综述:AOPP–cNOS中继:肺动脉高压和神经血管损伤中肺-脑轴的氧化还原-代谢途径
《Free Radical Biology and Medicine》:The AOPP–cNOS Relay: A Redox–Metabolic Pathway in the Lung–Brain Axis of Pulmonary Hypertension and Neurovascular Injury
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时间:2025年11月25日
来源:Free Radical Biology and Medicine 8.2
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AOPPs通过激活MPO-RAGE信号通路促进cNOS解耦,导致肺血管重塑和神经血管损伤,提出以MPO抑制剂、RAGE拮抗剂、BH4补充和PDE5抑制剂为核心的联合治疗方案,并建立包含AOPPs、3-氯酪氨酸、BH4/BH2比值、ADMA等生物标志物的评估体系。
在当今医学研究中,肺部与大脑之间的相互作用日益受到关注。慢性肺部疾病,如慢性阻塞性肺病(COPD)和肺动脉高压(PH),不仅影响呼吸系统,还可能引发神经血管损伤。这些疾病之间的联系似乎不仅仅局限于局部病理变化,而是涉及更广泛的系统性机制。近年来,研究者们逐渐认识到,高级氧化蛋白产物(AOPPs)不仅是氧化损伤的标志物,更可能成为红ox失衡的活跃媒介。与此同时,常驻型一氧化氮合酶(cNOS)的解偶联被视作将氧化应激与血管功能障碍联系起来的核心病理机制。因此,AOPP与cNOS之间的轴线(AOPP–cNOS轴)被提出,作为连接肺部炎症、肺动脉高压和神经血管损伤的机制与治疗框架。
AOPPs是由髓过氧化物酶(MPO)和次氯酸(HOCl)化学反应形成的稳定血浆标记物。它们在炎症肺部中被大量生成,并通过血液循环传播,进而影响到其他器官,特别是大脑。AOPPs能够与RAGE(晚期糖基化终产物受体)及其相关受体结合,激活一系列激酶级联反应,导致四氢生物蝶呤(BH4)的氧化和不对称二甲基精氨酸(ADMA)的积累。这些过程会改变内皮型一氧化氮合酶(eNOS)的反应方向,使其偏向于超氧化物的生成,从而破坏一氧化氮(NO)的稳态。在氧化应激的环境下,过量的超氧化物和BH4的耗竭还会将诱导型一氧化氮合酶(iNOS)从保护性来源转变为硝化性来源,形成过氧亚硝基阴离子(ONOO-),进一步加剧组织损伤。神经型一氧化氮合酶(nNOS)的失调则可能引发更广泛的神经血管功能障碍。
从这一视角出发,COPD、PH及其后续的神经血管损伤之间的共病关系可以重新定义为AOPP驱动的cNOS失调。这种框架不仅提升了疾病的可测量性,还为未来的治疗策略提供了新的方向。例如,通过调节MPO活性、阻断RAGE信号、恢复BH4的保存、抑制精氨酸酶活性或增强PDE5/NO信号通路,可以实现对AOPP–cNOS轴的干预,从而改善肺部和大脑的病理终点。此外,基于AOPPs、3-氯酪氨酸、3-硝基酪氨酸、BH4/BH2比值、ADMA以及血脑屏障(BBB)渗透性的MRI成像等指标的生物标志物面板,为患者分层和精准监测提供了可能。
这种AOPP–cNOS轴的提出,不仅为理解慢性肺部疾病和神经血管损伤之间的复杂关系提供了新的视角,也为临床转化研究开辟了新的路径。从机制上看,这一轴线涵盖了从肺部炎症到系统性红ox失衡的全过程。从治疗上看,它提供了多个可干预的节点,使得研究人员能够针对特定的病理过程进行药物开发和临床试验。同时,这一框架也为评估治疗效果提供了客观的指标,有助于实现精准医疗。
