一氧化氮的生物利用度在阻塞性睡眠呼吸暂停:不对称Dimethylarginine和自由基的相互作用

文摘

阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)发生在2%的中年妇女和4%的中年男子,被认为是一个独立的脑血管和心血管疾病的危险因素。一氧化氮(NO)是一种重要的内皮衍生血管舒张的物质在维持血管内稳态中起着至关重要的作用。低水平的不与内皮功能受损有关。不对称dimethylarginine (ADMA),精氨酸的模拟,是一种天然产品在人类发现的新陈代谢循环。ADMA水平升高的抑制没有合成氧化应激时降低其生物利用度,因此损害血管内皮功能和促进动脉粥样硬化。几个临床试验报告增加氧化应激和阻塞性睡眠呼吸暂停患者ADMA水平。本文讨论了氧化应激的作用,增加ADMA水平心血管疾病造成阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。

1。阻塞性睡眠呼吸暂停

阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)是一个sleep-breathing障碍表现为短暂的发作的80 - 100%减少气流十秒或更长期限的(窒息)或减少50 - 80%(呼吸浅慢)引起的坍塌或上呼吸道阻塞;这两种情况可能导致低氧血症(低水平的血液中氧气)和血碳酸过多症(血液中高浓度的二氧化碳)。患者分为轻度,中度或重度阻塞性睡眠呼吸暂停综合症根据呼吸暂停/呼吸不足指数(AHI),它被定义为阻塞性呼吸暂停/集的总数每小时的睡眠。在正常个体指数通常是5或更低,虽然是5 - 15在温和,温和的15 - 30,30或更严重的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者(1,2]。轻度阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者的氧合血红蛋白饱和度下降到95%,可以在严重病例低于80%。呼吸气道梗阻导致更大的努力和胸内压更消极,导致兴奋,睡眠中断,重新开放的航空公司3总结,如图1。

睡眠呼吸暂停的风险因素包括肥胖、颅面畸形,吸烟,男性性别,短脖子,更年期女性。肥胖的主要危险因素之一的阻塞性睡眠呼吸暂停患者睡眠呼吸暂停从60%到90%的肥胖,身体质量指数(BMI)之间的正相关和阻塞性睡眠呼吸暂停综合症4,5]。肥胖和阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的重叠构成挑战,赋予这些并发症的相对贡献心血管并发症。更大的肥胖症和更短的脖子加重上呼吸道内的软组织和颈部,所以进一步增加气道崩散性(6]。阻塞性睡眠呼吸暂停综合症造成的经济负担是相当大的;例如,OSA-related汽车碰撞仅在2000年就被归因于1400死亡人数在159亿美元在美国的总成本。据估计,用持续正压通气(CPAP)治疗产生79亿美元的储蓄和1000人的生命7]。

3.7%至26%的人口有一个AHI 5以上。阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的患病率,定义主要由AHI频率和抽动的存在,估计范围从1.2%到7.5%。由于非均质性在这些流行病学研究,估计显示的巨大差异。举例来说,有些研究进行预选的人群而其他人包括大量的受试者疑似群因为打鼾的频率。此外,一些早期的研究并不包括超过60岁(8]。不幸的是,大多数的人受到阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的影响仍未确诊的尽管医学进步(9]。

一些临床研究结果有力地表明,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症是一个独立的心血管疾病危险因素如高血压、冠状动脉疾病,中风和心力衰竭10- - - - - -17]。几种机制被认为链接阻塞性睡眠呼吸暂停综合症和血管性疾病,包括增加交感神经激活、氧化应激、炎症、内皮功能障碍、凝固、代谢失调(18]。我们审查一氧化氮(NO)代谢的生物利用度在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症和不对称的角色dimethylarginine (ADMA)作为内皮功能障碍的危险因素。

