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我的综述 骨科的
一氧化氮（Nitric Oxide, NO）是机体内重要的细胞信使分子、效应分子和免疫调节分子。已研究表明，NO广泛地参与血管和气管平滑肌的舒张、中枢和自律神经的传递、肿瘤细胞的融解、机体免疫防御等重要生理功能的调节等。近年来NO在骨科方面的研究也取得了一些成果，对其在骨组织的发生、演变、骨修复、骨重建等方面的作用有了较深入的认识。证实了［1］NO在骨折的愈合过程中有着明显的表达。同时，针对信使NO分子在骨折愈合中的作用做了深入的研究。有关骨愈合的分子生物学研究取得了较大的进展。
⒈ NO合成及生物学作用
NO由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸产生，以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAPDH)、四氢叶酸和分子氧作为辅助因子。由于分子小，NO可自由穿过细胞膜，作用于细胞内的靶分子。尽管化学结构简单，却能以相对特异的方式控制多种细胞功能。普遍认为，NO在局部激活鸟苷酸环化酶（Gc），升高细胞内cGMP水平，发挥生物学效应。NO的细胞内信号转导途径较复杂，许多问题还尚待阐明，除环鸟苷酸(cGMP)途径，NO还可能通过多种非cGMP依赖性途径影响基因转录，信使核糖核酸(mRNA)翻译和蛋白质翻译后加工。另外，NO还是一种细胞毒性分子，可以造成组织细胞损伤。
由于NO半衰期极短，在体内最终代谢物复杂，而且NO的活性和合成主要受NOS的调节，因而对NOS的研究便成为目前研究NO生物学功能的重点。NOS按表达方式以及是否有Ca-CaM依赖性分为结构型（cNOS）和诱导型(iNOS)两种，前者包括神经型（nNOS）和内皮型（eNOS），cNOS和iNOS在多种细胞中共同存在，但相对水平不同。cNOS以静止态存在于骨细胞谱系中，其激活依赖于Ca++和钙调蛋白(CaM)，激活后酶活性持续时间很短。仅产生少量NO，且以生理效应为主。iNOS的活性不依赖于钙，在不同细胞中的质和量不同，其表达受一些细胞因子和内毒素的诱导。其活性依赖于mRNA的产生和蛋白表达，与Ca2+/Ca2+通道无关，iNOS生成大量NO，产生病理效应。所以，NO最终产生量不同，生物效应会有很大的差异，甚至相反，所以它的作用被比喻为"双刃刀"。
NOS的调节可发生在蛋白水平或基因水平，结构型NOS(cNOS)活性受Ca”浓度调节，当Ca”进入细胞内形成CaM-CaM复合物，与cNos结合可导致酶激活，任何引起ca‘流入细胞的因素均能导致cNOS活性增加和NO合成增高。例如Ach、缓激肽、组织胺以及切应力(shear stress)生理刺激均可通过上达机制导致内皮细胞NO合成增加。iNOS则不受Ca++的调节，
⒉ 一氧化氮与骨代谢
考虑到NO半衰期很短，其发挥作用应该主要依靠相关细胞的旁分泌或自分泌来发挥作用。有研究表明［2，3］，破骨细胞及破骨细胞前体、成骨细胞和骨细胞，均既能表达cNOS，又能表达iN0S。cNOS和iNOS对于调节这些细胞的增殖和功能发挥着十分重要的作用。S.A.Corbett等［4］也证实，正常骨组织匀浆中eNOS蛋白的水平要高于单纯细胞内皮匀浆。
目前认为［5］，破骨细胞NO的产生受Ca++浓度的波动、细菌脂多糖(LPs)和细胞因子、胞质cAMP浓度、骨桥蛋白等多种机制调节。NOS和NO对破骨细胞功能则呈双向性调节，即在NOS(包括cNOS和iN0S)低水平表达时，合成低浓度NO，主要促进骨吸收；当NOS高水平表达时，合成高浓度NO，则抑制骨吸收。MacIntyre等［6］认为在正常生理情况下，破骨细胞发挥骨吸收作用依赖于少量的一定浓度NO的存在，NO在破骨细胞内信号传导过程中起重要作用。在破骨细胞骨吸收时，骨基质钙释放，形成局部高钙环境，刺激破骨细胞NO合成，较高浓度的NO即可反馈抑制破骨细胞骨吸收。高浓度NO能使破骨细胞从骨表面脱离，而失去作用。Ralston ［7］等的研究进一步证实，NO供体S-亚硝基-N-乙酰-青霉胺（SANP）在低浓度时促进骨吸收，而在高浓度时抑制骨吸收。高浓度NO或用NO供体能抑制破骨细胞的伸展性及骨吸收性。而且在活体上，增加破骨细胞的NO生成确实能抑制骨的吸收。
成骨细胞是骨形成的主要功能细胞，具有合成胶原、粘多糖和糖蛋白的作用，负责骨基质的合成、分泌和矿化。成骨细胞NO生成的调节因素有细胞因子、LPS和机械应力。体外研究发现，人和鼠的成骨细胞及成骨细胞样细胞，在基础状态即表达少量的iNOS。NO对成骨细胞的作用也是双向性。生理情况下，成骨细胞的增殖及其骨基质分泌功能也依赖于少量NO的存在，NO在成骨细胞的细胞内信号传导过程甚至在成骨细胞与破骨细胞之间的信号传导过程中均可能起重要作用。成骨细胞胞浆内富含碱性磷酸酶，因此，血中碱性磷酸酶（ALP）水平的升高可提示成骨细胞的活性。在骨折局部骨痂中发现ALP活性以及其mRNA表达升高。有研究发现［10］，NOS抑制剂能抑制ALP50%的活性，而低剂量的NO供体却能明显增加ALP的活性。可见，低浓度NO对成骨细胞的活性有着一定的促进作用。
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作者:admin@医学,生命科学 2011-02-19 17:11
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