Что такое оксид азота?

В последнее время заметен лавинообразный рост числа научных публикаций по исследованию роли оксида азота. Три американских ученых Роберт Фурхготт (Robert F. Furchgott), Луис Игнарро (Louis J. Ignarro) и Ферид Мурад (Ferid Murad) получили в 1998 году Нобелевскую премию. Целью ученых было изучение т.н. эндотелиального фактора расслабления сосудов (EDRF, Endothelium-derived relaxing factor). Неожиданным и важным открытием оказался факт, что EDRF и есть оксид азота (NO).

Две важнейшие роли NO – регулирование тонуса кровеносных сосудов и являться в мозге передающим веществом.

ИСТОРИЯ:

1628 William Harvey открыл систему кровообращения.
1733 Stephen Hales измерил давление.
1846 Ascanio Sobrero изготовил нитроглицерин.
1854 Karl von Vierordt первым измерил давление косвенным путем.
1879 William Murrell открыл, что нитроглицерин можно использовать для лечения коронарных артерий.
1977 Ferid Murad открыл, что оксид азота расширяет кровеносные сосуды и вызывает расслабление гладких мышц.
1978 Louis Ignarro ввел вблизи вен жидкость оксида азота и получил в результате расслабление кровеносных сосудов.
1980 Robert Furchgott открыл, что эндотелий освобождает фактор (EDRF), который расслабляет кровеносные сосуды.
1981 Ignarro открыл, что NO препятствует накоплению кровяных телец и не дает им слипаться и собираться в комки, добавляя гуанозин монофосфат (GMP), который расслабляет гладкие мышцы кровеносных сосудов.
1981 Steven Tannenbaum открыл, что млекопитающие вырабатывают нитраты.
1983 Murad и позднее другие исследователи открыли, что расслабление кровеносных сосудов связано с увеличением числа GMP.
1985 Michael Marletta отрывает, что макрофаги мышей вырабатывают нитраты и нитриты.
1986 Ignarro ja Furchgott сообщают на одном собрании независимо друг от друга о том, что EDRF идентичен NO.
1987 Salvador Moncada и Ignarro опубликовывают независимо друг от друга химическое доказательство того, что EDRF и есть NO.
1987 John Hibbs и Michael Marletta открыли, что аргинин увеличивает образование нитратов и нитритов макрофагов.
1988 Moncada открыл, что L-аргинин образовывает оксид азота.
1988 John Garthwaite открыл, что оксид азота высвобождается из нервных окончаний.
1998 Furchgott, Murad и Ignarro получают Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

ОБРАЗОВАНИЕ И ДЕЙСТВИЕ ОКСИДА АЗОТА (NO) В ОРГАНИЗМЕ

ОБРАЗОВАНИЕ ОКСИДА АЗОТА В ОРГАНИЗМЕ

В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА ПРИМЕРНО 20 АМИНОКИСЛОТ. ИЗ НИХ L-АРГИНИН И МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КИСЛОРОД ОБРАЗОВЫВАЮТ NO. L-АРГИНИН ЯВЛЯЕТСЯ ЕДИНСТВЕННЫМ ДОНОРОМ NO. ПОЛУЧЕНИЕ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ОЧЕНЬ ВАЖНО. L-АРГИНИН ПОЛУЧАЮТ НАПРИМЕР ИЗ ОРЕХОВ ИЛИ РИСА. ДОПОЛНИТЕЛЬНО К ЭТОМУ НАМ НЕОБХОДИМЫ ФОЛИЕВАЯ КИСЛОТА, МАГНЕЗИЙ И ВЕЩЕСТВО ПО ИМЕНИ ТЕТРАГИДРО-БИОПТЕРИН. ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ NO ТАКЖЕ НЕОБХОДИМА СИНТАЗА ОКСИДА АЗОТА (NOS).

В 1988 ГОДУ ОТКРЫЛИ, ЧТО ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫЙ ФАКТОР РАССЛАБЛЕНИЯ СОСУДОВ (EDRF, ENDOTHELOUM-DERIVED RELAXING FACTOR) И ЕСТЬ ОКСИД АЗОТА. В РЕЗУЛЬТАТЕ ЭТОГО МНОГОКРАТНО ИЗУЧАЛИ ОКСИД АЗОТА В ТЕЧЕНИЕ СЛЕДУЮЩИХ ДЕСЯТИЛЕТИЙ. ОТКРЫЛИ, ЧТО ОКСИД АЗОТА ОБРАЗУЕТСЯ В МОЗГЕ, НЕРВНЫХ ОКОНЧАНИЯХ, МЫШЦАХ, КРОВЕНОСНЫХ СОСУДАХ, ЛИМФАТИЧЕСКИХ СОСУДАХ, КОСТЯХ, МАКРОФАГАХ, ДЕРМИСЕ И КРАСНЫХ КРОВЯНЫХ КЛЕТКАХ.

