一氧化氮在甲状腺功能减退所致血管内皮损伤中作用的研究进展

崔丽莉　程刚

[摘要] 甲状腺激素参与机体重要的生理功能，血管内皮细胞是甲状腺激素作用的重要靶细胞之一。甲状腺功能减退影响心血管系统功能，促进动脉粥样硬化的发生与发展。一氧化氮主要由内皮性一氧化氮合酶（eNOS）催化生成，具有使血管舒张等功能，生理含量下对血管内皮具有保护作用。甲状腺功能减退导致eNOS活性降低，血浆一氧化氮含量下降导致血管内皮损伤，成为动脉粥样硬化的危险因素，增加患心血管系统疾病风险，及时行替代治疗可降低心血管内皮功能损伤。

[关键词] 一氧化氮；内皮性一氧化氮合酶；甲状腺功能减退；血管内皮损伤

[中图分类号] R581.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）28-0164-05

[Abstract] Thyroid hormone is involved in the important physiological functions of the body. Vascular endothelial cells are one of the key target cells of thyroid hormone. Hypothyroidism affects cardiovascular system function and promotes the occurrence and development of atherosclerosis. Nitric oxide is mainly catalyzed and produced by endothelial nitric oxide synthase （eNOS）， which has the function of vasodilatation and protecting vascular endothelium under physiological contents. Hypothyroidism leads to reduced eNOS activity. Decrease of plasma nitric oxide content leads to vascular endothelial injury， which becomes the risk factor for atherosclerosis， and increases the risk of cardiovascular diseases. Timely replacement therapy can reduce cardiovascular endothelial injury.

[Key words] Nitric oxide； Endothelial nitric oxide synthase； Hypothyroidism； Vascular endothelial injury

甲状腺功能减退是一种比较常见的内分泌系统疾病，人群患病率在4%～20%[1]，以老年人、女性以及碘摄入充足地区的人群多见。随着甲状腺疾病检出率的增加，甲状腺结节实施手术以及甲状腺功能亢进行放射性核素治疗所致的甲状腺功能减退所占的比重日益增加。有证据[2]表明，甲状腺功能减退会引起心血管疾病，甚至在亚临床甲状腺功能减退时就可以引起血管内皮功能受损、血压升高、动脉粥样硬化等。甲状腺功能减退与动脉粥样硬化关系密切[3]，对心血管系统有重要影响。目前，甲状腺功能减退导致血管内皮损伤的结论较明确，本文基于此事实，旨在加深甲状腺功能减退对心血管系统损害的认识，强调一氧化氮（nitric oxide，NO）在动脉粥样硬化发生发展中的作用以及替代治疗的重要性、必要性。虽然NO自发现以来，研究逐步加深，但至今仍未完全明确其在人体内的作用机制，现在公认的观点是NO在心血管系统中扮演着重要的角色，NO的研究也逐步进入分子生物等更加细致的研究。本文旨在研究甲状腺功能减退、NO、血管內皮损伤之间的关系。

1 甲状腺激素、NO、血管内皮细胞之间的关系

1.1甲状腺激素对心血管系统的影响

甲状腺激素是一种基础性激素，在人体几乎所有器官系统的功能和代谢中起重要作用，它由甲状腺分泌，通过血液循环作用于靶器官而发挥生物效应。其中发挥作用的绝大多数为经典核受体途径，即通过与核受体结合，控制基因转录、蛋白质表达；少数通过非经典核受体途径。其中甲状腺激素对心血管的作用与非经典核受体的两个途径密切相关：T3/T4-整合素αvβ3-ERK-1/2信号通路具有生成、抗细胞凋亡、促进细胞增殖等作用；而T3-TR-PI3K-Akt-mTOR信号通路与细胞生长、增殖、信号调控、能量代谢等密切相关，此通路中有途径可激活内皮性一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS），而机体内NO的合成必须依赖NOS，由此可见，甲状腺激素参与eNOS的相关表达，从而影响NO的含量。

1.2 一氧化氮及一氧化氮合酶

1977年，Ferid Murad发现硝酸甘油可产生NO，扩张血管。1980年，Furchgott等发现一种能使血管平滑肌松弛的物质，称之为血管内皮细胞舒张因子。1988年Palmer等证实了血管内皮细胞舒张因子的本质为NO。人体的NO是NOS催化L-精氨酸和O2生成的。NO具有高度脂溶性，可直接扩散进入相邻的血管平滑肌细胞，通过抑制Ca2+/钙调蛋白所介导的肌球蛋白轻链磷酸化，使肌动蛋白与肌球蛋白结合受抑制而致血管平滑肌舒张。当血管压力增加时，NO可维持血管内血流量的相对稳定，从而降低平均动脉血压，控制血管床的静息张力，使血管具有自身调节的能力，因此，NO是血压的主要调节因子。