2。ADMA和一氧化氮代谢

1998年诺贝尔医学和生理学奖被授予的发现没有作为信号分子在心血管系统(19]。这种气体血管舒张药的半衰期为2 - 30秒(20.)和合成氨基酸精氨酸calcium-calmodulin依赖酶在内皮细胞一氧化氮合酶(NOS) [21,22]。后来发现没有放松平滑肌尽管高水平的钙和激活肌球蛋白,最有可能通过NO-mediated热休克蛋白20 (HSP20)磷酸化22,23]。不扩散在血液与血红蛋白结合,然后在尿液排泄后硝酸氧化。血管舒张产生当没有刺激可溶性鸟苷酸环化酶,导致增加生产环鸟苷酸(GMP)激活GMP-dependent激酶减少细胞内钙浓度(24]。没有也抗血栓形成的、抗增殖和抗炎(25- - - - - -33]。

ADMA是一个自然发生的精氨酸模拟来自甲基化蛋白质的蛋白水解作用[34]。终端组精氨酸脱甲基胍通过两类蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMTs)。1型PRMTs催化ADMA的形成,而2型PRMTs导致的形成对称dimethylarginine (SDMA) [35]。ADMA抑制一氧化氮合酶(NOS)的所有三个亚型生产没有(神经元NOS nNOS,“诱导号“伊诺,”和内皮号“以挪士”),但不同的亲和力;例如,ADMA IC₅₀值为10μmol / L在培养内皮细胞(36),但低亲和力nNOS和伊诺(μmol / L) [37]。ADMA既从其网站出口原产地(如肝、肾、或肺)和进口的等离子体在遥远的地点通过阳离子氨基酸转运蛋白(猫),以换取精氨酸和其他阳离子氨基酸(CAAs) (38]。虽然ADMA存在于肝脏和肾脏,肺部产生4倍[39,40]。ADMA与精氨酸NOS的活性中心结合位点的酶(41]。此外,ADMA可以“解开”号通过将资产从没有生成过氧化物生产等形成的活性氧(ROS) (42]。SDMA内皮不通路的作用仍不清楚。SDMA和ADMA能够干扰基质可用性抑制NOS的跨膜运输阳离子氨基酸精氨酸(CAT)系统,但IC₅₀值(ADMA和SDMA抑制CAT1-mediated吸收与IC精氨酸₅₀值为758 (460 - 1251)μmol / L和789 (481 - 1295)μmol / L, resp)高于估计内生ADMA和SDMA浓度(μmol / L) [43]。几乎80%的ADMA保持酶的水解是dimethylarginine dimethylaminohydrolase (DDAH),表示在两个亚型:DDAH-1 DDAH-2,具有不同的组织分布和由不同的基因编码,可能表现出不同的功能角色(44,45]。的DDAH大约是180μmol / L,远远高于正常细胞内的浓度,使酶正确地完成这项任务。这将确保在正常条件下的酶执行substrate-velocity曲线的线性部分,这意味着ADMA退化的速度大约是它的浓度成正比。DDAH的活性增加ADMA水平较高,从而防止ADMA的积累。高DDAH的防止积累高ADMA水平,确保足够数量的ADMA可用函数作为管理者的NOS活性(46]。

ADMA水平升高发生在慢性肾功能衰竭患者和提出了作为可能的内源性抑制剂的合成由瓦兰斯et al。47]。血浆ADMA水平预测所有原因的死亡率,但不是心血管疾病发病率,3320年弗雷明汉的后代研究正常受试者随访11年(48]。ADMA的许多研究已经导致许多人认为它不改变生物合成,调节一些心血管并发症总结如表1(49]。ADMA水平升高的高血压患者(50)、糖尿病(51),冠状动脉疾病(21),心律失常52),心力衰竭(53),脑血管疾病(54]。

Bae等人血浆ADMA水平测量在48例新诊断为急性冠脉综合征(ACS)和随后ADMA浓度的变化在他们的药物治疗,包括药物的组合有或没有经皮冠状动脉介入。在ACS患者血浆ADMA浓度的两倍年龄控制病人,但水平显著下降治疗2周后55]。198年ADMA水平也显著提高血液透析患者左心室肥厚(LVH) (3.00μ1.88 mol / L和LVHμmol / L无LVH)与左心室质量(,)[56]。ADMA水平也增加cardioembolic梗死后和短暂性脑缺血发作(TIA) 363年心血管疾病患者相比,48控制患者(57]。讨论了其他研究的结果在CVD ADMA在表1。

