越来越多的证据显示，活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成增多引起的氧化应激参与了多种心血管疾病的发生、发展。心血管系统中ROS的主要来源是还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，NOX）、解偶联的内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）、线粒体和黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase，XO）。NOX已被证明是心血管系统中的主要氧化酶，其与其他产生ROS的氧化酶系统之间存在复杂的相互关系，这些次级氧化酶系统可以激活NOX和/或彼此激活^[1-2]。探索NOX与其他ROS生成系统之间的相互关联及各自的作用将有助于心血管疾病预防和治疗药物的研发。

四氢生物蝶呤（tetrahydrobiopterin，BH4）是eNOS发挥作用的必要辅助因子，其缺乏会导致eNOS解偶联，这个过程可以通过二氢叶酸还原酶（dihydrofolate reductase，DHFR）的耗尽引起。在牛内皮细胞中，血管紧张素Ⅱ诱导的NOX激活会导致H₂O₂产生，从而下调内皮细胞DHFR转录激活所需的主要转录因子（腺病毒E2启动子结合因子1、2、13a）的表达^[3-4]。这使DHFR的表达和活性下降，导致BH4持续缺乏，进而导致eNOS解偶联^[5-6]。在人心肌缺血再灌注（ischemia-reperfusion，IR）损伤的研究中发现，eNOS重新偶联可以通过生成NO导致NO依赖性的NOX4抑制，进而降低氧化应激反应^[7]，表明eNOS可以通过反馈机制反作用于NOX。

DHFR缺乏依赖的eNOS解偶联可以诱导线粒体功能障碍。用2, 4-二氨基-6-羟基嘧啶处理小鼠后发现，eNOS解偶联可导致小鼠心脏线粒体功能受损、线粒体ROS产生和心脏收缩功能障碍^[8]。eNOS重新偶联可减少线粒体超氧化物的产生，从而维持正常的心脏线粒体功能^[9]。补充抗氧化剂辅酶Q₁₀可以恢复线粒体电子运输，使eNOS偶联，表明线粒体ROS的产生可能通过负反馈机制调节eNOS的偶联和解偶联活性^[10]。

NOX产生的ROS可以破坏线粒体DNA进而导致线粒体功能异常，而线粒体功能异常被认为是各种心血管疾病中细胞内ROS的来源。XO与黄嘌呤氧化还原酶可以相互转化，ROS可通过氧化黄嘌呤氧化还原酶活化XO。据报道，NOX的选择性抑制剂apocynin可防止IR损伤时豚鼠的心脏XO活化和超氧化物产生^[11]。但是，别嘌呤醇或钨对XO的抑制作用不会影响NOX活性，表明XO在IR损伤中作用于NOX的下游^[11]。次黄嘌呤与XO反应生成超氧化物导致线粒体受损，使用别嘌呤醇则可显著降低线粒体ROS的产生^[12]。

NOX激活诱导下游次级氧化酶系统活化，包括解偶联的eNOS、功能异常的线粒体和XO。NOX可以通过产生的ROS诱导BH4氧化失活导致eNOS解偶联，eNOS解偶联也可通过反馈机制反作用于NOX。NOX产生的ROS可以通过破坏线粒体DNA导致线粒体功能异常，产生线粒体ROS并诱导细胞凋亡；eNOS解偶联亦可通过线粒体功能异常途径产生线粒体ROS，线粒体ROS可能通过负反馈机制调节eNOS的偶联与解偶联。依赖NOX的ROS可导致XO的活化，次黄嘌呤与XO反应生成的超氧化物可通过线粒体功能异常途径产生线粒体ROS。

NOX激活和eNOS解偶联在血压升高过程中起重要作用^[13]。血管紧张素Ⅱ是有效的血管收缩肽，可通过激活血管NOX和NOX来源的ROS使血压升高。敲除NOX1可以减弱氧化应激并延缓血压升高。敲除小鼠的NOX2会减弱血管紧张素Ⅱ介导的主动脉超氧化物生成和血压升高效应。敲除小鼠的NOX4对血管紧张素Ⅱ引起的血压升高作用反应较差，且对基础血压没有影响，表明NOX4参与的可能是血管紧张素Ⅱ诱导的高血压的发生阶段而不是维持过程。整体敲除NOX1、NOX2或NOX4可以减弱血管紧张素Ⅱ升高血压的作用，这表明NOX1、NOX2和/或NOX4在这类高血压的发展中起上游作用^[13-14]。