NOS目前有三种类型，内皮性一氧化氮合酶（endothelial NOS，eNOS or NOSⅢ，位于7q35-36）主要存在于内皮细胞中；神经性一氧化氮合酶（neuronal NOS，nNOS or NOSⅠ，位于12q24.2）主要存在神经系统中。这两种称为组织性一氧化氮合酶（constitutive NOS，cNOS），eNOS和nNOS产生少量NO，作为细胞信号分子。还有一种诱生性一氧化氮合酶（inducible NOS，iNOS or NOSⅡ，位于17q11，2-q12）主要存在于免疫细胞中，如单核细胞和巨噬细胞。3种NOS类型主要存在于不同的细胞系统而体现不同的生理功能。但其实同一组织内，几乎均存在这3种类型的NOS，只是何种类型的NOS占主要地位决定了其组织特异性。endprint

血管内皮中主要存在eNOS和nNOS，二者均对维持血管张力起重要作用，其中eNOS占主要地位。eNOS表达可促使血管内皮细胞释放NO，其对心血管有舒张血管、促进血管内皮细胞生长、抑制血小板和白细胞在血管壁聚集、对抗血栓形成、调节心肌舒张及收缩功能等作用，从多个方面参与心血管系统的功能。因此，NO在维持血管张力的相对稳定和调节血压中有重要作用。

1.3血管内皮损伤与心血管系统疾病

血管内皮细胞受损是心血管疾病发生发展的重要病理基础，是动脉粥样硬化发生发展的起始和关键环节[4]。目前比较公认的是损伤应答学说，认为动脉粥样硬化是动脉壁对内皮细胞损伤的一种慢性炎症反应，内皮功能异常导致血小板和血管壁之间产生炎症，使血管平滑肌细胞增生，导致动脉粥样硬化。已有流行病调查研究[5]发现亚临床甲状腺功能减退患者心血管事件发生率及其死亡率升高。虽然脂质代谢紊乱、血管内皮细胞功能障碍、血管平滑肌细胞舒张性下降等因素均可影响心血管系统的功能，促进动脉粥样硬化的发生与发展，在此仅讨论NO在甲状腺功能减退引起血管内皮损伤中的作用。

2 甲状腺功能减退引起一氧化氮含量变化

2.1动物实验

陈源等[6]的实验表明，甲状腺功能减退组鼠脑的NO含量较正常组低，Cai Y等[7]证实给予甲状腺功能减退的鼠T3后，nNOS的蛋白表达水平上升，提示甲状腺激素对nNOS的表達有上调作用。张继文[8]的实验表明，eNOS在动脉硬化闭塞鼠的硬化血管壁下表达下降。胡萍等[9]发现eNOS基因转染动脉粥样硬化大鼠损伤后的血管可以抑制血管新生内膜的增生，降低再狭窄的发生率。Hiroi Y等[10]发现废除小鼠eNOS相关基因，T3的作用会大大减弱或消失。以上动物实验均提示甲状腺激素的生物效应与eNOS表达关系密切，甲状腺功能减退对eNOS及NO有下调作用。

但也有报道认为甲状腺功能减退引起血清NO含量升高。白艳萍等[11]用高胆固醇饲料诱导家兔动脉粥样硬化和高脂血症，发现动脉粥样硬化斑块面积大小与NO水平呈正相关，其机制可能是NO主要是由内皮细胞中eNOS催化产生，血管内皮缺乏iNOS，虽然血管内皮受损时eNOS活性下降，但在炎症、氧化应激的条件下，动脉粥样硬化斑块中巨噬细胞的iNOS可能被诱导，表达上调，产生大量的NO，过量的NO反而可能引起血管内皮功能受损。边宁等[12]的实验同样用高脂饲料饲养的方法构建动脉粥样硬化模型，结果提示主动脉粥样斑块区iNOS蛋白高表达，但血清NO浓度逐渐降低，NO抗动脉粥样硬化作用减弱。这两个动物实验并不矛盾，可提示在动脉粥样硬化斑块内确实存在NO浓度升高，但是血管内皮NO浓度是降低的，局部和整体的关系也更清晰。同时也提示，可能甲状腺功能减退时血管内皮的eNOS表达虽然下降但不会诱导血管内皮iNOS的过度表达，即使血管内皮损伤出现了动脉粥样硬化斑块，斑块内部NO浓度升高，但血管内皮NO浓度还是下降的，因此，血清NO浓度也下降。

