二甲基精氨酸二甲胺水解酶与心血管疾病

收稿日期： ２ ０ ０ ６ ０ ７ ３ １ 接受日期： ２ ０ ０ ７ ０ ２ １ ２ 作者简介：李晓晖， 硕士研究生， 研究方向为心血管药理； 李元 建， 教授， 博士生导师， 研究方向为心血管药理。 联 系 作 者 Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ：ｙ ｕ ａ ｎ ＿ ｊ ｉ ａ ｎ ｌ ｉ ＠ｙ ａ ｈ ｏ ｏ ． ｃ ｏ ｍ Ｔ ｅ ｌ ：（ ０ ７ ３ １ ） ２ ３ ５ ５ ０ ７ ８
［ ７ ， ９ ］ 。 也有影响， 表现为两者反应的 Ｋ ｍ 值不同
１ ． ３ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 活性的调节机制 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ催化活性位点（ Ｃ ｙ ｓ Ｈ ｉ ｓ Ｇ ｌ ｕ ） 上的半胱氨酸残基 含有巯基， 在氧化应激状态下容易被氧化而失活， 而同型半 胱氨酸也能与其直接作用生成二硫键， 导致 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 活性丧 ｇ Ｃ ｌ ） 和某些二价金属 失。巯基阻断剂（ 如氯汞苯甲酸和 Ｈ ２
２ ＋ ２ ＋ ２ ＋ ６ ］ 离子（ 如Ｃ ｄ ，Ｃ ｕ 和Ｚ ｎ ） 等可抑制 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ的活性 ［ ， 但 ２ ＋ ２ ＋ ２ ＋ ２ ＋ ２ ］ Ｃ ａ ，Ｆ ｅ ，Ｍ ｎ 和Ｍ ｇ 对该酶活性无明显影响 ［ 。
直接催化二甲基精氨酸转变为 Ｌ 瓜氨酸（ Ｌ ｃ ｉ ｔ ｒ ｕ ｌ ｌ ｉ ｎ ｅ ） 的代谢 ｄ ｉ ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｉ ｎ ｅｄ ｉ ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ 酶， 即二甲基精氨酸二甲胺水解酶（ ａ ｍ ｉ ｎ ｏ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ａ ｓ ｅ ，Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ） 。Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 通过调节体内 Ａ Ｄ Ｍ Ａ的水
［ １ ３ ］ ［ １ ０ ］
。
４ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 与药物治疗
药物对 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ活性的调节涉及两个水平， 即翻译后水平 和转录水平， 前者主要是基于对 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ催化活性位点氧化修 饰的抑制， 而后者则通过作用于 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ基因启动子的转录因 子结合位点。如前所述， 由于 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ催化活性位点上有含巯 ｘ Ｌ Ｄ Ｌ 、 肿瘤 基的半胱氨酸残基， 因此容易被氧化而失活。 ｏ 坏死因子 α和同型半胱氨酸和高糖等均能诱导氧化应激， 抑 Ｄ Ａ Ｈ活性。血管紧张素转换酶抑制药、 抗氧化药、 天然 制Ｄ 药物、 雌激素和阿司匹林等的内皮保护效应与抑制氧化应 激， 改善 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 的 活 性， 降低 Ａ Ｄ Ｍ Ａ水 平 有 关 （ 表１ ） 。在 Ｌ Ｄ Ｌ诱导的大鼠血管内皮功能不全模型， 含巯基的卡托普利 （ ｃ ａ ｐ ｔ ｏ ｐ ｒ ｉ ｌ ） 能显著改善 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 活性， 降低血浆 Ａ Ｄ Ｍ Ａ水平，
Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２基因中 ６处多态现象， 其中位于 － ８ ７ １处核心启动区 的一个插入 ／ 缺失（ ６ Ｇ／ ７ Ｇ ） 突变影响 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２的转录， ７ Ｇ突 变者 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２表达明显上调。该突变在受试人群中的发生率 ％。最近研究发现， Ｄ Ｄ Ａ Ｈ基因的突变与心血管疾病存 为１ 在紧密联系。在 １ ６ ０ ９名芬兰中年男性参加的心脏疾病风险 ３名 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ １某功能基因突变携带者， 与 因子研究中， 发现 １ 非突变者相比， 前者心血管疾病发生率是后者的 ５ ０倍以上， 高血压发生率几乎达到 ５倍。对携带者进行家族研究发现， ５ ０ ％家族成员也为该突变的携带者， 提示突变可能具有遗传
１ ０ ］ 胞内 Ａ Ｄ Ｍ Ａ的积累， 抑制 Ｎ Ｏ Ｓ活性， 减少 Ｎ Ｏ的生成 ［ ； 而
１ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 的生物学特性
１ ． １ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 的表达与分布 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ为一种胞浆蛋白酶， 无明显亚细胞结构特异性分
［ ４ ］ ３ ｋ ｕ ， 等电点为ｐ Ｈ５ ． ２ ， 归类于Ｅ Ｃ ３ ． ５ ． ３ ． １ ８ 。 布， 其分子量约为３
５ ］ 残基 （ Ｃ ｙ ｓ ２ ４ ９ ）为Hale Waihona Puke BaiduＤ Ｄ Ａ Ｈ 活 性 所 必 需［ 。Ｄ Ｄ Ａ Ｈ存在
Ｄ Ｄ Ａ Ｈ １和 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２两 个 亚 型， 由 不 同 基 因 所 编 码， 其中
［ ６ ］ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ １位于 １ ｐ ２ ２ ， 而Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２位于 ６ ｐ ２ １ ． ３ 。与胚胎组织比
１ ０ ］ 在过表 达 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ １的 内 皮 细 胞， Ｖ Ｅ Ｇ Ｆ表 达 显 著 增 加 ［ 。 １ ２ ］ Ｈ ａ ｓ ｅ ｇ ａ ｗ ａ 等［ 最近也报道， Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２能通过内皮细胞特异性
Ａ Ｄ Ｍ Ａ显著升高， 某些抗高血压药物在降低血压的同时显著
２ ０ ］ Ｄ Ｍ Ａ水平 ［ 。Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 的表达与活性存在个体差异， 降低 Ａ ２ １ ］ 可能主要与 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ基因存在多态性有关。 Ｊ ｏ ｎ ｅ ｓ 等［ 发现
１ ７ ］ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２也与新生儿持续性肺动脉高压的发生密切相关 ［ 。
３ ． ３ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ／ Ａ Ｄ ＭＡ系统与高血压 Ａ Ｄ Ｍ Ａ可能是促进高血压发病发展的重要影响 因 素。 人体每天产生大约 ３ ０ ０μ ｍ ｏ ｌ Ａ Ｄ Ｍ Ａ ， 绝大部分经 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ代
１ ８ ］ 谢， Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 活性对于体内 Ａ Ｄ Ｍ Ａ的蓄积十分重要 ［ 。人体
基修饰酶类超家族比较， 发现 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ催化机制中可能存在一个 保守特征， 即生成中间产物 Ｓ ａ ｌ ｋ ｙ ｌ ｔ ｈ ｉ ｏ ｕ ｒ ｏ ｎ ｉ ｕ ｍ 。在酶蛋白浓度、 ｐ Ｈ值一定的条件下， 计算 Ｌ 瓜氨酸的生成量来反映组织或细胞 中Ｄ Ｄ Ａ Ｈ的活性， 可采用３Ｈ标记 Ｌ 瓜氨酸以检测 Ｌ 瓜氨酸最大 吸光度。高效液相色谱直接测定 Ａ Ｄ Ｍ Ａ也是常用的方法。不同 Ｄ Ａ Ｈ酶活性存在差异， 不同 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ的亚型对催化反应 种属的 Ｄ
