(nèi)皮型一氧化氮合酶在血管內(nèi)皮調(diào)節(jié)中的作用和機(jī)制.pdf

1、一氧化氮（nitric oxide，NO)既兼有第二信使和神經(jīng)遞質(zhì)的功能，又是效應(yīng)分子，介導(dǎo)和調(diào)節(jié)多種生理和病理過程[1，2]。NO的調(diào)節(jié)功能十分廣泛，除了舒張血管，它還在血小板聚集，血管生成，血管平滑肌細(xì)胞的增值等方面發(fā)揮作用[3，4]。當(dāng)內(nèi)皮要向肌肉發(fā)出放松指令以促進(jìn)血液流通時，就會產(chǎn)生小分子NO，它能很容易地穿過細(xì)胞膜，血管周圍的平滑肌細(xì)胞接收信號后舒張，從而導(dǎo)致血管擴(kuò)張。因此，正常生理條件下，NO在維持心血管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)方面起著十分

2、重要的作用[5]。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，在幾乎所有病理條件下，都伴隨著內(nèi)皮功能紊亂以及NO含量的異常[6]。人體內(nèi)NO主要來源于一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS），其同功酶有三種亞型，即在正常狀態(tài)下表達(dá)的內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）[7]，神經(jīng)元型一氧化氮合酶（nNOS）[8]以及在損傷后誘導(dǎo)表達(dá)的誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）[9]。作為水溶性可擴(kuò)散的氣體分子，NO在心血管系統(tǒng)不能像其他信號分子一樣儲存在

3、細(xì)胞器。它的產(chǎn)生取決于eNOS的活化，其信號強(qiáng)度和作用時間長短很大程度上取決于eNOS的功能狀態(tài)。因此，eNOS的激活與調(diào)控機(jī)制已經(jīng)成為國際上心血管領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。經(jīng)典理論認(rèn)為，eNOS需要在鈣調(diào)蛋白（CaM）結(jié)合變構(gòu)之后才能活化,而后者需要在Ca2+濃度升高的條件下發(fā)生變構(gòu)才能與eNOS結(jié)合[10，11]。細(xì)胞內(nèi)Ca2+來源有兩條途徑：（1）、乙酰膽堿、緩激肽等激動劑與細(xì)胞膜上的G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，鈣通道開放，胞外Ca2+流入胞漿[1

4、2]；（2）、ATP結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)P2Y受體，促進(jìn)鈣庫Ca2+釋放[13]。細(xì)胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高，CaM與Ca2+結(jié)合形成Ca2+/CaM復(fù)合物，eNOS與后者結(jié)合后構(gòu)象變化，使得電子流可以從還原亞基轉(zhuǎn)移至氧化亞基，催化NO的生成。除了Ca2+調(diào)控之外,蛋白質(zhì)的磷酸化修飾在eNOS活性調(diào)控中也起著非常重要的作用[14]。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，eNOS在絲氨酸和蘇氨酸殘基上容易被磷酸化，已知的對eNOS功能起關(guān)鍵作用的是Ser1179/117

5、7(牛、人)[15，16]。目前報導(dǎo)的激酶包括Akt、AMPK、PKG、CaKII等都能夠磷酸化該位點(diǎn)，許多胞外刺激信號都可磷酸化該位點(diǎn)而激活eNOS[4]。與此同時，Ser635是eNOS的另一個重要磷酸化位點(diǎn)，在機(jī)械剪切力作用下，PKA對Ser635位點(diǎn)的磷酸化顯著地增強(qiáng)了eNOS活性[17]。與上述兩個位點(diǎn)磷酸化均可增強(qiáng)eNOS活性相反的是，由PKC激活的Thr497的磷酸化能夠降低eNOS的酶活性[18-20]。除了Ser117

6、9/Ser635/Thr497之外，其它被報導(dǎo)的磷酸化位點(diǎn)還有Ser116和Ser617。相對于前三個位點(diǎn)來說，Ser116和Ser617位點(diǎn)磷酸化對于eNOS功能的影響還有待進(jìn)一步研究。盡管Ca2+和蛋白質(zhì)磷酸化修飾這兩種因素在調(diào)控eNOS活性方面都起著重要的作用，但它們二者之間的相互作用目前知之甚少。我們前期的工作和最新研究資料表明：盡管CaM的結(jié)合對于eNOS活化及其重要，但是二者的結(jié)合是否一定需要高濃度的Ca2+呢？這取決于eN

7、OS磷酸化的狀態(tài)。例如，在靜息水平的Ca2+濃度下，Ser1179/Ser635位點(diǎn)的磷酸化能夠激活eNOS[15，16，21]。顯然，正是因為這兩個位點(diǎn)的磷酸化增強(qiáng)了eNOS與CaM之間的親和力[22]。另一方面，細(xì)胞內(nèi)的Ca2+位移如何影響eNOS的磷酸化呢？目前仍不清楚。
　　 本研究發(fā)現(xiàn)TG（Thapsigargin）刺激BAEC和HUVEC兩種細(xì)胞，引起eNOS活化，產(chǎn)生NO增加現(xiàn)象。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，eNOS在Ser6

8、35位點(diǎn)特異性磷酸化，并且呈現(xiàn)時間和劑量依賴性，在半小時點(diǎn)達(dá)到峰值，同時我們發(fā)現(xiàn)這種激活作用與細(xì)胞外液Ca2+無關(guān)。因此，我們推測可能是細(xì)胞動員了鈣庫中的Ca2+，導(dǎo)致細(xì)胞漿中Ca2+濃度升高，從而激活了eNOS。通過進(jìn)一步分析，我們使用了不同的鈣釋放劑，包括Bradykinin和ATP同樣檢測到了eNOS在Ser635位點(diǎn)的特異性磷酸化，使用細(xì)胞內(nèi)鈣抑制劑Bapta-AM有效阻止了該磷酸化修飾。這進(jìn)一步證明了我們的猜測：細(xì)胞內(nèi)Ca2+

9、濃度升高導(dǎo)致了eNOS磷酸化。接著，我們探究了細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高與eNOS磷酸化二者之間的關(guān)系和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制。據(jù)現(xiàn)有報導(dǎo)，許多刺激信號能夠通過PKA、CaMKII等信號途徑在eNOS的Ser635位點(diǎn)進(jìn)行磷酸化修飾，從而活化eNOS,增強(qiáng)其產(chǎn)生NO的能力。我們的研究顯示：PKA的特異性抑制劑PKI、H89以及CaMKII的特異性抑制劑KN93均不能阻止eNOS在Ser635位點(diǎn)特異性磷酸化。而使用ERK1/2的特異性抑制劑PD980

10、59和U0126均可完全阻止eNOS在Ser635位點(diǎn)特異性磷酸化。這些結(jié)果表明：eNOS在Ser635位點(diǎn)特異性磷酸化機(jī)制與PKA、CaMKII無關(guān)，而是由ERK1/2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路所介導(dǎo)。綜上所述，在本研究中我們發(fā)現(xiàn)了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣釋放激活了eNOS在Ser635位點(diǎn)特異性磷酸化，增強(qiáng)了eNOS的酶活性。同時，我們揭示了該信號通路系由上游激酶ERK1/2介導(dǎo)的生化機(jī)制。并且，我們進(jìn)一步闡述了在生理條件下，ATP通過ERK1/2信號途徑對Se