NO СВОБОДНО ПРИСУТСТВУЕТ В ОРГАНИЗМЕ ТОЛЬКО 1-2 СЕКУНДЫ И БЫСТРО СВЯЗЫВАЕТ СЕБЯ С ПРОТЕИНАМИ И ПЕПТИДАМИ. ТАКИМ ОБРАЗОМ 'АКТИВИЗИРОВАННЫЕ' ПРОТЕИНЫ МОГУТ ДЕЙСТВОВАТЬ ДО 6 ЧАСОВ. ЛИШНИЙ ОКСИД АЗОТА БЫСТРО ПРЕОБРАЗОВЫВАЕТСЯ В НИТРАТЫ И НИТРИТЫ.

СУЩЕСТВУЕТ 3 ВОЗМОЖНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОКСИДА АЗОТА В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ПОМОЩИ ЭНЗИМОВ:

1. nNOS или NOS1; NO в МОЗГЕ

nNOS – в мозге действующий энзим, который способствует передаче нервных сигналов от одной нервной клетки к другой через синапсы, которые являются промежутками между взаимодействующими нервами. NO (neurotransmitter) участвует в передаче веществ между нервами мозга.

2. iNOS или NOS2; NO образуется например в макрофагах, нейтрофилах, гладких мышцах кровеносных сосудов.

iNOS может образовать особенно высокий уровень оксида азота для того, чтоб NO смог уничтожить бактерии. Если образовываются iNOS, то это значит, что в организме что-то неправильно, например рана, повреждение тканей, бактериальная инфекция и др. iNOS может локально производить NO 100-1000 раз больше обычного.

3. eNOS; NO из ЭНДОТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК ОРГАНИЗМА ИЛИ КРОВЯНЫХ ТЕЛЕЦ

Энзим eNOS постоянно возникает в организме.

ОКСИД АЗОТА И ЗДОРОВЬЕ

ОКСИД АЗОТА (NO) РАЗНОСТОРОННЕ ДЕЙСТВУЕТ В ОРГАНИЗМЕ. НА ЭТОЙ СТРАНИЦЕ ПЕРЕЧИСЛЕНЫ РАЗНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, КОТОРЫЕ СДЕЛАНЫ О ДЕЙСТВИИ NO.

КРОВЕНОСНЫЕ СОСУДЫ

NO регулирует расширение кровеносных сосудов т.е. вазодилацию. У оксида азота в этом важнейшая роль - регулирование систольного давления и кровеносных сосудов. NO также регулирует гломерулярное и медуллярное кровоснабжение и снимает напряжение с нижних мочевых путей. При помощи NO в организме образуются новые кровеносные сосуды (ангиогенез). С помощью NO улучшенное кровоснабжение действует следующим образом:

- заживляет раны
- восстанавливает потерянную чувствительность
- помогает смягчить боль
- ускоряет сращение переломов
- нормализует давление
- улучшает кровоснабжение капилляров (питание тканей)
- усиливает действие антибиотикумов
- укрепляет имунную систему(увеличивает количество T-клеток)

ХОЛЕСТЕРИН

Увеличение количества оксида азота уменьшает вредное влияние холестерина. Нехватка NO вызывает неспособность кровеносных сосудов к расширению в напряженных ситуациях. Такое же явление наблюдается у людей, у кого заметно превышен уровень холестерина.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Увеличение количества оксида азота в клетках приводит к продлению жизни клетки. Это можно использовать при неодегенеративных болезнях, когда клетки преждевременно умирают. Такими болезнями являются болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.

ОПУХОЛИ И РАК

Антиоксиданты защищают клетки. Если пропадает защита антиоксидантов, то жизнь клетки зависит от NO. Если NO покидает клетку, то клетка умирает. Уход NO из клеток приветствуется патогенными и опухолевыми клетками. Если из опухолевых клеток уходит много NO, то макрофаги уничтожают опухолевые клетки. Созданный от iNOS оксид азота может помешать росту опухоли. (Weiming Xu, Lizhi Liu, and Ian G. Charles, Microencapsulated iNOS-expressing cells cause tumor suppression in mice, FASEB J, 16, 213-215(2002))

Оксид азота может препятствовать неоплазии и раку желудка. (Chinthalapally V. Rao, Nitric oxide signaling in colon cancer chemoprevention,Mutation Research 2004 555: 107-119 Review).

КОСТЯК

Деятельность клеток костной ткани – остеобластов – стимулирует оксид азота и тем самам создает новую костную ткань. С другой стороны NO препятствует активности остеокластов, которые разрушают костную ткань. NO заботится об обмене веществ кости так, чтоб создание кости было быстрее ее разрушения. Таким образом достаточное наличие оксида азота ведет к быстрому выздоровлению.

БОДРОСТЬ

Кровообращение и нервные импульсы быстрые. Добавление маленького количества NO улучшает расширение кровеносных сосудов (регулирует тонус кровеносных сосудов) и приподнимает чувствительность (NO является невротрансмиттером).