2.2临床研究

韦凌云等[13]已证实亚临床甲状腺功能减退患者血中NO含量降低，表明亚临床甲状腺功能减退可增加患者血管内皮损伤及炎症反应，从而增加心血管风险。张陆燕[14]使用TSH刺激血管内皮细胞后eNOS表达水平降低，说明TSH可影响内皮细胞相关因子的表达，从而促进AS的发生和发展。Weiss IA等[15]研究发现亚临床甲状腺功能减退患者在TSH>10 mU/L时发生动脉粥样硬化更明显；并且陈刚等[16]的研究发现冠心病患者中有35.29%合并亚临床甲状腺功能减退。此外，阿力木江·阿不来提等[17]的临床研究也发现亚临床甲状腺功能减退患者冠心病发生率高于正常对照。倪菁[18]的研究发现TSH可以促进人血管平滑肌细胞增殖。这些研究均证实了亚临床甲状腺功能减退与动脉粥样硬化有密切关系，在甲状腺功能减退中，NO含量下降是血管内皮损伤的重要因素。

可见，甲状腺功能减退会导致eNOS活性下降，引起血浆NO含量下降，并且在亚临床甲状腺功能减退时即可出现，从而导致血管内皮损伤，增加心血管疾病风险。而甲状腺功能减退导致的高脂血症、血压升高更是加速了心血管疾病的进展。因此，甲状腺功能减退导致的心血管系统影响是多方面的、相互作用的，而NO在其中起始动作用。

但部分研究提示甲状腺功能减退引起血清NO含量升高。韦华等[19]的研究表明甲状腺功能减退患者血浆NO浓度较正常人明显升高。这与绝大部分临床研究结果不同，考虑可能为甲状腺功能减退状态下细胞处于相对缺氧的状态，存在能量合成障碍，并且有免疫介导的细胞凋亡参与，导致血浆NO含量增加，但该研究并没有明确指出甲状腺功能减退时血浆NO浓度升高的机制，有待于进一步探讨。

综上，绝大部分研究表明亚临床甲状腺功能减退患者血浆NO浓度下降。田利民等[20]的研究表明TSH含量与NO含量呈负相关，TSH是NO的独立危险因素，Tian L等[21]用TSH作用于内皮细胞，发现eNOS基因的mRNA表达水平随着TSH浓度和作用时间的增加而降低。但是TSH水平与NO水平是否一直呈现负相关的关系及其相应的变化规律，目前尚无准确定论，有待进一步探索。

3甲状腺功能减退引起血管内皮损伤中一氧化氮变化

NO是反映血管内皮功能的重要因子。甲状腺功能减退时NO含量下降在动脉粥样硬化的发生中起重要作用，而且加速病情进展，因为甲状腺功能减退时血管内皮功能障碍可降低NO的生物活性，并且血管内皮损伤减少了NO的合成，从而恶性循环，加速血管内皮损伤，增加心血管疾病风险，虽然亚临床甲减直接导致高脂血症、血蛋白含量异常，但血管内皮功能受损是以血管源性的NO产生减少为特征的，而最早期的这些变化是启动动脉粥样硬化的第一步[22]，NO的改变很可能比血脂、血蛋白的异常更早、更迅速，虽然作用微弱但是持续存在，可能是比血管内皮损伤更早的危险指标。预示对于甲状腺功能减退早期采取心血管保护具有重要意义。endprint

4 甲状腺功能减退患者替代治疗后血管内皮功能情况

心血管系统是甲状腺激素重要的靶器官之一，临床上已经将甲状腺功能减退视为心血管疾病的危险因素之一。对甲状腺功能减退患者进行替代治疗是否能降低心血管疾病发生的研究结果尚不一致[23，24]，但大部分研究提示替代治疗有效，分析可能是由于患者所处的心血管疾病分期不同、年龄差异、甲状腺功能减退持续存在或仅短暂存在等条件不同所致。其中Asghar Ghasemi等[25]研究表明硝酸盐和精氨酸治疗可恢复心脏及主动脉NO代谢水平下降的情况。韦彩芬等[26]的研究发现甲状腺功能减退患者未治疗前存在血管内皮依赖性舒张功能减低，但替代治疗后血管内皮依赖性舒张功能有明显改善。Rodondi N等[27]的研究显示TSH在4.5～6.9 mIU/L、7.0～9.9 mIU/L、10.0～19.9 mIU/L，三组患者的死亡相对危险分别为1.09、1.42、1.58，可见，冠心病与其死亡率随TSH水平增加而升高，即使TSH水平小于10.0 mIU/L的情况下也存在，在TSH水平超过10.0 mIU/L时更明显。可见，即使在TSH<10.0 mU/L的状态下，患者也存在血管内皮功能障碍及NO生物效应降低。因此，替代治疗可以提高体内甲状腺激素水平，改善血管内皮功能，提高NO利用率，即使在TSH<10.0 mU/L时也有改善，从而延缓动脉粥样硬化的进展，降低心血管疾病发生率。

