L-精氨酸，一氧化氮和动脉粥样硬化.ppt
1615251280解决。
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L-精氨酸，一氧化氮和 动脉粥样硬化
匹兹堡大学
Rhobert W.Evans,理学博士
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内容
L-精氨酸代谢 一氧化氮(NO) ●合酶 ●二甲基精氨酸 ●作用 精氨酸的补充 ●输注/口服 ●内皮功能 流行病学
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L-精氨酸代谢
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L-精氨酸的来源
● L-精氨酸被认为是一种半必需氨基酸：对成长中的儿童，怀孕期的妇女和伤者来说是必需的。 ●西方的饮食可以提供约4-6克/天的精氨酸，其中40-50%可以被人体吸收。
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●在尿素循环中肝脏可产生大量精氨酸，但这些精氨酸几乎不能被用作生物合成。 ●小肠制造瓜氨酸被其他组织(肾脏，80%)转化成L-精氨酸后则可以被其他组织利用。
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●一氧化氮(NO)合成由一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)催化，实际反应过程比此处图示复杂。
(Gp:) L-精氨酸
(Gp:) L-瓜氨酸
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一氧化氮合酶
●三种同形物： ●神经元的(组成型，依赖于Ca2+) ●内皮的(组成型，依赖于Ca2+ ) ●巨噬细胞(诱导型，不依赖Ca2+ )。可使NO高水平生成。
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一氧化氮的作用 (经由合成cGMP)
●舒张平滑肌。 ●抑制血小板凝集和活化。 ●作为神经递质。 ●在巨噬细胞中杀灭肿瘤和细菌(过量会损伤健康组织)。
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●许多对动物和人通过输注和饮食补充L-精氨酸的研究显示： ●由此引发的生理效应出人意料，NOS对L-精氨酸的Km约为2μM，而参与循环的L-精氨酸水平约有100 μM。
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●这种现象的产生可能与出现自然生成的NOS抑制物(ADMA和NMA)有关。这两种L-精氨酸的类似物再加上SDMA也是y+转运系统(运载L-精氨酸至NOS)的竞争物。
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L-精氨酸和循环类似物的结构
L-精氨酸
ADMA
SDMA
L-NMA
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如代谢途径(幻灯片14)所示：
● L-精氨酸作为蛋白质组成成分被PRMT甲基化： ● PRMT(Ⅰ型)：细胞核内发生，许多底物生成ADMA和NMA ● PRMT(Ⅱ型)：特异性对髓磷脂碱性蛋白，生成SDMA和NMA ●这些甲基化类似物在正常的蛋白质周转过程中通过水解被释放出来。
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●甲基化相似物通过肾脏排泄或分解代谢被除去 ●与神经元NOS相关的Ⅰ型DDAH ●与内皮NOS相关的Ⅱ型DDAH ●两种DDAH对SDMA都没有活性 ● DPT(一种次要途径的酶)对所有三种类似物都起作用 ●这些酶在肾脏中活性特别高
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(Gp:) 水解
(Gp:) 蛋白质
(Gp:) PRMT( Ⅰ型和 Ⅱ型 )
(Gp:) 含有ADMA+SDMA+NMA的被修饰蛋白质
(Gp:) ADMA+SDMA+NMA
(Gp:) 乙酰化产物
(Gp:) α-酮酸产物
(Gp:) DPT
(Gp:) DDAH ( Ⅰ型和 Ⅱ型 )
(Gp:) 瓜氨酸+甲胺
(Gp:) 肾脏排泄
PRMT：蛋白质精氨酸甲基转移酶(protein arginine methyltransferase) ADMA：非对称二甲基精氨酸(asymmetrical dimethylarginine) SDMA：对称性二甲基精氨酸(symmetrical dimethylarginine) NMA：N-单甲基精氨酸(N-monomethylarginine) DDAH：二甲基氨基水解酶(dimethylaminohydrolase) DPT：二甲基精氨酸丙酮酸盐转移酶(dimethylarginine pyruvate transferase)
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精氨酸的补充
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● 幻灯片18和19显示了Cooke等(1992年)的研究结果。研究者分别喂给三组雄兔(a)正常的食物(对照组);或(b)含1%胆固醇的食物;或(c)含1%胆固醇的饮食并在饮水中补充含2.25%L-精氨酸的盐酸。经过10周的饮食干预，分析显示：
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●乙酰胆碱引起的胸主动脉内皮依赖性舒张在喂以胆固醇的动物组中被减弱，而该变化情况被L-精氨酸明显改善。 ● L-精氨酸也显著减少了因胆固醇饮食引发的胸降主动脉的损伤表面积(内膜厚度也减小)。
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%去甲肾上腺素预收缩
乙酰胆碱
对照组 胆固醇 精氨酸
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斑块( %总表面积)
胆固醇
精氨酸
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● Candipan等(1996年)分别用正常的食物(对照组)或含0.5%胆固醇的食物喂养雄兔10周。之后胆固醇组分别喂以赋形剂或L-精氨酸(2.25%的水溶液)(精氨酸组)，如此再喂养13周。
