許多心血管疾病都與一氧化氮(Nitric Oxide,NO)活性低下或生成不足有關,如動脈粥樣硬化、
高血壓病、心肌缺血再灌注、心力衰竭等。已有動物研究表明 [1,2] ,四氫生物蝶呤作為一氧化氮合酶的重要輔助因子,參與NO的合成。外源性補充可減少各種氧自由基的產生,降低脂質過氧化的水平,從而延緩并減少
心腦血管疾病的發生及進展。但BH 4 的價格昂貴,使其臨床應用受到限制。研究已明確葉酸與四氫生物生物蝶呤系類似物 [3] ,本研究旨在觀察FH 4 是否可以提高實驗性高膽固醇血癥兔組織內的BH 4 含量,以探討FH4的作用機制及價廉的BH 4 取代FH 4 的可行性。本實驗采用常用的尿液蝶呤分析來檢測BH 4 含量。
1 材料與方法
1.1 實驗動物及分組 選取純種新西蘭大白兔(青島市動物實驗中心提供,體質量2.0~2.25kg,雄雌不限)24只,隨機分成4組(n=6)。在適應性喂養1周后,進入實驗階段。A組進食普通飼料,其余各組進食高脂飼料。B組為模型組,C組為BH 4 干預組,D組為葉酸干預組。高脂飼料的配方為:1%膽固醇,8%豬油,75%蛋黃粉,83.5%普通顆粒飼料。限食量,每兔每日250g,分籠喂養,共喂養60d。每半月測體重一次。C組同時給予BH 4 2mg/(kg·d),溶解在食用水中,與水同飲;D組同時給予葉酸2mg/(kg·d),溶解在食用水中,與水同飲。
1.2 標本采集及處理 所有實驗動物喂養60d后,取耳緣靜脈血2ml,室溫下放置15min,4000r/min離心15min,取血清,分裝編號。測定血清總膽固醇(TC)含量。同時,抽取膀胱尿液5ml,馬上加入維生素C(20mg/ml urine),避光下混合均勻后分裝于避光容器中,冷凍在-80℃待分析。
1.3 統計學方法 實驗數據經SPSS11.0統計軟件處理,P<0.05差異有統計學意義;P<0.01差異有顯著統計學意義。
2 結果
2.1 各組血清TC含量測定結果 見表1。
表1 各組血清TC含量 (略)
注:與A組比較, △ P<0.01
表1說明,與正常飲食組相比較,其它各組的膽固醇明顯升高,差異有非常顯著性(P<0.01),BH 4 組與FH 4 組的膽固醇雖低于模型組,但差異無顯著性。高膽固醇血癥兔的模型已建立成功。
2.2 各組尿樣中生物蝶呤測定結果 見表2。
表2 各組樣品中尿蝶呤含量 (略)
注:與B組比較, △ P<0.05
表2說明,模型組與其它各組比較,新蝶呤升高而生物蝶呤下降,差異有顯著性,P<0.05。
3 討論
近年來,一氧化氮(Nitric Oxide,NO)及一氧化氮合酶(Nitric Oxide Synthase,NOS)的關系及其生理功能受到了人們的廣泛關注。由NOS合成的NO具有多種生理和病理作用,可使血管平滑肌舒張,抑制白細胞粘附于內皮細胞上,抑制血小板與血管壁間的相互作用,以及抑制血管平滑肌細胞的增生和損傷。
實驗表明 [4] 細胞內BH 4 水平決定了結構型一氧化 氮合酶(constitutive NOS,cNOS)是產生NO或超氧化物,并調節著二者的平衡。此外,BH 4 還可降低次黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶產生超氧化物的能力,具有直接的抗氧化作用,減少組織、細胞的氧化損傷。因此,BH 4 在維持正常血管反應過程中具有重要的生理學意義。
