一氧化氮是如何在体内生成的

一氧化氮是如何在体内生成的
一氧化氮是如何在体内生成的

一氧化氮是如何在体内生成的
内源性一氧化氮的生物学特性及作用
期刊号：1996年第三期 录入时间：2004-11-5 10:28:30 被阅览：596 次
THE BIOLOGICAL PROPERTY AND ROLE OF ENDOGENOUS NNITRIC OXIDE
安徽省怀远县龙亢农场医院 许红
北京阜外心血管病医院 席思川
编者按 文章作者重点介绍了一氧化氮（NO）的生物学效应及在相关疾病中的作用.严重烧伤的病理变化是十分复杂的,它常涉及到低血容量休克、脓毒症、ARDS等病症中的许多介质反应.内涵性NO是一种活性很旨的自由基气体,它在烧伤所并发的许多危急病症中同样具有广泛的生物学效应.尽管作者没有明确提出NO在烧伤病程中的作用,但所提到的众多生物学效应与烧伤病生理变化都是十分相关.编者认为,如何进一步调节NO水平,发挥其保护作用和解除其毒性作用,将是今后烧伤基础研究的方向之一.
〖内容摘要〗作为重要的细胞信使和效应分子,内源性一氧化氮介导并调节多种生理功能,在心血管系统,神经系统炎症和免疫反应中起着重要的作用.内源性一氧化氮产生异常或一氧化氮合成酶异常时,可能与某些疾病的发生及发展有一定的关系.
目前,有关内源性一氧化氮（notric oxide ,NO）的研究正蓬勃兴起,可以说在生物学研究方面开辟了一个新的领域.NO不仅在免疫、心血管系统中作为一种信使分子发挥重要作用,而且,它可能是一类新型神经递质中的第一位代表.本文就内源性NO的多种功能及其与些疾病关系进行综述.
内源性NO的发现及生化特性
1980年,Furchgott等在实验中发现,由乙酰胆碱（ACH）引起家兔胸主动脉和其他血管分离标本的松弛反应,血管内皮细胞的存在是必要条件.他们认为,ACH作用于内皮细胞的毒蕈碱受体,由此产生导致血管平滑肌松弛的物质,这种物质后来被确定为内皮源性松弛因子（EDRF）.1987年,Palmer等证明,内皮释放的一氧化氮可以解释EDRF的生物学作用,并认为EDRF和一氧化氮是等同的,1988年,他们又发现L－精氨酸是血管内皮细胞合成一氧化氮的前体.从而确立了哺乳动物体内可以合成NO的概念.1989年,Ignarro进一步阐明了上述观点.经过一系列研究,发现内源性NO具有如下的生化特性：
（1） 内源性NO是一种极不稳定的化合物,在实验条件下,其半衰期为3－5秒.在O2及超氧阴离子存在的情况下,迅速转变为无机亚硝酸盐硝酸或硝酸盐而失活.因此,超氧化物歧化酶或酸性PH条件可以增加其化学稳定性.
（2） 除了可以和对氨基苯硫酸反应外,还可以与臭氧反应产生一种化学发光产物.这一特性为一氧化氮的化学分析奠定了基础.
（3） 内源性NO和可溶性鸟苷酸环化酶的亚铁血红素部分有极高的亲和力,可以相互结合,产生一种亚硝酰基血红素或NO－亚铁血红素（NO-HEME）这种NO－HEME复合物可与该酶的卟啉部位相结合,在其催化部位附近可导致构型改变,从而激活鸟苷酸环化酶,产在MG存在的条件下,导致CGMP生成增加.正因为一氧化氮与亚铁血红素的铁有高度亲和力,所以血红蛋白、肌红蛋白可以对抗NO对鸟苷酸环化酶催化GTP生成CGMP,因此可以抑制NO的作用.
（4） 内源性NO可以直接导致血管扩张,还可以抑制血小板在内皮细胞表面粘附和血小板聚集作用.
（5） NO有高度脂溶性,极易扩散通生物膜.
内源性NO的生物学作用
一、 NO对心血管系统及肺的作用
（1） NO对心血管系统的作用
在心血管系统中,NO是具有多种作用的重要的细胞信使.它不仅来源于血管内质细胞和平滑肌细胞,而且亦来源于非肾上腺素能和非胆碱能神经末梢.
血管内皮细胞中存在L－精氨酸－NO途径,当血管受到血流冲击,血管切应变力等刺激后,可引起NO－依赖性的血管舒张作用.前者刺激引起的血管舒张作用为NO释放量增多所致,后者刺激可能是通过改变细胞膜K电导,使细胞内CA增多,并通过CA敏感性的蛋白激活NO合成酶活性,促进NO合成酶活性,促进NO合成.
