一氧化氮―一氧化氮合酶系统与骨折愈合

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1、一氧化氮―一氧化氮合酶系统与骨折愈合【关键词】一氧化氮　　一氧化氮(nitricoxide，NO)是在一氧化氮合酶(nitricoxidesythase,NOS)作用下氧化产生的一种小分子自由基气体。由于其分子量小，脂溶性及化学性质活泼，因而极易透过生物膜，是细胞间、细胞内的重要信使分子。由于其合成易于调节，作为高级生物体，调节的有效信号在循环、呼吸、消化及内分泌代谢等系统中发挥着重要作用。近几年来的研究发现，NO―NOS系统对骨折愈合起重要作用。本文就NO―NOS系统对骨折愈合的影响作一综述。　　1NO在骨组织中的合成　　NO由L精氨酸(LArginine

2、)氧化途径产生，限速酶是NOS。目前已证实骨组织中存在全部3个NOS亚型［1］。神经元型(nNOS，NOS1)是Ca2+／钙调蛋白(CaMP)依赖的，主要存在于神经元和某些上皮细胞。但破骨细胞(osteoclast，OC)和成骨细胞(osteoblast，OB)体外培养中未发现，可能其来自于分布于骨组织内血管中膜的神经组织。诱生型(iNOS，NOS2)不依赖Ca2+／CaMP可被细菌脂多糖(LPS)和或肿瘤坏死因子(TNF)、IL1等诱导表达，主要存在于巨噬细胞、星形胶质细胞、中性粒细胞、内皮细胞等。内皮型(eNOS,NOS3)也是Ca2＋／CaMP依赖型，

3、多见于内皮细胞。OC和破骨前体细胞(osteoclastprogenitor)、OB和骨细胞(osteocyte)均既能表达eNOS，又能表达iNOS。　　在骨的微环境中，许多细胞可以产生NO，如OC和成骨细胞(osteoeyte)。但对NO在骨的合成部位却了解不多。有学者用免疫组化方法降低尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸黄递酶(NADPHd)技术来确定NO在骨的活性部位。Schmidt［2］认为，NADPHd活性存在于鼠长骨OC内，但这些细胞不能与NOS特异抗体结合。也有人证实，活体NADPHd活性存在于OC,但不清楚这种活性是否来自NOS。免疫学定位研究表明，

4、ecNOS或NOS存在于新分离培养的大鼠OC和用LPS培养的大鼠长骨OC中。免疫组化和原位杂交研究证明，骨髓巨噬细胞是iNOS活性最主要的来源。　　2NOS在骨折愈合过程中的表达及定位　　不同类型的NOS在骨折愈合的不同时期，它们表达的强弱也有所不同。人和大鼠骨折过程中均发现了3种NOS的存在，而在非骨折的股骨皮质中未发现三种NOSmRNA的表达不同及酶的活性。在骨折愈合过程中，3种NOS异构体表达分布不一样，即表现为时间相关性、细胞分布差异性。Corbett等［３］应用免疫组织化学、蛋白印迹(P水平，使骨折部位的血管扩张，从而使骨折端血流增加，促进骨折愈合

5、。同时，NO可调节骨髓的血液供应，加速生成血细胞，增加循环血流量。由此推测，eNOS的表达可增加些流量，改善局部微循环，从而增强骨痂的生物力学性能。　　32调节碱性磷酸酶的活性　　碱性磷酸酶(alkalinephosphatase，ALP)的活性反映了成骨细胞的成骨活性。ALP是成骨细胞分化的早期指标，其作用是水解有机磷酸释放无机磷，用于羟基磷灰石的形成，因此是骨形成的特异性酶。NamkungMatthai等［6］对大鼠股骨骨折后第4、7、14、28d的骨痂组织块培养发现，骨折后第7d的骨痂组织块ALP的活性最高，而骨折后第14d的骨痂组织块ALP的活性最低

6、。在培养液中用NOS抑制剂S(2aminoethyl)isothiouroniumbromidehydromide与骨痂组织块共同孵化，上述4个时间点的骨痂组织块的ALP活性均下降50％，而低剂量(025mmol／L)补充NO供体3morpholinosydnonominehydrochloride(SIN1)则可使ALP活性增加20％。ALPmRNA和ALP被发现定位在骨痂内成骨细胞样细胞和软骨细胞样细胞内。　　33NONOS系统对OC的影响　　OC是骨中NO的来源之一，通过辅酶Ⅱ黄递酶染色，OC呈强阳性，证实了OC自身可生成NO。目前认为NO对OC的作用

7、主要涉及以下环节：　　331使OC胞浆收缩，降低OC表面积，改变OC形状，抑制OC在骨基质上粘附和质子泵分泌H+功能，并直接抑制OC粘附机制，特别是整合素(integrin)α、β３表达，引起OC脱离吸收部位，类似降钙素的R效应(retractionaction)。但并不影响细胞膜的运动，这是与降钙素作用的不同点。　　332抑制破骨细胞前体增殖进而抑制OC形成。在分离的鼠OC培养基中加入高浓度可溶性NO气体(30μmolL1)和NO生成剂硝普盐(>001mmolL1)可抑制骨吸收。001mmolL１的硝普盐还可抑制甲状旁腺(PTH)刺激骨吸收。虽然NO

8、在骨的产生与细胞内的cGMP蓄积有关，但cGMP的类