PVAT介導NO/NOS在膿毒血癥患者血管舒縮活動中的作用研究進展

李 堃，齊 然，劉南斌

同濟大學附屬同濟醫院普外肝膽胰外科，上海 200065

膿毒血癥（sepsis），又稱膿毒癥，是一種全身性的炎癥改變。2016年，新版的國際共識（Sepsis?3）把膿毒癥定義為一種嚴重的病理生理過程，患者常處于足以致命的循環和代謝的異常狀態［1］。由于其進展迅速、病死率高，成為危重癥醫學重點攻克的難點之一。橫斷面研究顯示，每年都有超過1 900萬人患膿毒血癥，大約有1 400萬人好轉出院，但預后卻各不相同。半數患者康復，1/3在第二年死亡，1/6患有嚴重的持續性損傷［2］。在膿毒癥狀態下，患者常表現為持續的血壓偏低，甚至容量補足后仍出現低血壓的癥狀，具有低全身血管阻力和高心輸出血量為特征的血流動力學改變［3］，這時，血壓維持和呼吸循環支持成為膿毒血癥診療的重點。

血管周圍脂肪組織（perivascular adipose tissue，PVAT）是位于動靜脈外膜以外、結構上具有分隔、支撐及營養作用的一簇脂肪細胞連同間質細胞、胞外基質圍成的環狀組織，幾乎包繞了除腦部之外的一切血管［4］。

一氧化氮（nitric oxide， NO）作為重要的擴血管物質，由血管內皮合成一氧化氮合酶（nitric oxide synthase， NOS）通過L?精氨酸轉化而來，被稱為內皮衍生的松弛因子（endothelium?derived relaxing factor， EDRF），通過下游信號通路介導血管松弛［5］。在哺乳動物體內存在3種NOS同工酶，分別為神經元 型 NOS（neural NOS， nNOS）、誘 導 型 NOS（inducible NOS， iNOS）和內皮型 NOS（endothelial NOS， eNOS），通過不同的作用機制影響新陳代謝［5］。近年來的研究表明，與血管存在緊密聯系的PVAT也可通過介導NO/NOS影響血管的舒縮活性。

本文通過回顧既往文獻資料，對PVAT介導NO/NOS影響血管舒縮活性及其在膿毒癥中的作用做一綜述。

1 PVAT的研究歷史

PVAT是一類新興的研究熱點，因其與血管的緊密聯系，且具有多種活性物質的分泌作用為人們所廣泛認識。顯微鏡下，PVAT包含脂肪細胞、基質細胞（主要是成纖維細胞和單核細胞）和血管滋養管［6］。自1991年由Soltis等［7］首次發現和闡述以來，PVAT在肥胖［8］、心血管疾?。?］及妊娠［10］等多種病理生理過程中發揮重要作用。與體內其他部位的脂肪組織類似，PVAT也可分為棕色脂肪組織（brown adipose tissue， BrAT）與 白 色 脂 肪 組 織（white adipose tissue， WAT），以分別適應其產熱和營養儲存的作用（圖1）。此外，Sacks等［11］的研究提示，由于表達位點的差異，冠脈周圍的PVAT也存在與米色脂肪組織（beige adipose tissue， BeAT）類似的組織學特征，但其作用仍存在爭議［12］。然而，近年關于PVAT在膿毒癥中作用的探討方興未艾，在各種炎性疾病的急性進展期，PVAT的價值尚未被完全發掘。

圖1 內毒素血癥血管NO/NOS表達示意圖（Photoshop、Powerpoint軟件制作）Fig.1 Schematic diagram of endotoxemia vascular NO/NOS expression （by Photoshop and Powerpoint）

2 多部位PVAT 與不同NOS同工酶

2.1 不同部位的PVAT產生一氧化氮及其他活性物質的能力不同

Stieber等［13］的研究指出，在冠脈系統及主動脈系統中，隨著動脈血管向遠心端的走行，其外圍包饒的PVAT含量增加，而分泌NO及脂聯素的能力下降。在冠狀動脈旁路移植術中，PVAT表達的大量NO及相關亞硝基/硝基化合物產量增多，可能極大地有助于大隱靜脈移植物的良好通暢性［14］。急性乙醇攝入的大鼠模型中，主動脈旁PVAT產生NO的能力未見明顯變化，而乙醇處理的主動脈周圍PVAT中的H2O2水平升高［15］。