２ ． １ 调节 Ｎ Ｏ 生成 体内 Ｎ Ｏ由 Ｌ 精氨酸经 Ｎ Ｏ Ｓ 催化而来， Ａ Ｄ Ｍ Ａ是主要的 内源性 Ｎ Ｏ Ｓ 抑制物， 而Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 能通过水解 Ａ Ｄ Ｍ Ａ影响 Ｎ Ｏ Ｓ 的活性进而促进 Ｎ Ｏ的生成。研究证明， 在某些组织细胞中 存在 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ与 Ｎ Ｏ Ｓ 共表达， 可能共同调节细胞内 Ｎ Ｏ的生成 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ抑制剂 ４ １ ２ ４ Ｗ 能增加细 和释放。在培养的内皮细胞，
２ ２ ］ 。 性［
１糖蛋白（ Ｓ ｐ １ ） 转录因子上调 Ｖ Ｅ Ｇ Ｆ表达从而促进内皮细 β 胞生长， 该作用不依赖于 ｅ Ｎ Ｏ Ｓ ／ Ｎ Ｏ途径。 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２的过表达 还能增强内皮细胞的增殖和移行 ２ ． ３ 促进细胞分化 出生后组织中 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２表达增高提示 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ可能参与细 胞发育和分化的调节。新近研究证明， 全反式维 Ａ酸（ ａ ｌ ｌ ） 能抑制细胞增生， 促进细胞分化， 在心血管 ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｏ ｉ ｃａ ｃ ｉ ｄ 系统发育与成熟过程中发挥重要作用， 其作用与诱导 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 的表达有关
较， 出生后组织中 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２表达显著增加， 而Ｄ Ｄ Ａ Ｈ １表达基
６ ］ 本无 变 化 ［ 。 这 两 种 亚 型 在 体 内 分 布 存 在 差 异， 其中
Ｄ Ｄ Ａ Ｈ １多存在于主要表达神经型 Ｎ Ｏ Ｓ （ ｎ Ｎ Ｏ Ｓ ） 的组织如大 脑和肾脏等； 而Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２则多存在于以内皮型 Ｎ Ｏ Ｓ （ ｅ Ｎ Ｏ Ｓ ）
２ ０ ０ ７年 ８月； ２ １ （ ４ ） ： ２ ８ ９－ ２ ９ ２ 中国药理学与毒理学杂志 Ｃ ｈ ｉ ｎＪＰ ｈ ａ ｒ ｍ ａ ｃ ｏ ｌ Ｔ ｏ ｘ ｉ ｃ ｏ ｌ ２ ０ ０ ７ Ａ ｕ ｇ ； ２ １ （ ４ ） ： ２ ８ ９－ ２ ９ ２
·２ ８ ９ ·
二甲基精氨酸二甲胺水解酶与心血管疾病
李晓晖，姜德建，贾素洁，李元建 （ 中南大学药学院药理学系，湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ７ ８ ）
摘要：二甲基精氨酸二甲胺水解酶（ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ） 是一种胞浆蛋白 酶， 包括 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ １和 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ ２两种亚型， 能特异性水解内源性 一氧化氮 合 酶 （ Ｎ Ｏ Ｓ ） 抑制物非对称二甲基精氨酸而上调 Ｎ Ｏ Ｓ 活性。Ｄ Ｄ Ａ Ｈ与 Ｎ Ｏ Ｓ活性之间的相互作用在调节 Ｎ Ｏ 生成和血管内皮功能中起重要作用。 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 还参与血管新 生与细胞分化的调节， 其活性变化与动脉粥样硬化等多种心 血管疾病的发生发展密切相关， 可能是一个新的心血管疾病 相关蛋白和药物防治靶点。 