3所示。ADMA在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症

现在,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症是一个心血管危险因素,ADMA有可能加重心血管疾病。但阻塞性睡眠呼吸暂停综合症影响ADMA水平吗?许多研究显示阻塞性睡眠呼吸暂停患者ADMA水平的增加;Barcelo等人测量血浆ADMA在23个阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人,发现明显较高(1.17μ控制(0.87 mol / L)相比μmol / L,)[61年]。Ozkan等人也无意义的阻塞性睡眠呼吸暂停患者ADMA水平的增加(62年]。CPAP治疗4周ADMA水平降低阻塞性睡眠呼吸暂停患者,同时改善前臂介导扩张(FMD) (mol / L CPAP之前,在1周mol / L,CPAP mol / L在4周后,)[63年]。目前尚不清楚如何阻塞性睡眠呼吸暂停综合症增加ADMA水平但重要的是要注意,CPAP治疗可以减少它的水平。

4所示。氧化应激在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症

活性氧和氮物种(ROS, RNS)是正常的细胞代谢的产品贴上分子或分子片段。他们包含一个或多个未配对电子的分子或原子轨道。在低浓度时,这些物种在细胞信号传导中发挥重要作用,特别是在防范传染性病原体和诱导的促有丝分裂的响应(64年]。生产过剩的活性氧/ RNS或缺乏酶和非酶的抗氧化剂会导致氧化和nitrosative压力。因此,氧化应激导致的失衡prooxidant /抗氧化反应与氧代谢有关。活性氧可以氧化脂质、蛋白质或DNA,因此抑制其功能和令人不安的许多细胞过程64年]。因此,氧化应激已经与许多人类疾病(如心血管疾病、认知障碍和糖尿病)(65年- - - - - -67年在衰老过程中以及68年]。

间歇性缺氧(IH)阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的特点,特点是反复急性缺氧normoxia穿插情节,可能类似于缺血/再灌注(I / R)损伤导致由于ROS生产的破灭再灌注期间(69年]。这是证实氧化应激是I / R损伤的一个主要后果(70年]。同样,IH阻塞性睡眠呼吸暂停患者的循环促进活性氧的生成和氧化应激通过类似的途径和各种来源,在下一节中描述。

5。活性氧的来源/ RNS在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症

在有氧呼吸,大约3 - 5%的线粒体消耗的氧气转化为超氧化物阴离子,活性氧的主要形式。由于缺氧,ROS增加生产由于过度线粒体减少(64年,71年,72年]。大量的临床和动物实验证明IH与线粒体功能障碍,导致氧化应激(73年- - - - - -76年]。ROS在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的另一个重要来源是NADPH氧化酶,主要表达在白细胞和激活在炎症过程,如感染,产生超氧化物阴离子摧毁病原体。增加产量的阻塞性睡眠呼吸暂停患者刺激中性粒细胞和单核细胞的活性氧如图所示由舒尔茨et al。77年]。然而,其它的研究报道高活性氧产量甚至在nonstimulated中性粒细胞和单核细胞78年,79年]。最近Loffredo等人的研究评估儿童手足口病与阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,发现它相比,控制和低负相关血清可溶性NOX2-derived肽(sNOX2-dp)。然而,接受后腺样扁桃体切除术,手足口病是显著增加,sNOX2-dp明显降低。这些数据表明,NOX2-derived氧化应激与动脉相关功能障碍在儿童阻塞性睡眠呼吸暂停综合症(80年]。此外,动物研究表明,NADPH氧化酶激活在许多组织中,如大脑和颈动脉体在IH [81年,82年]。其他来源的活性氧,都已经被广泛地研究过了婴幼儿血管瘤和阻塞性睡眠呼吸暂停综合症是黄嘌呤氧化酶(83年,84年和非耦合以挪士85年]。

