一氧化氮与生殖

　　作者：梁静一,罗俊华　　作者单位：河南 洛阳，解放军150中心医院妇产科

　　【关键词】 一氧化氮;生殖

　　一氧化氮(nitricoxide,NO)是20世纪90年代医学生物领域中最重要的“明星分子”。作为生物体内一种结构最简单的多功能生物信号分子，具有独特的理化性质和生物学活性。自1986年Palmer等人通过实验证实的具有扩血管作用的因子-内皮细胞衍生舒张因子(endothelium-derived relaxing factor,EDRF)，本质就是NO[1]以来，医药卫生领域展开了对NO全面、系统和深入的研究，发现其在体内正常生理功能调节和许多疾病发生中起着十分重要的作用。NO能调节女性生殖过程,如排卵、着床、维持妊娠、调节分娩、调控月经周期等。一氧化氮合酶( nitricoxide synthase,NOS) 作为NO生成的关键因素,对其生理功能的发挥起着非常重要的作用,现已证实NOS分布于多种组织和细胞中,调节各种生理、病理过程,现就NO在人类生殖中的作用简要综述。

　　1NO的性质、产生及其合成

　　NO是迄今为止在体内发现的第一个气体性信息分子。是哺乳动物中最小、最轻的具有独特理化性质和生物学活性的信息和效应分子,是传递神经信息、调节血压以及机体防御等一系列生命活动必不可少的生物信使。它是通过与含铁酶类结合而发挥其生物学功能的[2]。 一氧化氮(NO)是由1个氮(N)原子和1个氧(O)原子构成的极性分子，是无电荷的自由基分子,既能提供孤对电子,也能接受电子,具有酸碱性。NO常温下呈气态,不稳定,有毒性。其分子质量小，结构简单，易溶于水及脂肪，容易弥散通过细胞膜，可在细胞内外自由扩散，化学性质极不稳定，常规为一种氧自由基，能迅速与氧分子、超氧化阴离子及过氧化氢等反应而失活。NO的半衰期很短，约5-10秒[3]，很快分解成代谢终产物如羟自由基(·OH-),二氧化氮自由基(NO-2·)。在中性PH的生理条件下，NO与氧、超氧离子以及Fe2+、Cu2+等结合发挥功能。

　　在体内,NO的生成可通过内源性和外源性两种途径。内源性NO的生成是在NO合成酶系统(NOS)的作用下,以左旋精氨酸(L-Arg)和分子氧为底物,经过多步氧化还原反应生成。外源性途径是由某些硝基化合物如硝酸甘油等与体内含巯基物质反应,产生一种不稳定的S-亚硝基硫醇,后者自行分解形成NO。NO合成后被氧化成NO2-,以NO2-/NO3-的形式存在于细胞内外液中,NO从而失去活性。

　　在内源性NO的合成中,NOS是最重要的限速酶，目前已知有三种异构体，神经型(nNOS)和内皮型(eNOS)又称为原发型，为Ca2+依赖型，受钙离子及钙调蛋白的调节，当细胞内Ca 2+浓度升高时迅速被激活，产生生理浓度的NO介导一系列生理功能。诱导型NOS(iNOS)为非Ca2+依赖型，其激活不需要细胞内的Ca2+浓度的升高。巨噬细胞、T淋巴细胞、干细胞、肌细胞及内皮细胞在受到多种刺激因素如外来抗原、脂多糖(LPS)、或细胞因子等刺激时，通过启动基因转录合成iNOS，一经表达即具催化活性及活性持续时间均远超过另两种NOS异构体，因而体内高出生理浓度的NO一般是iNOS被激活的结果。

　　2NO/NOS参与胚胎发育

　　以往有研究发现NO对胚胎发育有一定促进作用，而NOS抑制剂则对胚胎发育有抑制作用。Biswas[4]和Chwalisz[5]在各自的研究中都发现，NOS抑制剂可显著阻滞胚胎的发育。在给予NOS的竞争性抑制剂N-硝基-L-精氨酸甲酯(L-NAME)的孕鼠的子宫及输卵管中冲出的胚胎中发现，其大多阻滞与8细胞期。Gouge[6]等研究NO在胚胎发育中的作用时发现，小鼠胚胎与NOS抑制剂L-硝基精氨酸一起培养时发现，第一天的鼠胚从单细胞发育至2细胞不受影响，绝大多数的2细胞胚胎发育停滞;桑椹胚培养36小时仍不能发育至囊胚;所有囊胚均无孵出，并很快死亡。这一研究说明，NO对于2细胞胚胎至囊胚的发育都是至关重要的。

