探討NADPH氧化酶NOX家族與高血壓的關系

呂明

[摘要]NADPH氧化酶介導的ROS在炎癥反應、細胞增殖、血管硬化等疾病起著關鍵性作用，同時在高血壓疾病的發(fā)生及發(fā)展過程中也起著重要作用。伴隨NADPH氧化酶gp91phox亞基結構的發(fā)現，即NOX家族各個亞基的研究，對其結構、分布、功能的研究逐漸完善，對其在高血壓中的作用機制也越來越趨于成熟。

[關鍵詞]高血壓，NADPH氧化酶，NOX家族

[中圖分類號]R363 [文獻標識碼]A [文章編號]2096-5249（2019）17-0195-02

還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NicotinamideAdenine Dinucleotide Phosphate Oxidases，NADPH oxidase，NOX）是一種介導電子跨生物膜運輸的蛋白質，其首先發(fā)現于中性粒細胞和巨噬細胞，發(fā)生炎癥反應時兩種細胞會發(fā)生“氧化爆發(fā)”，產生大量活性氧（Reactive oeyge species，ROS），從而幫助機體抵抗病原體侵入。伴隨多種亞基的發(fā)現，NOX不僅具有細胞防御功能，還參與細胞分化、增殖、凋亡的調節(jié)。

一、NOX的基本結構

NOx為最早發(fā)現的NADPH氧化酶，主要分布在心臟、血管等組織，通過對其活化過程的介紹來了解NOX家族的功能活動。

NOx主要位于吞噬細胞質膜上，該氧化酶是由gp91phox，p22phox，p47phIlx，p67phox，p40phox和Rac六種亞基組成的復合體。吞噬細胞中的NADPH氧化酶通常處于非激活狀態(tài)，當受到激素、細胞因子等物質的刺激后，GDP轉化為GTP，Rac被激活，結合到NOx富含脯氨酸的位點。gp9 1phox和p22phox亞基位于質膜上，受到刺激后二者結合形成NADPH氧化酶復合體。胞漿中的p47phox亞基磷酸化后與p22phox相互作用，導致構象變化。p47phox與其他細胞質亞基（p67phox和p40phox）相結合，形成激活狀態(tài)的NOx復合酶。

結腸、子宮、腎臟等不同組織中發(fā)現了一系列NADPH氧化酶催化亞基，分別稱其為NOX1，NOx（gp91phox），NOX3，NOX4，NOX5，DUOXl，DUOx，后來被命名為NOX的蛋白家族。NOX蛋白由N端的疏水跨膜區(qū)和c端的黃素蛋白結合區(qū)兩個大的結構域組成。NOx，NOX3和NOX4的跨膜α-螺旋靠近N端的最末端，該序列附近有蛋白水解位點，這一段可能是信號肽序列。NOX5的N末端為含有富含脯氨酸的鈣結合區(qū)，從而區(qū)別于其他NOx亞基。NOX5的這一脯氨酸豐富區(qū)相當于NADPH酶復合體中的p22phox，與胞內特異性調節(jié)蛋白相互作用，調節(jié)自身活性。

二、NOX激活與信號轉導

NOX家族通過誘導ROS的產生參與多項信號轉導。目前研究最多的是絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activatedprotein kinase，MAPK）和酪氨酸蛋白激酶（tyrosine proteinkinase，TPK）。NADPH氧化酶抑制劑可以阻斷由AngII介導的p38MAPK磷酸化;而氧化劑可以引發(fā)細胞氧化應激，產生ROS，降低磷酸酶活性，提高蛋白酪氨酸磷酸化，表明NADPH氧化酶是通過ROS間接地抑制磷酸化的活性，進而激活由MAPK參與的信號轉導通路。ROS通過間接損傷DNA、類脂和蛋白，或是直接通過ROS介導激活前期凋亡信號通路MAPK來誘導細胞凋亡。

三、NOX與高血壓

原發(fā)性高血壓是由多重因素引起的以血壓升高為主要臨床表現的綜合征。造成高血壓的機制涉及許多系統(tǒng)，如腎素一血管緊張素一醛固酮系統(tǒng)，交感神經系統(tǒng)，腎性水鈉潴留，血管增生及重構等，各種系統(tǒng)相互作用，其中多個系統(tǒng)的激活均有ROS在其中發(fā)揮作用。

研究發(fā)現AngⅡ能通過上調單個核細胞NOx的表達促進IL-1β蛋白的分泌，介導高血壓病外周血液中氧化應激反應及炎癥因子的分泌。通過NADPH氧化酶特異性抑制劑apocynin可以確定AngⅡ通過NADPH氧化酶及P38MAPK途徑介導的心肌細胞凋亡。

NADPH氧化酶在血管緊張素Ⅱ依賴高血壓和血管內皮功能障礙中起到關鍵性作用已得到很多實驗的證實，但是NADPH氧化酶亞基在其中起到的作用仍然不太明確。據報道，NOXl基因敲除小鼠可降低血壓和血管緊張素Ⅱ誘導的高血壓和血管內皮功能障礙，而血管平滑肌細胞高水平表達NOXl小鼠則血壓升高和對血管緊張素Ⅱ敏感性升高。NOx基因敲除小鼠可改善腎性高血壓模型中血管內皮功能障礙，可中等降低血管緊張素Ⅱ介導的高血壓。

NOX3分布于胚胎肝腎組織及小鼠內耳耳蝸等，結構與NOx相近，可以在NOx的缺失情況下，與p22phox、p47phox相結合，產生超氧化物酶的作用，參與氧化應激反應。

NOX4在腎臟、血管內皮有較高的表達，但是最近的研究結果則提示，NOX4可能有潛在舒張血管、降低血壓的作用。很多研究發(fā)現NOX4激活后主要產生二氧化氫，而非O2，對內皮舒張因子NO的無滅活作用，反而刺激NO的產生。但NOX4的高表達還可以導致炎癥反應、心衰進展、肺組織纖維化?？紤]NOX4的作用不單單取決于NOX4的激活和表達水平，還與周圍的微環(huán)境相關。

內皮細胞Nox5的上調可促進內皮細胞增殖和組織空間結構改變，還可以抑制細胞外NO的功能，導致血管內皮依賴性舒張功能障礙。

NADPH氧化酶介導的ROS在炎癥反應、細胞增殖、血管硬化等疾病中都起著關鍵性作用，進而影響高血壓發(fā)生及發(fā)展的病理進程。伴隨NADPH氧化酶gp91phox亞基結構的發(fā)現，即NOX家族各個亞基的研究，對其結構、分布、功能的研究逐漸完善，對其在高血壓中的作用機制也越來越趨于成熟。因為發(fā)現時間的不同，對NOX1、NOX2的研究較多，對其在高血壓病中的氧化應激反應機理比較清晰。而NOX4、NOX5因為在結構上及功能上的差異，在高血壓病中的作用還存在很多未知。并且以NOX家族作為準確靶點的藥物還有待進一步的研究及發(fā)現，有可能會作為治療高血壓等心血管疾病新的途徑。