ВОЗРАСТ

NO и ни одно другое вещество не могут остановить старение. Оксид азота может эффективно препятствовать тромбозу кровеносных сосудов. Кроме этого NO ускоряет заживление ран и восстановление после хирургических операций. Было получено убедительное доказательство того, что NO защищает печень и эффективно укрепляет имунную систему. Все это указывает на то, что NO влияет на продлевание жизни. Необходимость в оксиде азота растет с возрастом, т.к. естественное производство NO в организме уменьшается.

МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ СИНДРОМ

Исследователь диабета Gerald Raven в 1988 году дал общее название факторам риска инфаркта. Он пробовал показать, что особенно у мужчин присутствующая мясистость в области живота, низкий HDL-холестерин, повышение уровня инсулина в крови и повышенное давление связаны с одним и тем же основным заболеванием. Позже это стали называть метаболическим синдромом. По Reaven главным фактором инфаркта является ресистентность к инсулину. Многие исследования указывают на то, что нехватка оксида азота служит причиной таких заболеваний, как ресистентность к инсулину, сахарная болезнь у взрослых, проблемы с давлением и синдром хронической усталости.

ДАВЛЕНИЕ

Повышенное давление часто является сигналом, что нарушен процесс обмена веществ, и часто основной причиной этого является уменьшение производства количества оксида азота в организме.

СПИД

Оксид азота уменьшает или препятствует размножению вируса HIV (Torre D, Pugliese A, Speranza F., Role of nitric oxide in HIV-1 infection: friend or foe?,Lancet Infect Dis. 2003 Mar;3(3):128-9; author reply 129-30).

ЭРЕКЦИЯ

Под влиянием оксида азота половой член становится упругим (A.L. Burnett et al, "Nitric oxide: a physiologic mediator of penile erection," Science, July 17, 1992). Свежее исследование показывает, что оксид азота является газом, удерживающим эрекцию (K.J. Hurt et al., "Alternatively spliced neuronal nitric oxide synthase mediates penile erection," PNAS,

НЕОБХОДИМОСТЬ В ОКСИДЕ АЗОТА

Необходимость в оксиде азота растет в следующих случаях:

- Повышенное давление (гипертония)
- Лишний вес
- Нарушения в обмене веществ ( гиперхолестеролемия, гипертриглицеридемия)
- Сахарная болезнь (диабет, первого и второго типа)
- Сердечные заболевания
- Образование тромбов в кровеносных сосудах (атеросклероз)
- Курение
- Старение
- Болезни кровеносных сосудов

1. Если эндотельные клетки кровеносных сосудов повреждены и не функционируют исправно, то это может послужить возникновению следующих проблем и заболеваний:
Возможные проблемы;
a) Вазоконстрикция (например: вазоспазм коронарных артерий, повышенное давление)
b) Собрание кровяных телец и их укрепление на стенках кровеносных сосудов – это ведет к тромбозу.
c) Перепроизводство лейкоцитов и присоединение молекул к клеткам ведет к воспалительному процессу.
d) Сужение кровеносных сосудов (стеноз) или расширениеили новое сужение.
e) Увеличение воспалений и повреждение тканей, причиной которых являются реактивные частицы кислорода – супероксиданионы и гидроксил-радикалы.

НЕДАВНО ОПУБЛИКОВАННЫЕ НАУЧНЫЕ СТАТЬИ ОБ ОКСИДЕ АЗОТА

Растения создают оксид азота:

Identification of a plant nitric oxide synthase gene involved in hormonal signaling, Guo FQ, Okamoto M, Crawford NM, 302(5642):100-3, Oct 3, 2003, Science

Nitric oxide and nitric oxide synthase activity in plants.del Rio LA, Corpas FJ, Barroso JB.,65(7):783-92, Apr, 2004, Phytochemistry.

Оксид азота регулирует рост кровеносных сосудов:

Nitric oxide synthase lies downstream from vascular endothelial growth factor-induced but not basic fibroblast growth factor-induced angiogenesis, M. Ziche, L. Morbidelli,R. ChoudhuriDagger, H. ZhangDagger, S. Donnini, H. J. Granger, R. BicknellDagger, Volume 99, Number 11, June 1997, 2625-2634, J. Clin. Invest.

Оксид азота ускоряет сращение переломов:

Nitric oxide modulates fracture healing, Diwan AD, Wang MX, Jang D, Zhu W, Murrell GA, 15(2):342-51, Feb 2000, J Bone Miner Res.

Оксид азота и заживление ран:

Role of nitric oxide in wound healing, DEfron DT, Most D, Barbul A. 3(3):197-204, May 2000, Curr Opin Clin Nutr Metab Care

Лексикон

Апоптоз = програмируемая клеточная смерть
Гиперхолестеролемия = повышенное содержание жира в крови
Гипертония = повышенное давление
Гипертриглицеридемия = превышение триглицеридов в крови
Тромбоз = создание кровяного клока, кровяной тромб

Вазодилатация = расширение кровеносных сосудов
Вазоконстрикция = сужение кровеносных сосудов
Вазоспазм = спазм кровеносных сосудов
Tрансмиттер = передающее вещество

На главную