　　据报道[7]，不同的NOS异构体对胚胎的影响也有不同。单个 NOS 基因敲除的小鼠植入前胚胎发育无异常，而双基因(eNOS/iNOS， eNOS/nNOS ，iNOS/nNOS)敲除的小鼠胚胎在发育过程中最先损失。这说明虽然鼠胚胎多种亚型的 NOS可以起代偿作用， 胚胎自身产生 NO对于早期鼠胚发育是必需的。

　　Chen 等[8]发现至少两种 NOS(eNOS 和iNOS)在正常的鼠早期胚胎有表达,其在囊胚期免疫染色强于2,4细胞期和桑椹胚。Tranguch 等也[6]证实植入前各期鼠胚胎均有eNOS表达,NO缺乏可抑制胚胎发育。但具体调节途径尚不十分清楚。

　　3NO与着床

　　胚胎着床发生于排卵后的特定时期，成功的胚胎植入取决于胚胎在子宫内膜的黏附性和子宫内膜对胚胎的接受性，这一过程受到一系列因素的精确调控。

　　着床过程需要血管渗透性增加以及囊胚着床部位子宫静止。NO是重要的内皮源性的血管扩张剂和平滑肌松弛剂,早有研究发现，NO可扩张子宫动脉和维持妊娠子宫静止[8]，但NO 促进着床发生的最主要机制在于促使子宫内膜的蜕膜化， NO/NOS系统可能通过作用于子宫内膜的血管系统而在蜕膜反应中发挥作用[9],通过NO强大的血管舒张作用，以及子宫内膜血管通透性的增加而促进着床的发生。研究人员采用多种技术检测了子宫内膜NOS的表达及活性，均发现子宫内膜iNOS和eNOS在分泌期时表达增强,而且在胚胎着床部位表达增加，分泌中期正是胚胎着床的时期,此时NO的增加,有利于着床部位血管扩张、血管通透性增加以及平滑肌的松弛。

　　Chwalisz[4]等研究发现NOS抑制剂可明显抑制子宫内膜的蜕膜化从而影响胚胎的着床过程。人们在动物模型实验中还发现给予NOS的竞争性抑制剂可使着床前胚胎数减少。Biswas等人[10]在不同的妊娠期给予大鼠L-NAME，发现在妊娠3-5天，给2.5-3.5mg的L-NAME可完全抑制着床的发生，并且这种抑制作用可以被硝普钠(一种NO的供体)所抵消，这一点说明L-NAME完全是通过抑制NO的产生而抑制着床的(也可通过诱导内皮素(ET)以及前列腺素产生而发挥作用[11]。

　　总之，NOS/NO是近年妇产科生殖生育领域研究的一个新热点。已有大量资料显示，NOS/NO 参与妊娠维持、分娩发动、卵泡发育、排卵及胚胎着床。但目前对于 NO 在胚胎发育及着床过程中的具体作用机制尚不十分清楚，仍需进一步研究。

　　【参考文献】

　　[1]李海聪，史载祥.心血管一氧化氮异常及中西医治疗进展[J].中国中西医结合急救杂志.2001,(1)：58-60.

　　[2]Beckman JS,Koppenoi WH[J].Am J Physiol,1996:271(40):1424-1437.

　　[3]杜捷夫,沈洪.一氧化氮在急诊医学的进展及应用[J].中国中西医结合急救杂志,2001,(1):55-57.

　　[4]Biswas B,Kabir SN,Pal AK[J].J Reprod Fertil,1998:114(1):157-161.

　　[5]Gouge RC,Marshburn P,Gordon BE et al.Biol Reprod,1998，138(4):467-471.

　　[6]Chwalisz K,Winterhager E,Thienel T,et al.Synergistic role of nitric oxide and progesterone during the establishment of pregnancy in rat[J]. Human Reprod,1999,14(2):542-552.

　　[7]Maul H,Longo M,Sade GR,et al.Nitric oxide and its role during pregnancy:from ovulation to delivery[J]. Curr Pharm Des,2003,9(5)：359-380.

　　[8]常红,杨增明 一氧化氮合酶与雌性生殖[J] .生殖与避孕,2001,21(3):131-137.

　　[9]Tranguch S,Steuerwald N,Huet-Hudson YM.Nitric oxide synthase production and Nitric oxide regulation of preimplantation embryo development[J].Biol Reprod,2003,68(5):1538-1544.

　　[10]Ni Y,Meyer M,Osol G.Am J Obster Gynecol,1997;176(4):856-864.

　　[11]Chen HW,Jiang WS,Tzeng CR.Nitric oxide as a regulator in preimplantation embryo development and apoptosis[J].Fertil Steril，2001,75(6):1163-1171.