2.2 不同部位的PVAT產生NOS同工酶不同

Nóbrega等［16］通過小鼠主動脈及其PVAT的免疫熒光染色，證實了小鼠主動脈旁脂肪組織nNOS的表達。類似的，Barp等［17］研究發現，炎癥期間小鼠主動脈PVAT表達nNOS及eNOS，而腸系膜動脈PVAT并未見到NOS相關基因的表達。氧化應激中PVAT組織內iNOS的表達有學者［18］則推測可能與單核?巨噬細胞由血管到周圍脂肪組織的遷移有關。

2.3 PVAT通過不同的NOS介導不同的病理生理過程

PVAT可通過主動表達NOS參與一系列病理生理過程（表1）。多部位PVAT與NO及不同NOS同工酶關系密切、機制復雜，通過參與對血管舒縮活性的調節參與生命活動。

表1 NOS同工酶、對應抑制劑及其作用的病理生理過程Tab.1 Pathophysiological processes of NOS isoenzymes， corresponding inhibitors and their effects

3 PVAT影響血管舒縮的不同途徑

3.1 內皮依賴性的血管張力調節

在血管張力調節的機制方面，既往觀點認為，PVAT主要通過諸如脂聯素、瘦素、TNF?α、活性氧（reactive oxygen species， ROS）等多種上游因子，作用于局部的血管平滑肌，促進或拮抗血管內皮釋放EDRF，誘發血管舒縮過程，即內皮依賴性的血管張力調節途徑。Araujo等［19］的研究證實，肥胖小鼠模型中白色脂肪組織的量和瘦素水平之間存在正相關關系。Virdis等［20］學者研究了小鼠的小動脈系統，發現在肥胖小鼠中，PVAT過量產生腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor， TNF），內皮素及其受體的血管表達增加，減弱了血管平滑肌NO等物質的釋放，導致內皮素/NO系統失衡，誘發血管舒縮功能改變。他們在4年后進一步研究［21］證實了肥胖小鼠中內臟脂肪系統與PVAT在誘發肥胖小鼠動脈粥樣硬化改變中的協同作用，通過釋放TNF刺激活性氧的產生對抗NO的舒血管作用。Sousa等［22］通過肥胖小鼠有氧運動的研究，發現有氧運動可部分改善PVAT瘦素等物質的釋放，增加血管內皮NO的釋放，降低血管張力。通過測定肥胖小鼠動脈及PVAT對乙酰膽堿誘發抗收縮作用的反應，Gil?Ortega等［12］指出，長期高脂肪飲食后PVAT中促氧化劑（超氧陰離子、過氧化氫等）和抗氧化劑（eNOS，NO等）機制之間的不平衡可能導致內皮功能障礙的惡化。

3.2 非內皮依賴性的血管張力調節

近年研究提出了關于血管張力調節的新機制，PVAT自身可表達各種類型的NOS，參與血管張力的調節（表2）。此過程被稱為非內皮依賴性的血管張力調節途徑。PVAT自身分泌的NO及其形成的各種亞硝基/硝基化合物可局部影響血管舒縮狀況，同時，NO/NOS也可成為治療血管功能障礙的重要靶點。Victorio等［23］明確指出，小鼠胸主動脈內皮和PVAT相互獨立地抑制血管對去氧腎上腺素的收縮反應。Bussey等［24］研究者發現飲食引起的體重減輕通過減少炎癥和增加PVAT內一氧化氮合酶活性的機制來逆轉肥胖引起的PVAT對血管的損傷作用，而這種血管內皮損傷亦可通過膽堿能神經元的激活加以緩解［25］。3年后，他們［26］又利用去甲腎上腺素誘導的血管收縮模型，指出脂肪細胞衍生的NO在抗收縮活性中起核心作用。類似的，Meziat等［27］通過肥胖小鼠的運動模型，指出運動訓練能夠影響PVAT的eNOS表達，進而對血管功能產生有益影響，這與Baltieri等［28］的實驗不謀而合。此外，PVAT促使NOS同工酶的O端β?N?乙酰氨基葡萄糖（O?linked β?N?acetylglucosamine， O?GlcNAc）修飾［29］、磷酸化修飾［30］、乙?；揎棧?1］等也與血管張力調節相關。

表2 PVAT表達NOS的類型、血管類型、動物來源和模型類別總表Tab.2 Summary of types of NOS expressed by PVAT， vascular types， animal origins， and model categories

