W 1980 roku stwierdzono, że endotelium (śródbłonek) wyściełający naczynia krwionośne produkuje łatwo dyfundującą cząsteczkę, która powoduje rozszerzenie mięśni gładkich naczyń. Została ona wtedy nazwana EDRF (endothelium – derived relaxing factor). W 1986 roku zidentyfikowano ją jako tlenek azotu.

Azot jest pierwiastkiem o niesłychanej zdolności do tworzenia tlenków. Tworzy ich aż siedem i najważniejszymi z nich są :

• N₂O – podtlenek azotu – tzw. gaz rozweselający, używany jako środek uśmierzający ból
• NO₂ – dwutlenek azotu – brązowy gaz
• NO – bezbarwny gaz, który w 1992 roku został nazwany przez czasopismo “Nature” cząsteczką roku, a w 1998 roku trzech naukowców: Murad, Furchgott i Ingarro otrzymują Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny.

Tlenek azotu jest produkowany w organizmie z L-argininy przez enzym – syntazę tlenku azotu ( NOS )w reakcji :

L-arginina + NADPH + O₂ -> L-cytrulina + NADP + H₂O + NO

Znanych jest 5 izoform syntazy tlenku azotu :

• mózgowa ( bNOS )
• endotelialna ( eNOS ) – śródbłonowa
• mitochondrialna ( mtNOS )
• makrofagowa ( macNOS )
• hepatocytarna ( hepNOS )

Udział tlenku azotu w przekazywaniu sygnału w organizmie polega głównie na aktywacji enzymu: cytozolowej cyklazy guanylowej (sGC). Cytozolowa cyklaza guanylowa jest hemoproteiną, a jon żelaza Fe³⁺ zawarty w pierścieniu hemowym jest związany koordynacyjnie z pięcioma ligandami. NO aktywuje cyklazę guanylową przez utworzenie z Fe³⁺ w pierścieniu hemowym sGC szóstego wiązania koordynacyjnego, co wymusza zmiany w strukturze przestrzennej enzymu.

Aktywacja cyklazy guanylowej nie jest jedynym sposobem, w jaki działa tlenek azotu. Istnieje również inna droga - S-nitrozylacja białek. Cysteina jest jednym z 20 aminokwasów wchodzących w skład białek. Jej łańcuch boczny zawiera grupę sulfohydrylową -SH, która jest uważana za najbardziej reaktywną grupę istniejącą w białkach. Tlenek azotu reaguje w komórce z tlenem lub kationami metali o właściwościach utleniających z wytworzeniem jonu nitrozoniowego NO⁺. Jon ten jest bardzo reaktywny i łączy się z grupą -SH cysteiny przechodząc w grupę nitrozotiolową -SNO. Badania wykazały, że nie każda cysteina w nie każdym białku reaguje z kationem nitrozoniowym. Musi więc istnieć jakieś wyszczególniające cysteinę sąsiedztwo.

Znaleziono już taką sekwencję konsensusową (poniżej):

XYCys(Asp lub Glu), gdzie:
• X może być którymś z następujących aminokwasów : Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr lub Gln
• a Y może być którymś z następujących aminokwasów : Lys, Arg, His, Asp lub Glu.

Stwierdzono, że w warunkach fizjologicznych reakcje NO⁺ z grupami -CH i -NH nie są faworyzowane i dlatego obserwujemy tylko powstawanie nitrozotioli. Stabilność nitrozotioli czyni je znakomitymi związkami transportującymi tlenek azotu i buforującymi jego stężenia.

Podstawowymi polami działania tlenku azotu są układy: nerwowy, krwionośny i immunologiczny.