6。氧化应激的标记在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症

在过去的十年里,已经积累的证据表明,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症和IH的氧化应激有关。氧化应激标志物如脂质过氧化作用,蛋白质羰基化和阻塞性睡眠呼吸暂停患者的DNA氧化是著名的和动物受到IH。严重的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者尿8-isoprostane更高的水平,从而减少CPAP治疗6个月后(86年]。在不同的研究中,TBARS水平明显高于隔夜空腹后严重的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人相比,控制(87年]。相比之下,Svatikova等人TBARS衡量,氧化低密度脂蛋白,isoprostanes阻塞性睡眠呼吸暂停患者健康的没有并发症,没有发现阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的严重程度之间的联系和氧化应激的标记(88年]。他们建议,在缺乏重要的并发症,就其本身而言,睡眠呼吸暂停症并不发起的生成氧化应激和脂质过氧化作用。然而,它是可能的,在设置的并发症如高血压、血管疾病,代谢综合征,睡眠呼吸暂停的氧化后果可能变得明显。在另一项研究中,Vatansever等人测量蛋白质羰基和患者脂联素水平温和,温和,和严重的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。他们发现,脂联素水平明显降低而蛋白质羰基含量显著升高中度到重度阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人而不是控制(轻度阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的人相比89年]。山等人测量的另一个标志相关的DNA氧化损伤,8-OHdG,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人。他们比较8-OHdG水平之间的长程阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者(AHI < 30)和严重的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者(你好> 30),发现它是在严重的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人。他们还发现,8-OHdG与AHI显著相关,血氧饱和度下降指数(ODI),血氧饱和度小于90%的持续时间。然而,在调整了混杂因素,只有ODI ODI[密切相关90年]。

7所示。内皮功能障碍在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症

内皮功能障碍表现为血管舒张和vasoconstricting物质之间的不平衡所产生的或作用于内皮。甚至是在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症临床相关学科没有历史上的血管疾病或并发症91年]。减少endothelium-dependent血管舒张使用手足口病已经在一些研究报道。例如,加藤等人报道,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者钝化反应乙酰胆碱在应对硝普酸钠或异搏定是不变的92年]。其他研究分析亚硝酸盐/硝酸盐水平作为衡量循环没有水平和减少阻塞性睡眠呼吸暂停综合症报道主题91年,93年]。然而,CPAP治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人恢复循环没有水平和水平的衬底精氨酸(94年)以及手足口病(95年]。

建议内皮功能障碍的机制包括(1)之间的相互作用和超氧化物阴离子导致增加形成的高度不稳定的RNS过氧亚硝基,(2)减少内皮一氧化氮合酶的表达和/或解偶联(以挪士),和(3)增加内源性以挪士抑制剂如ADMA水平(1]。大量分布和短半衰期过氧亚硝基可以解释类似的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的硝基酪氨酸水平和健康受试者96年,97年]。Microcirculatory内皮细胞(EC)从阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人增加了形成过氧亚硝基98年]。培养的内皮细胞的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人,Jelic和le Jemtel报道明显降低总和磷酸化以挪士的水平,恢复的CPAP治疗(99年]。此外,田中等人建议以挪士激活是由氧化还原状态,增加氧化应激减少以挪士活动通过抑制其磷酸化(One hundred.]。尽管如此,以挪士的表达和活性调节,已报告(101年,102年]表达下调,[103年,104年),或保持不变105年在各种实验模型的缺氧和重复缺氧/复氧。有趣的是,Kaczmarek等人表明,培养内皮细胞源自不同的阻塞性睡眠呼吸暂停患者的血管床和老鼠反应不同IH压力以挪士的表达式(106年]。内皮损伤的另一个原因是,以挪士解偶联。生产没有出现,五辅因子组(时尚,FMN、血红素、钙^{2 +}钙调蛋白,黑洞₄在精氨酸)将需要氧气。缺乏任何一种代数余子式导致生产超氧化物阴离子而不是没有和添加雪上加霜18]。例如,ROS增加生产,特别是超氧化物阴离子在缺氧,会导致黑洞的氧化₄到黑洞₂呈现在一个非耦合状态如图所示以挪士Antoniades et al。107年]。他们还报告说,精氨酸酶II降低精氨酸水平的增加,导致进一步以挪士解偶联。最近的一项研究Varadharaj等人报道,以挪士与黑洞阻塞性睡眠呼吸暂停患者的功能障碍是可逆的₄治疗(108年]。