圖2對上述兩種血管張力調節機制進行了描述。然而，PVAT也可同時經由兩種通路對血管舒縮產生影響。在丙泊酚誘導的血管舒張與PVAT和內皮的參與相關的機制研究中，Kassam等［32］制備來自大鼠的胸主動脈環，證實PVAT通過內皮依賴性和內皮非依賴性兩種途徑增強異丙酚對大鼠主動脈的舒張作用。

圖2 PVAT的內皮依賴性/內皮非依賴性血管張力調節途徑Fig.2 Endothelial-dependent/endothelial-independent vasotensin modulation pathway of PVAT

4 膿毒癥低血壓的機制及其與PVAT的病理生理聯系

4.1 膿毒癥患者的血管內改變

膿毒癥中存在3種主要的心血管事件，即血管麻痹、心輸出量減低和微循環衰竭［1］。在膿毒性休克（septic shock）疾病的進展過程中，起助推作用的是病菌及其釋放的各類毒素。尤其在以革蘭陰性細菌所致的各類感染中，其釋放的以脂多糖（lipopolysaccharide， LPS）為主的毒性物質，通過下游信號通路及其繼發的細胞效應，如細胞外調節蛋白激酶、應激活化蛋白激酶、p38絲裂原活化蛋白激酶通路和核因子?κβ激活通路等，誘導全身低血壓及器官衰竭［33］。在此過程中，免疫細胞的過度激活及補體系統、凝血?纖溶系統的參與，共同誘發內皮功能障礙，血管內皮通過損傷相關分子模式參與全身炎癥反應［33］。而血管內皮的障礙及損傷進一步誘發的血管麻痹，則很難被大量擴容、應用升壓藥物等糾正，最終轉變為不可逆的低血壓狀態［34］。

此外，血管內多種激素、活性物質及受體等的改變也常發生于膿毒性休克病人體內。腎素?血管緊張素?醛固酮系統［9］、交感?腎上腺髓質系統［8］等的活性抑制，以及舒血管物質的過度分泌［17］。血管壁損傷［34］也可導致其對縮血管物質不敏感，Burgdorff［3］通過回顧性分析，認為血管壁血管活性物質受體損傷是膿毒血癥難治性低血壓可能的形成因素。

4.2 PVAT介導NO/NOS參與膿毒癥中的血管張力調節

目前，就PVAT在急性感染及膿毒血癥中的相關研究仍較少。Liu等［35］通過內毒素血癥的小鼠模型，證實PVAT在膿毒癥休克中表達iNOS蛋白和信使RNA水平升高。Awata等［36］利用結腸結扎穿刺的方法構建大鼠膿毒血癥模型，驗證了PVAT獨立于血管內皮的作用價值，與血管的對于縮血管物質的反應性降低相關，此外，通過釋放NO和前列環素導致血管收縮力低下。Barp等［17］則分析了不同類型PVAT的作用，提出通過β3?腎上腺素能受體產生的NO是膿毒血癥中主動脈PVAT釋放的重要介質。2年后，他們又構建了膿毒癥的小鼠模型［37］，發現含PVAT的主動脈和腸系膜上動脈對血管收縮劑的反應更差，來自主動脈的PVAT可分泌NO和ROS，而來自腸系膜上動脈的PVAT僅產生ROS?？梢?，研究者們多直接探討PVAT通過非內皮依賴性的機制誘發血管舒縮變化，認為PVAT通過局部擴血管物質分泌增多，導致局部血管麻痹，誘發低血壓。然而，關于不同原因膿毒血癥體內的PVAT的臨床病理分析仍未見諸報道，構建的動物模型也多以腸源性膿毒癥/腹腔感染為多，數據仍有待挖掘。

5 總結與展望

PVAT作為一種在多種心血管疾病中廣泛為人們所認知的結構成分，多部位PVAT通過介導NO/NOS及多種活性物質參與血管舒縮過程，能通過內皮依賴性/非內皮依賴性途徑參與血管活性的調節，但尚未為人們所廣泛認知。膿毒血癥是重癥感染患者嚴重的臨床病理改變，牽涉廣泛，機制復雜，其誘發的血管麻痹綜合征，需要血管活性藥物及大量擴容維持循環穩態。同時，大量血管活性物質的參與促成了膿毒癥中血管活性的改變。PVAT與膿毒血癥血管活性障礙的發生發展存在密切聯系，而介導血管活性調節的NO/NOS在其中起重要作用，但現有資料仍無法明確確切機制，需要進一步進行相關的臨床及實驗研究，以便臨床科學合理調整治療方案，改善膿毒癥患者預后，避免心血管系統并發癥的發生。