糖尿病动物NO浓度降低的其他可能因素包括NOS解偶联、NO降解增加或内源性ADMA对NOS的抑制。如果底物L-精氨酸或辅因子四氢生物蝶呤缺乏，NOS可能发生解偶联。有趣的是，解偶联的NOS将电子传递给分子氧而非L-精氨酸，导致氧化应激加速，伴随NO清除增加和四氢生物蝶呤氧化为其无活性形式。在此背景下，值得注意的是，即使在正常条件下，体内NO的降解主要通过自由基和血红蛋白的清除完成，且精氨酸和精氨酸衍生物本身已被证明具有ROS清除特性。先前在其他实验性高血糖动物模型中报道的内源性竞争性NOS抑制剂ADMA血浆水平升高，可能解释糖尿病动物观察到的NO降低。然而，本研究中ADMA和SDMA均未升高，这排除了内源性NOS抑制作为影响因素。与Cooke及其同事在STZ和高脂饮食诱导的2型糖尿病中观察到ADMA水平升高三倍的差异，可能是由于使用了不同的动物模型。


肾皮质血流灌注在L-精氨酸注射后，非糖尿病和糖尿病动物均出现相似的增加，尽管糖尿病动物的NO活性升高幅度是对照动物的四倍。L-NAME给药后也出现类似的"悖论"：非糖尿病动物的NO降低更显著，但血流灌注的降低幅度在糖尿病动物中几乎是对照动物的两倍。然而，这些结果与Blantz及其同事先前的报道一致，他们表明实验性1型糖尿病的肾血流灌注更依赖于球旁器神经元NOS来源的NO。该来源的NO仅占本研究测得的总NO信号的一小部分，导致了这一"悖论"性发现。在此背景下，还应注意到，过量ROS形成已被证明可引起抗氧化可预防的内皮异常和对血管收缩剂的反应性增加。NOS抑制后平均动脉血压的显著升高在两组动物中相似，且均在有效肾自身调节范围内。


糖尿病状态诱导细胞氧消耗增加已有充分文献记载。在本研究中，糖尿病动物的基础肾皮质PO₂（即NO产生操作前记录的数值）显著低于对照动物。这在高血压中也有报道，后者是另一种已知的自由基产生增加的状态。我们先前报道，糖尿病大鼠基础PO₂的降低可通过糖尿病全程每日用自由基清除剂α-生育酚治疗来预防，主要是由于预防了肾小管细胞糖尿病诱导的氧消耗增加。肾PO₂受两个因素影响：血液输送的氧量和肾组织内的氧消耗。这两个因素中任一因素的改变都可能改变肾组织PO₂，除非激活代偿机制。由于本研究中未观察到非糖尿病和糖尿病动物的基础皮质血流灌注存在差异，糖尿病诱导的肾皮质PO₂降低的主要机制很可能是肾代谢增加，如前所述。另一种可能的解释是糖尿病动物肾皮质毛细血管密度降低，但这似乎不太可能，因为NOS抑制使非糖尿病动物的肾皮质PO₂降低至与糖尿病动物相似的水平，尽管糖尿病动物的血流灌注下降更显著。


NO生物利用度降低不仅会引起血管收缩，还会导致氧消耗增加。由于NO抑制线粒体呼吸的速率是NO浓度和氧浓度相互作用的函数，NOS抑制后非糖尿病动物的肾氧消耗可能比糖尿病动物增加更多，因为对照动物NO降低的比例相对于PO₂更大。非糖尿病和糖尿病动物的肾血流灌注对PO₂的依赖性相似（图5）。因此，我们得出结论：L-NAME后非糖尿病动物PO₂降低更显著，是由于基础NO对线粒体呼吸速率的抑制作用更强。这解释了两组动物NOS抑制后相似的绝对PO₂水平。


由于糖尿病持续时间，该动物模型在糖尿病诱导后最初几周存在的肾小球高滤过一过性阶段已经过去。有趣的是，Brown等人已证明NO活性增加可使球管反馈机制脱敏，这可以解释糖尿病动物L-精氨酸注射后观察到的GFR增加。相反机制可能是对照动物NO产生抑制后GFR降低的原因。由于渗透性利尿，糖尿病动物的尿流率是对照动物的10倍。改变NO产生对两组的尿流率均无显著影响。非糖尿病动物NO抑制后钠排泄增加很可能是压力性利钠效应。尽管糖尿病动物L-NAME后动脉压的升高与对照动物相似，钠排泄的增加（升高两倍）由于变异较大而未达到统计学显著性。然而，糖尿病动物L-NAME后钠排出增加的机制可能与对照动物相似，即压力性利钠。


总之，糖尿病动物L-精氨酸注射后肾皮质NO浓度的升高幅度大于对照动物，结合血浆精氨酸浓度降低，表明糖尿病动物NOS的NO合成存在底物限制。糖尿病动物总肾NO浓度的降低导致组织PO₂降低和血流灌注调节改变。这些发现揭示了一种糖尿病诱导的氧代谢和血流调节改变的新机制，可能对糖尿病期间心血管并发症的发展具有意义，但需进一步研究。


致谢


本研究得到瑞典医学研究委员会（9940、72XD-15043和10840）、瑞典糖尿病协会、瑞典青少年糖尿病基金会、瑞典医学研究学会、Lars Hierta纪念基金会、瑞典皇家研究学会、Selander基金会、Fredrik和Ingrid Thuring基金会、Marcus和Amalia Wallenberg基金会、Magnus Bergvall基金会、Ollie和Elof Ericsson医学研究基金会以及美国国立卫生研究院R01HL-068164基金（资助D.G.B.）的支持。衷心感谢Angelica Fasching和Astrid Nordin的出色技术支持。衷心感谢Tom Teerlink博士（荷兰阿姆斯特丹VU大学医学中心）分析血浆精氨酸水平。