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●组织形态学测量显示了胆固醇组的逐渐减退(内中膜复合体厚度)，而这种情况由L-精氨酸改善(第18周时而非第23周时)(幻灯片22)。 ●这可能暗示了L-精氨酸的效用并不持久。
22
内皮，mm2
*p<0.05
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●在对人体进行的研究方面，Drexler等(1994年)对18位心脏移植接受者分别在静脉注射L-精氨酸(10mg/kg·min，20min)前后注射乙酰胆碱(10-6，10-5，10-4mol/L)(幻灯片24)。 ●乙酰胆碱诱发了冠状动脉的剂量依赖性收缩，而这种作用被L-精氨酸减弱(乙酰胆碱10-4时p<0.01)。
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Ach10-6 Ach10-5 Ach10-4
对Ach*的反应(%偏离基线)
L-精氨酸之前 L-精氨酸之后
*Ach：乙酰胆碱
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● Bugar等(1998年)报告注射L-精氨酸能改善外周动脉闭合症患者的周期性跛行症状。 ● 13位患者接受了3周的L-精氨酸(2次/周，8g/次)的静脉注射。
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● 13位患者未接受注射(对照组)。 ●两组患者都坚持了正常的步行锻炼。 ●结果显示L-精氨酸增加了无痛行走的距离(幻灯片27)达230±63%(p<0.05)。绝对行走距离也增加到155 ±48% (p<0.05)。
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(Gp:) L-精氨酸 对照组
(Gp:) 基点
(Gp:) 时间(周)
(Gp:) 无痛行走距离(m)
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●该生理效应也能因注射NOS抑制物而被引发。 ● Vallance等(1992年)对5位患者注射ADMA(8μmol/min，5min)，观察到患者前臂血液流速的减缓(幻灯片30)。
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● McVeigh等(2001年)对15位健康人注射L-NAME(NG-硝基-L-精氨酸甲基酯)，观察到系统的血管阻力增加(幻灯片31)和小动脉顺应性的减弱(幻灯片32)。 ●注射L-精氨酸能改善这种效应而D-精氨酸不能。
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前臂血液流速(%原流速)
套管插入后的时间(min)
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系统血管阻力(dyne·sec·cm-6)
对照组
时间(mins)
D-精氨酸(n=6)
L-精氨酸(n=9)
对对照组
D-精氨酸对L-精氨酸
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时间(mins)
对照组
(Gp:) D-精氨酸(n=6)
(Gp:) L-精氨酸(n=9)
(Gp:) 对对照组
(Gp:) 对对照组
(Gp:) D-精氨酸对L-精氨酸
时间(mins)
小动脉顺应性(ml/mmHg×100)
对照组
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流行病学
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●流行病学的研究已发现ADMA浓度与动脉粥样硬化的亚临床、临床程度有关联。 ● Miyazaki等(1999年)研究了116位未出现冠状动脉或外周动脉疾病症状并且未接受药物治疗(外观健康)的受实验者。结果显示：
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●血浆中ADMA的水平与内中膜厚度显著相关(幻灯片36)。 ●逐步的多重回归分析表明血浆ADMA是内中膜厚度的一个重要决定因素(幻灯片37)。
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内中膜厚度(mm)
血浆ADMA(μmol/L)
通过回归分析
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变量 相关系数 p 年龄 0.005 0.0001 血浆ADMA 0.29 0.03 平均动脉压 0.16 0.1 ∑葡萄糖 0.14 0.16 吸烟 -0.05 0.56 总胆固醇 0.02 0.81 阳性家庭病史 -0.02 0.94
r2=0.41
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● Zoccalli等(2001年)研究了225位晚期肾病的血液透析患者。 ●血浆ADMA与总死亡率和致死及非致死心血管事件有显著而独立的关联。而未观察到血浆SDMA或L-精氨酸与此的明显关联(幻灯片40和41)。
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● Valkonen等(2001年)在一个预期的病例-对照研究中分析了ADMA与患急性冠心病危险的关系。 ●在不吸烟男子中，ADMA是急性冠心病的一个重大危险因子。结论依赖于是否存在冠心病(coronary heart disease,CHD)史：无CHD史的不显著，有CHD史的显著(幻灯片42)。
40
Zoccalli,C, 等. Lancet (2001) 358:2113-2117
41
Zoccalli,C, 等. Lancet (2001) 358:2113-2117
42
Valkonen,V-P,等. Lancet (2001) 358:2127-8
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●补充的L-精氨酸的效果能维持吗? ●补充L-精氨酸有临床效用吗? ●效用能有多普遍?
未来的方向
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●感谢Ms.Meghan Dabkowski在准备这次讲演时给予的帮助!
致谢