8。ADMA在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症

最近的一项荟萃分析的22个研究共有6168名患者报告之间的关联ADMA水平和颈动脉内膜中层厚度(汇集相关系数为0.29;)[109年]。这个关系是强在慢性肾脏疾病(CKD)患者与正常肾脏功能对象。原发性高血压患者受损的手足口病和增加血清ADMA水平相比,控制(μmol / L和μmol / L,);这些措施独立个人间变化峰值手足口病的占33.9% (110年]。在另一个121非糖尿病患者蛋白尿患者的横断面研究,ADMA水平独立与手足口病(> 2.76μmol / L;,),与蛋白尿(> 2.5 g / d;,和继发性淀粉样变的存在与否。,)[111年]。年轻的芬兰人的心血管风险的研究,后续的研究从童年到成年期心血管疾病的风险,使用超声测量1808年手足口病在2001年和2007年24-39岁健康受试者基线。使用多变量模型调整臂直径与传统心血管危险因素,研究报道,基线ADMA水平与口蹄疫测量六年后(呈负相关:−%,)。这些数据表明,在受试者血浆ADMA可以预测内皮功能没有动脉粥样硬化疾病,表明ADMA可能是一个有用的生物标志物内皮功能障碍和动脉粥样硬化进展112年),如图2。阻塞性睡眠呼吸暂停综合症和慢性阻塞性肺病最常见的肺部疾病,这样很多病人都障碍;这个“重叠综合症”会导致更严重的夜间血氧不足比单独的疾病。ADMA水平测量在这些患者之前和之后CPAP和没有显著差异(与,)尽管减少血清c反应蛋白等炎症因子(与,)[76年,113年]。Barcelo等人研究了阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的昼夜变化的影响在一些标记的内皮功能障碍如ADMA和可溶性CD40配体,发现ADMA水平显著相关的兴奋指数()。他们还建议,ADMA水平可能依赖于肥胖指数或代谢障碍而不是单靠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症(114年]。介于在nonobese儿童阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,等人报道ADMA水平相比没有差异匹配控制(μ在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症儿童mol / L (),μ在控制mol / L (;p= NS)]。可溶性CD40配体含量在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症比对照组高(15日pg / mL和pg / mL,)接受治疗后)和减少(腺样扁桃体切除术(pg / mL,)[115年]。

9。ADMA的治疗目标

CPAP治疗减少ADMA水平,改善血管内皮功能。另一个选择是与精氨酸补充,因为它可以取代ADMA的受体并提高其血浆浓度没有生物利用度尽管是超过25倍以挪士[36,116年]。不幸的是,精氨酸是长期使用后无效,更糟糕的是,当给mi病人与死亡率(117年,118年]。其他药物用于降低ADMA水平包括他汀类药物、血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI),β阻断剂,阿司匹林和抗氧化剂如维生素E和c,这些在很大程度上被用于短时间内小群体的患者(119年]。需要大规模的临床试验来评估这些药物在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者的有效性。治疗ADMA通过DDAH的监管是另一个可能的机制没有增加生物利用度(120年,121年]。规范的临床相关性内皮ADMA /不通路阻塞性睡眠呼吸暂停患者和ADMA引起的氧化应激可能是一个有用的策略等待选择性DDAH监管者的可用性。

10。结论

广泛支持ADMA作为管理者的角色没有生产的血管内皮。细胞培养和动物实验数据与横断面研究人类建议ADMA浓度升高与心血管疾病。海拔ADMA水平,可能与阻塞性睡眠呼吸暂停患者增加超氧化物水平,减少没有并导致内皮功能障碍的生物利用度,促进动脉粥样硬化和心血管疾病。前瞻性临床研究表明,ADMA可能是一个潜在的心血管风险评估、诊断工具但ADMA在目前应用的使用风险分数仍有待考察。

迄今为止,药理战略目标ADMA在心血管风险减少一直令人失望,因为大多数降血脂和降血压药物没有明显改变ADMA浓度。目前,只有用CPAP治疗阻塞性睡眠呼吸暂停患者的规范化ADMA水平。具体治疗干预DDAH / ADMA新陈代谢需要执行随机对照试验评估的临床效益调制ADMA水平阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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