NOX1的缺失可以减弱血管紧张素Ⅱ对小鼠的血管功能障碍和高血压作用。NOS抑制剂亚硝基左旋精氨酸甲酯的使用减少了NOX1缺失的保护作用^[13]，而eNOS的重新偶联可减轻血管紧张素Ⅱ处理的小鼠的血压升高，表明eNOS解偶联在NOX1触发的血管紧张素Ⅱ诱导的高血压发展中起中间作用。另外，血管紧张素Ⅱ诱导的NOX激活、eNOS解偶联和高血压可通过抑制线粒体膜通透性转换孔（通过亲环蛋白D缺乏或桑特菲林A处理）来减弱^[15]，这说明线粒体ROS在血管紧张素Ⅱ诱导的高血压中具有调节NOX活性和eNOS解偶联的作用。

eNOS解偶联在一定程度上介导了高血压，而更广泛的eNOS解偶联则诱导了腹主动脉瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）的形成。eNOS解偶联通过线粒体功能障碍诱导AAA形成^[16]。

AAA的主动脉组织中NOX活性上调，NOX抑制剂可有效降低AAA患者的过氧化物生成量^[17]。在BH4缺陷型（hph-1）小鼠中敲除NOX1、NOX2、NOX4或中性粒细胞胞质因子1（neutrophil cytosolic factor，Ncf1），可以通过恢复内皮DHFR功能并重新偶联eNOS而减少AAA的形成^{[2, 17]}。

低密度脂蛋白（low-density lipoprotein，LDL）的氧化是早期动脉粥样硬化发生的主要事件。ROS可将LDL氧化成OX-LDL并沉积在内皮下而促进粥样斑块的形成。在载脂蛋白E基因敲除（ApoE^－/－）小鼠模型中，NOX1的缺失减少了超氧化物的产生及巨噬细胞的浸润；NOX2的缺失同样减少了超氧化物的产生，并增加了NO的生物利用度，表明NOX1和NOX2在动脉粥样硬化中起关键作用^[18]。研究证明NOX4在动脉粥样硬化中具有保护作用，其产生的H₂O₂通过抑制炎症而发挥抗动脉粥样硬化的功能^[19]，这与NOX1和NOX2产生的ROS的有害作用相反。

NOX的激活与糖尿病的内皮功能障碍有关。NOX1的蛋白水平在1型糖尿病患者中明显增加，敲除NOX1可以减少链脲佐菌素诱导的1型糖尿病小鼠中eNOS的解偶联^[20]。NOX1特异性诱导了1型糖尿病患者中eNOS的解偶联，而NOX1的缺失则通过保留DHFR功能和恢复BH4生物利用度导致eNOS重新偶联^[20]。上述结果表明，血管紧张素Ⅱ-NOX1-eNOS解偶联轴在1型糖尿病患者中具有致血管功能障碍的作用。

NOX激活和eNOS解偶联在自发性2型糖尿病db/db小鼠血管功能障碍和炎症中作用的研究结果表明，NOX1激活在诱导2型糖尿病小鼠的血管功能障碍中发挥作用^[20]。依赖NOX1的eNOS解偶联及随后的环氧化酶2-血管细胞黏附分子1激活介导了2型糖尿病患者的血管功能障碍和炎症^[21-22]。

在缺血事件后恢复供氧时，心脏IR会诱导产生ROS。基础水平的ROS对心脏有保护作用，并且是维持心脏动态平衡所必需的，而高水平的ROS对人体有害且可能导致心肌梗死^[23]。NOX在IR损伤中具有重要作用，并且其在介导心脏IR损伤中与解偶联的eNOS和线粒体功能障碍存在重要的相互作用^[24]。研究发现，死于急性心肌梗死的个体的心肌细胞中NOX2蛋白水平升高^[25]。IR诱导的NOX4表达上调会增加心脏ROS产生、eNOS解偶联和线粒体功能障碍，从而导致心脏损伤；eNOS重新偶联产生NO而抑制NOX4、降低氧化应激、保持线粒体功能并减小梗死面积，在避免IR中起重要作用^[7]。这些结果表明NOX4-eNOS解偶联-线粒体功能障碍轴在介导IR引起的心脏损伤中有着关键作用。