高脂造成BH 4 含量絕對或相對減低可能的原因是:(1)脂質過氧化物及氧自由基生成增多造成細胞內氧化應激狀態 [5] ,而BH 4 在細胞內的合成有賴于正常的氧化還原環境;(2)NOS活性上調,導致BH 4 活性相對降低。
葉酸與BH 4 為類似物,兩者結構相似,參與的遞氫、遞甲基反應相似,催化的酶亦相同 [3] 。Hyndˉman ME [6] 等證實葉酸與BH 4 的作用靶位相似,它可直接作用于NOS提升NO的產量和促進內皮功能。另外,葉酸尚可提高BH 4 的生物利用度,刺激內源性BH 4 的再生 [7] 。葉酸在細胞內很易被還原為甲基四氫葉酸,后者是前者在循環系統的主要活性形式,甲基四氫葉酸是同型半胱氨酸(Hcy)降解途徑中重新合成蛋氨酸的甲基供體,由此可降低Hcy的濃度。葉酸缺乏導致代謝通路受阻,血中Hcy累積,成為高Hcy血癥。研究發現,Hcy可在金屬離子介導下,自身氧化生成過氧化物及氧自由基,損傷內皮細胞的結構和功能,降低了內皮依賴性舒張因子-NO的生物活性 [8,9] ,并提高了血液凝固性,從而啟動了粥樣硬化斑塊形成。有報道 [6]證明足量的葉酸可優化NOS的活力、防止硝酸酯類藥物的耐受。從而保護血管內皮,延緩心腦血管疾病的進展。
BH 4 缺乏癥最常見是由于BH 4 合成代謝途徑中的合成酶6-丙酮酰四氫蝶呤(PTPS)缺乏所致 [10] ,也可因二氫生物蝶呤還原酶(DHPR)活性降低所致,DHPR活性降低的病人體內往往積聚大量的FH 2 ,Smith I等 [11] 報道用大劑量的葉酸可促進FH 2 向FH 4 轉化,從而提高細胞內的FH 4 水平。當因PTPS缺乏導致下降時,尿新蝶呤(neopterin,N)明顯增加,生物蝶呤(biopterin,B)明顯降低,N/B增高。尿蝶呤分析是評定BH 4 的有效的診斷方法,隨著蝶呤檢測技術的發展,目前,國外越來越傾向直接檢測血漿中生物蝶呤、尿蝶呤及BH 4 的濃度,該檢測對設備及技術要求較高 [12] 。本實驗的統計數字表明:高脂飲食導致生物蝶呤明顯降低,而新蝶呤則明顯升高,與正常飲食組相比較,有顯著的統計學差異。但在葉酸及BH 4 的干預下,生物蝶呤及新蝶呤均可恢復,兩組間無統計學差異。說明葉酸與BH 4 相似,均可提高細胞的BH 4 含量。
目前,葉酸改善內皮功能的機制目前傾向于以下幾種觀點 [11,13] :(1)增加BH 4 從醌型BH 2 再生,對于BH 2 積聚的患者,用葉酸的代謝進行干預,可提高BH 4 的水平;(2)可能作為NO合成的電子供體或蝶呤還原酶;(3)減少同型半胱氨酸的產生;(4)加強BH 4 與eNOS結合;(5)提高BH 4 的生物利用度;(6)直接的抗自由基作用。本實驗表明,FH 4 與BH 4 均無明顯降低血清總膽固醇的作用,說明FH 4 與BH 4 對內皮細胞的保護作用并不依賴于降低血脂。葉酸干預組同BH 4 干預組相似,均可明顯升高尿蝶呤,與模型組比較有統計學差異(P<0.05)。該實驗結果支持上述觀點,提示外源性補充葉酸可提高高膽固醇血癥兔組織內BH 4 的水平,從而保護血管內皮功能減少心血管事件的發生。為心血管疾病的防治尋求新的適合我國國情的治療途徑。國外對此研究已在臨床開展,而國內的研究尚需加強。(參考來源:四氫生物蝶呤與葉酸對高脂血癥兔尿蝶呤的影響,陸偉,中華現代內科學雜志2005年第2卷第1期)