• Układ nerwowy - rola NO w mózgowiu nie jest całkowicie poznana. Na dzień dzisiejszy udokumentowane są :
  1. hamujący wpływ NO na układ współczulny
  2. zaangażowanie NO w wytwarzanie LTP ( long-term potentiation ) w hipokampie mózgu. LTP jest niezbędny przy powstawaniu pamięci długotrwałej
  3. zaangażowanie NO w powstawanie odruchów przełykowych przy pobieraniu pokarmu
  
• Układ krwionośny
  W wyniku działania różnych bodźców na komórki śródbłonka (stres, trombina, ADP, serotonina, bradykinina, histamina, norepinefryna, wazopresyna, substancja P i acetylocholina) produkowany jest NO, którego główną rolą w układzie krwionośnym polega na rozszerzaniu naczyń krwionośnych. Tworzące się nitrozotiole : nitrozoalbumina i nitrozoglutation mają również tą własność co wolny NO, z tym że dodatkowo hamują agregacje płytek krwi.
• Układ immunologiczny
  Podstawową rola NO w układzie immunologicznym związana jest z aktywnością makrofagów. Są one potrzebne do obrony organizmu przed patogenami. Omawiana już indukcja ekspresji macNOS prowadzi do produkcji bardzo dużych ilości NO przez makrofagi. Wysokie stężenia NO stymulują w mitochondriach produkcję O_2^- i H₂O₂. NO i O_2^- łączą się z wytworzeniem wysokich stężeń znanego już jonu nadazotynowego. Cząsteczka ta ma czas półtrwania ok. 1s, lecz to wystarczy aby zdążyła wyrządzić szkody m.in.: degradacja węglowodanów, uszkodzenia DNA, utlenianie lipidów, hamowanie oddychania mitochondrialnego. W przypadku makrofagów tworzenie nadazotynów jest pożądane, gdyż dyfunduje on głównie w kierunku komórki – intruza i zabija ją. Niestety powtarzające się infekcje i stany zapalne prowadzą do efektów ubocznych gdy wyrzucane przez makrofagi nadazotyny uszkadzają pobliskie tkanki.

Podsumowując:

Najważniejsze role NO w organizmie to:

1. parakrynowy neurotransmiter w układzie nerwowym
2. rozkurczanie naczynia krwionośnych i hamowanie agregacji płytek krwi
3. współodpowiedzialność za cytotoksyczność makrofagów
4. regulacja odpowiedzi immunologicznej
5. oczyszczanie komórki z wolnych rodników
6. regulacja oddychania mitochondrialnego
7.regulacja aktywności wielu kinaz i czynników transkrypcyjnych (poprzez cGMP lub S-nitrozylację)
8.inhibicja apoptozy

Na koniec, znany „dodatek”:
VIAGRA^® jest lekiem na impotencję - jest to jego nazwa handlowa, a związek chemiczny nosi nazwę sildenafil. Tlenek azotu wydzielany jest przez nerwy jamiste i dyfunduje w kierunku mięśni gładkich tętniczek i ciał jamistych prącia. W wyniku rozkurczu tych mięśni do penisa napływa krew co powoduje erekcję. Rozkurcz mięśni gładkich następuje w wyniku aktywacji przez NO cytozolowej cyklazy guanylowej i produkcji cGMP. I to właśnie poziom cGMP jest obniżony u impotentów i to właśnie stężenie cGMP ma za zadanie podnieść VIAGRA^®.

Przez organizmy żywe ciągle przepływa energia - aby ten stan był stabilny, a związki osiągały wysokie stężenia potrzebna jest ciągła produkcja, która równoważy rozpad samoczynny lub katalizowany przez enzymy. W organizmie cGMP produkowany jest przez cyklazy guanylowe, lecz nie może on gromadzić się w nieskończoność. Istnieją enzymy, które metabolizują rozpad. Nazywają się fosfodiesterazy (znanych jest 9 rodzin fosfodiesteraz : PDE 1-9). Sildenafil jest znakomitym inhibitorem PDE 5 i PDE 6, które występują właśnie w mięśniach gładkich naczyń. Inhibicja tych fosfodiesteraz powoduje wzrost poziomu cGMP w komórce mięśnia gładkiego i jej rozkurcz, co prowadzi do erekcji.

---

wstecz Podziel się ze znajomymi