总之，亚临床甲状腺功能减退患者早期的血管内皮功能障碍是可逆的，是由甲状腺激素轻度缺乏、炎症刺激、脂质代谢紊乱等共同参与的，而NO是重要因素。虽然绝大部分高TSH患者未经治疗也可恢复正常，只有约2%～5%的亚临床甲状腺功能减退患者会进展成为甲状腺功能减退，但是亚临床甲状腺功能减退具有可逆性不代表血管内皮损伤具有可逆性。替代治疗可减轻亚临床甲状腺功能减退患者脂代谢紊乱及内皮功能失调，但替代治疗使甲状腺功能恢复正常后仅能部分改善血管内皮功能障碍，正是由于亚临床甲状腺功能减退的可逆性，因此何时开始替代治疗还是个问题，即甲状腺功能减退患者处于何种程度的甲状腺功能状态时替代治疗可使血管内皮损伤可逆性恢复，何种程度时替代治疗对血管内皮损伤有改善，何种程度时替代治疗对血管内皮损伤意义不大，并没有具体的研究和报道，这也是以后甲状腺功能减退的诊治重点，不能单纯要求甲状腺激素水平处于正常范围，而应该对甲状腺功能减退产生的心血管疾病风险进行评估并合理预防，从而减少甲状腺功能减退相关并发症。

目前，临床认为甲状腺功能减退患者TSH高于10.0 mU/L或高脂血症时需要给予L-T4替代治疗，而TSH在4.5～10.0 mIU/L时应随访6～12个月后再复查决定是否需要治疗，已知即使在TSH<10.0 mU/L的患者也存在血管内皮功能障碍，且宋晓[28]的临床研究发现，即使在甲状腺功能正常的人群中，如果TSH处于较高水平，也存在动脉粥样硬化的风险。因此，对于亚临床甲状腺功能减退患者的L-T4替代治疗治疗以及保护血管内皮的治疗理论上应越早越好，避免发生不可逆损伤。但Salman R等[29]的研究发现对于<70岁的亚临床甲状腺功能减退患者，替代治疗治疗可降低全因死亡率以及缺血性心脏病的发病率，但对于≥70岁的患者，并无显著变化。Tognini S等[30]的研究表明亚临床甲状腺功能减退增加与冠心病发生及死亡的关系仅见于年龄低于65岁患者。女性即使在正常参考范围内，TSH水平与心血管病变的死亡率存在线性正相关的关系。Rosario PW等[31]通过研究建议对TSH<10.0 mU/L的女性亚临床甲状腺功能减退者给予L-T4治疗。此外，TSH在不同的种族、年龄方面也存在差异。可见，替代治疗可能至少要依据不同的种族、年龄及性别制定不同的参考标准，每个地区参考标准可能均不完全相同，然而目前暂无深入研究及统计分析。

综上，甲状腺素替代治疗可以改善甲状腺功能减退导致的早期血管内皮损伤。对于亚临床甲状腺功能减退是否需要行替代治疗，一方面需参考TSH水平，更重要的是结合患者病史、临床表现及其他辅助检查结果综合考虑，根据病情提供个体化治疗方案，才能合理有效地降低心血管事件的发生。

5 展望

NO广泛存在于机体各个组织器官中，但是对于不同的组织器官NO具有不同的生物学效应，具体详尽的作用机制仍未完全清晰。因此，对于NO更深层次的分子生物学研究仍是重点。而且NO虽然结构简单，具有自由基的性质，可是并不能将NO简单等于自由基，因为NO可以在血液中发挥抗氧化作用，反而具有抗氧化、减少自由基产生的作用，并且人体内的NO存在不同状态（NO0、NO+、NO-3），三种不同氧化还原状态有不同的生理、病理学意义。

综上所述，甲状腺功能减退导致eNOS活性下降，血浆NO含量下降从而增加心血管疾病风险的结论明确。甲状腺功能减退并发内皮功能障碍的机制仍需继续深入研究，明确NO及相关物质对于血管内皮的生理及病理生理机制有助于甲状腺功能减退致血管内皮损伤的防治。对于甲状腺功能减退患者的心血管风险筛查、心血管疾病患者的甲状腺功能筛查也是有必要的。如何规范应用相关药物改善血管内皮功能，目前暂无深入研究，还需要更多试验进一步为临床检查、治疗、预防提供依据。

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（收稿日期：2017-08-02）endprint