心力衰竭是一种慢性进行性疾病。NOX的过度激活会导致心力衰竭，这一过程是通过诱导eNOS的解偶联和线粒体ROS的产生实现。源自NOX2和NOX4的ROS在心肌肥大的发展中起重要作用，NOX2缺失可通过减少ROS产生来保护血管紧张素Ⅱ引起的心肌肥大，NOX2的心脏特异性过表达将增加由慢性心肌梗死引起的心肌肥大，这与超氧化物生成增加有关^[26]。

NOX来源的ROS影响线粒体的功能，线粒体产生过多的ROS已被证明可导致心力衰竭，用抗霉素A（线粒体复合物Ⅲ抑制剂）处理健康犬的心肌样本发现心力衰竭时超氧化物生成增加^[27]。在通过手术缩窄其主动脉和之后使用异丙肾上腺素诱导的豚鼠心力衰竭模型中，从缩窄升主动脉之日起或在出现心力衰竭后（手术后3周）使用可以清除超氧化物的线粒体靶向超氧化物歧化酶（Mito-TEMPO）能够预防或逆转心力衰竭，表明线粒体ROS在心力衰竭的发展中也有重要作用^[28]。

心律失常的发生与心肌梗死后NOX2表达增加有关，降低NOX2蛋白水平可降低心律失常的发生率^[29]。心房颤动是最常见的心律失常，心房颤动患者心房组织中NOX2和NOX4的表达及ROS的产生与正常窦性心律的个体相比均上调，eNOS的解偶联和线粒体功能障碍与心律不齐有关，线粒体ROS可能加速心房颤动的发展^[29-30]。

早期发现的NOX抑制剂大部分是非选择性的NOX抑制剂。这些抑制剂能够产生脱靶效应，在作用于NOX的同时也能作用于其他一些酶。二亚苯基碘和丝氨酸蛋白酶的抑制剂4-（2-氨基乙基）-苯磺酰氟是所有NOX亚型的一般性不可逆抑制剂，能够通过抑制eNOS、XO及线粒体呼吸链上的蛋白表达抑制NOX功能的发挥^[31]。但4-（2-氨基乙基）-苯磺酰氟与二亚苯基碘相比对NOX的抑制作用较低，因此不经常使用。他汀类药物可以通过特异性作用于Ras相关的C3肉毒素底物1抑制NOX活性。GKT137831可以特异性作用于NOX1和NOX4而抑制Akt-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白和NF-κB信号转导，最终降低ROS的氧化应激作用^[32]。当对G蛋白偶联受体、激酶、离子通道和其他产生ROS和氧化还原敏感的酶进行测试时，GKT137831没有显示出脱靶效应，这使其成为NOX1和NOX4的特异性抑制剂，也是迄今为止最有希望扩大应用范围的NOX抑制剂之一^[33]。

GLX7013114是迄今为止第1个被报道的高选择性NOX4抑制剂，其特异性作用于NOX4的独特结构域而发挥作用^[10]。GSK2795039是对NOX2的选择性抑制作用明显高于其他NOX亚型的小分子，在小鼠实验中，GSK2795039全身给药（腹膜内注射100 mg/kg）可模拟NOX2缺失对小鼠体内ROS产生的抑制作用^[34]。

在心血管疾病的发病机制中，NOX和依赖NOX的次级氧化酶系统的激活在维持氧化应激中具有关键作用。NOX与其他产生ROS的氧化酶系统之间存在复杂的相互关系，这些次级氧化酶系统可以激活NOX和/或彼此激活。源自NOX的ROS可引起eNOS解偶联、线粒体功能障碍，并在一定程度上引起XO活化，从而导致ROS的进一步释放和组织损伤；这一过程参与了多种心血管疾病的发生、发展。选择性作用于特异的NOX亚型以纠正eNOS解偶联和线粒体功能障碍可能是治疗各种心血管疾病的新策略。因此，开发新型有效、具有针对亚型特异性的NOX抑制剂及研究针对eNOS解偶联和线粒体功能障碍的新型策略，对探究NOX亚型和下游氧化酶系统在预防及治疗心血管疾病中的价值至关重要。