在探讨AOPP–cNOS轴的机制时,研究人员发现,这一轴线的激活不仅局限于肺部,还可能影响到其他器官,尤其是大脑。AOPPs通过血液传播,能够与内皮细胞和小胶质细胞上的RAGE受体结合,从而启动一系列信号通路,导致细胞功能的紊乱。这种紊乱不仅影响局部血管的结构和功能,还可能通过血脑屏障的破坏,引发中枢神经系统(CNS)的异常。例如,AOPPs可能通过改变NO的生物利用度,导致脑血管的重塑和神经元的损伤。这种跨器官的效应提示,AOPP–cNOS轴可能是一个系统性的红ox–代谢通路,能够整合多个病理因素,形成一个统一的疾病模型。
在临床应用方面,AOPP–cNOS轴的框架为疾病的诊断和监测提供了新的工具。传统的诊断方法往往局限于局部症状的评估,而AOPP–cNOS轴的生物标志物则能够提供更全面的信息。例如,6分钟步行试验(6MWT)可以评估肺部功能,而NT-proBNP则可以反映心脏负担。此外,右心室后负荷、血清神经丝轻链、灌注成像和BBB渗透性MRI等指标,能够更精确地评估肺部和大脑的病理状态。这些指标的组合不仅有助于早期诊断,还能监测疾病的进展和治疗效果。
在治疗策略方面,AOPP–cNOS轴的多个节点为药物开发提供了丰富的靶点。例如,MPO抑制剂可以直接减少HOCl的生成,从而降低AOPPs的形成。这些药物在动物模型中已经显示出改善肺动脉高压的潜力,并且在临床试验中也表现出良好的靶点结合效果。RAGE阻断剂则能够抑制AOPPs与受体的相互作用,从而减少下游的信号传导和组织损伤。此外,通过恢复BH4的保存和抑制精氨酸酶活性,可以重新激活cNOS的功能,改善NO的生物利用度。PDE5抑制剂则能够增强NO–cGMP信号通路,从而维持血管张力和神经功能的稳定。
从系统的生物学角度来看,AOPP–cNOS轴的提出具有重要的意义。它不仅揭示了慢性肺部疾病与神经血管损伤之间的潜在联系,还为未来的研究提供了新的方向。例如,研究人员可以进一步探讨不同类型的肺部疾病是否共享相同的红ox–代谢机制,以及这些机制如何影响其他器官的功能。此外,还可以研究环境因素、遗传易感性和生活方式对AOPP–cNOS轴的影响,从而为个性化医疗提供理论依据。
在评估这一框架时,研究人员也意识到,它并非完全取代现有的疾病解释,而是作为补充和整合。例如,低氧血症(hypoxemia)和系统性炎症(systemic inflammation)仍然是COPD和PH的重要因素。然而,AOPP–cNOS轴的引入,使得这些因素能够被更系统地整合到一个统一的病理模型中。这种整合不仅有助于理解疾病的复杂性,还能为多靶点治疗策略的制定提供支持。
AOPP–cNOS轴的临床转化潜力也值得进一步探讨。尽管目前已有初步的证据支持这一框架,但仍需更多的临床试验来验证其有效性。例如,研究可以评估不同药物对AOPP–cNOS轴的干预效果,以及这些干预如何影响肺部和大脑的病理终点。此外,还可以开发更精确的生物标志物检测方法,以提高诊断的准确性和治疗的针对性。
在总结这一研究框架时,研究人员指出,AOPP–cNOS轴不仅是一个理论模型,更是一个具有实际应用价值的治疗平台。通过整合机制研究和临床转化,这一框架为慢性肺部疾病和神经血管损伤的治疗提供了新的思路。它强调了红ox–代谢失衡在疾病发展中的核心作用,并提出了多个可干预的节点,为未来的药物开发和临床试验提供了方向。
总的来说,AOPP–cNOS轴的提出,不仅深化了我们对慢性肺部疾病和神经血管损伤之间联系的理解,还为相关疾病的诊断和治疗提供了新的工具和策略。这一框架的临床应用潜力巨大,有望在未来的医学研究和临床实践中发挥重要作用。
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