NO在维持血管张力及机体血流动力学的恒定方面起着重要作用.目前认为动脉中NO的含量比静脉高,这不仅是由于NO基础释放量不同,更主要是因为血管对NO的反应性不同所致.在心血管系统中,NO发挥生物效应的可能机制是：NO提高腺苷酸环化酶的活性,促使胞内的CGMP生成增多,继而激活依赖于CGMP生成增多,继而激活依赖于CGMP的蛋白激酶并抑制蛋白激酶C磷酸化作用,使肌球蛋白轻链去磷酸化.细胞内CA浓度下降,收缩蛋白对CA的敏感性也减弱.肌细胞膜上K通道活性也下降,从而导致血管舒张.
（2） NO肺的作用
NO可选择性扩张肺气道的血管,提高通气／灌流比率,从而可逆转肺动脉高压,但对血流动力学无影响.18－36ppm低浓度的NO可有效地预防成人呼吸窘迫综合征及婴儿肺动脉高压片.因此,NO对患有肺部疾患者有益.
（3） NO的病理性释放与临床
原发性高血压患者体内NO的含量减少,分别给原发性高血压患者及健康人输注精氨酸后,能引起血压快速下降.提示NO生成的减少可能引起高血压.
细胞因子及通过释放细胞因子而起作用的内毒素脂多糖能在内皮细胞及平滑肌细胞膜诱导产生一种非钙依赖性的NO合成酶.该酶在体外能对抗缩血管剂的作用而产生持久性血管扩张.皮质激素及NO合成酶抑制剂则通过抑制NO释放量增加的作用亦可解释感染性休克引起的血管扩张及其抗缩血管剂的作用机理,以及解释用细胞因子如白介素－2、肿瘤坏死因子等治疗癌症时所引起的低血压原因.
用NO合成酶抑制剂还能防止或逆转脂多糖或肿瘤坏死因子所引起的低血压以及出血性、过敏性休克动物的低血压.实验证明：NO合成酶抑制剂的用量对疗效的发挥起着决定性作用.低剂量的NO合成酶抑制剂可有效地逆转低血压,若剂量过大则能导致血管强烈收缩、终末器官的损伤,并可迅速引起死亡.
二、 NO在炎症和免疫反应中的作用
已经证明,NO是一种巨噬细胞诱导白细胞聚集和淋巴瘤细胞中线粒体呼吸抑制的介质.当巨噬细胞被内毒素或T细胞激活时,就可以释放NO,通过抑制靶细胞（细菌、肿瘤细胞等）线粒体中三羧酸循环、电子传递和细胞DNA合成途径,发挥杀伤靶细胞的效应.因此,内源性NO是巨噬细胞发挥杀伤靶细胞的信使分子.
此外,有证据表明,NO在急、慢性炎症反应中亦可能起一定作用.用NO合成酶抑制剂能减轻患急、慢性炎症的程度,而L－精氨酸则能加重之.
另有报道,NO合成酶抑制剂及NO的双重特性所决定的,NO一方面是细胞毒,另一方面的扩管及潜在性的保护作用,因此在炎症反应中NO可能具有多种作用.而糖皮质激素对细胞因子中介的炎症反应有很强的抑制作用,能抑制与慢性炎症有关的细胞因子的转录和合成.
三、 NO在神经系统中的作用
许多学者认为内源性一氧化氮可能是一种新型的神经递质.因为,它不贮存在突触囊泡中,而是广泛分布于胞浆之中,缺乏突触后膜受体,其作用是通过弥散方式作用于鸟苷酸环化酶的活性中心,这些方面都不同于传统概念上的神经递质.但它却发挥神经递质的作用.在中枢神经系统中,谷氨酶的细胞毒性作用可能是由于内源性NO生成过多所致,这与中风时脑损伤机制有关.一些学者发现NO可能作为一种逆行性信使与学习记忆机制相联系.1991年,Amir等发现,L－精氨酸／NO途径在前列腺素PGE2作用于视前区下丘脑前（POAH）引起的体温升高中发挥调节作用.可能是PGE2刺激POAH神经元,引起该神经元释放NO,尔后NO作为一种神经递质把PGE2产生的信号传给POAH的其他神经元.也可能是PGE2刺激,引起POAH中某些神经元释放NO,NO又反过来调节该神经元的活动.但也不排除其他原因.1992年,Amir又发现阻断NO生成途径,可干扰光信息向视交叉上核传递.还有一些资料表明,脑内形成的NO可以减少中枢交感神经的传出冲动,从而降低支配外围阻力血管的交感神经紧张性,借此参与与动脉血压的调节.在外围神经系统中,BUTT等的实验揭示,NO在胃肠道自主神经中作为一种抑制性非胆碱能非肾上腺素能神经递质,神经刺激可引起该神经递质的释放.此外,阴茎海绵体神经元,阴茎动脉外膜层神经从,分布有NO合成酶,小剂量NO合成抑制剂可消除电生理刺激引起的阴茎勃起.上述资料表明,内源性NO在神经系统中发挥着信使分子的作用,参与多种生理功能的调节,并可能参与某些病理过程的发生机制.
目前,虽然对NO的研究取得了突破性进展,但还有许多问题有待进一步系统深入研究.可以预料,对NO的分子生物学研究的发展,定会给设计特异性与选择性调节该途径的新药,以及老药新用途提供新的思路和开辟新的途径.