关键词：心血管疾病；二甲基精氨酸二甲胺水解酶；非对称 二甲基精氨酸 中图分类号：Ｒ ９ ７ ２ 文献标识码：Ａ 文 章 编 号： １ ０ ０ ０ ３ ０ ０ ２ （ ２ ０ ０ ７ ） ０ ４ ０ ２ ８ ９ ０ ４ 内源性一氧化氮合酶（ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｃｏ ｘ ｉ ｄ ｅｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ａ ｓ ｅ ，Ｎ Ｏ Ｓ ） 抑制 ａ ｓ ｙ ｍ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃｄ ｉ ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｉ ｎ ｅ ， 物非 对 称 二 甲 基 精 氨 酸 （ Ａ Ｄ Ｍ Ａ ） 能竞争 性 地 抑 制 Ｎ Ｏ Ｓ ， 减少一氧化氮（ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｃｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ， Ｎ Ｏ ） 生成， 并诱发氧自由基生成， 促进炎症反应， 是动脉粥样 硬化等多种心血管疾病血管内皮功能紊乱的重要因素。多 Ｄ Ｍ Ａ水平明显 项临床研究显示， 急性冠脉综合症患者血浆 Ａ 升高， 独立于其他风险因素， 被认为是一种新的心血管疾病
１ ］ ２ ］ 危险因子 ［ 。１ ９ ８ ７年， Ｏ ｇ ａ ｗ ａ 等［ 首次发现体内存在一种能
Ｄ Ｄ Ａ Ｈ一级结构与精氨酸 甘氨酸脒基转移酶及精氨酸脱亚
５ ］ 氨酸酶相似， 属于精氨酸修饰酶超家族 ［ 。Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 已被 克
隆、 纯化及结构鉴定， 其结构中存在由半胱氨酸 组氨酸 谷氨 酸（ Ｃ ｙ ｓ Ｈ ｉ ｓ Ｇ ｌ ｕ ） 组成的催化活性位点， 其中游离的半胱氨酸
７ ］ 表达为主的组织如心脏、 血管和肾脏等 ［ 。
１ ． ２ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 活性及其测定 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ在体内水解 Ａ Ｄ Ｍ Ａ生成 Ｌ 瓜氨酸和二甲胺（ ｄ ｉ ｍ ｅ ｔ ｈ
８ ］ ） ， 具有高度特异性与专一性。Ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ 等［ 将Ｄ Ｄ Ａ Ｈ与胍 ｙ ｌ ａ ｍ ｉ ｎ ｅ
直接给予低剂量 Ａ Ｄ Ｍ Ａ能导致平均动脉压升高， 全身 Ａ Ｄ Ｍ Ａ
１ ８ ］ 水平同血压高低密切相关 ［ 。动物实验表明， 外源性 Ｎ Ｏ Ｓ １ ９ ］ 抑制剂可诱发高血压 ［ 。临床研究表明， 高血压患者血中
图１ ． Ｎ Ｏ 生成的细胞内调节 ２ ． ２ 促进血管新生 血管 内 皮 生 长 因 子 （ ｖ ａ ｓ ｃ ｕ ｌ ａ ｒｅ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ａ ｌｇ ｒ ｏ ｗ ｔ ｈｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ， Ｖ Ｅ Ｇ Ｆ ） 是目前所知最强的促血管新生因子。最近的研究证 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 在血管新生的调节中起重要作用， 证据有： 明， ①在 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ １转基因小鼠， 后肢缺血诱导的血管新生明显增强； ②
３ ］ 平而影响 Ｎ Ｏ Ｓ的活性， 进而调节体内 Ｎ Ｏ的生成 ［ 。Ｄ Ｄ Ａ Ｈ
活性与多种心血管疾病之间存在密切关系， 被认为是新的心 血管疾病相关蛋白和药物防治靶点 述如下。
［ １ ］
。本文就 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ生物
学特性， 与心血管疾病的关系及相关作用机制的研究进展综
２ Ｄ Ｄ Ａ Ｈ 的生物学作用
应用 Ｎ Ｏ供 体 增 加 Ｎ Ｏ浓 度 的 同 时 表 现 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ的活性降
１ １ ］ 低［ 。这些结果提示 Ｄ Ｄ Ａ Ｈ和 Ｎ Ｏ Ｓ 两者活性之间存在着负
反馈（ 图１ ） 。
· ·２ ９ ０
Ｃ ｈ ｉ ｎＪＰ ｈ ａ ｒ ｍ ａ ｃ ｏ ｌ Ｔ ｏ ｘ ｉ ｃ ｏ ｌ ２ ０ ０ ７ Ａ ｕ ｇ ； ２ １ （ ４ ）