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一氧化氮與人體生物功能

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k_david
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發表主題: 一氧化氮與人體生物功能   周三 4月 22, 2009 11:08 am

近來發現一氧化氮(nitric oxide,NO)廣泛分佈於生物體內各組織中,特別是神經組織中。它是一種新型生物信使分子,1992年被美國Science雜誌評選為明星分子。NO 是一種極不穩定的生物自由基,分子小,結構簡單,常溫下為氣體,微溶於水,具有脂溶性,可快速透過生物膜擴散,生物半衰期只有3-5s,其生成依賴於一氧化化氮合成酶(nitric oxide synthase , NOS )並在心、腦血管調節、神經、免疫調節等方面有著十分重要的生物學作用。因此,受到人們的普遍重視。



1. NO生物活性的發現

醫學知識告訴我們,有兩種重要的物質作用於血管平滑肌,它們分別是去甲腎上腺素和乙酰膽鹼。去甲腎上腺素通過作用於血管平滑肌細胞受體而使其收縮。對於乙酰膽鹼是如何作用於血管平滑肌使之舒張,其途徑尚不清楚,醫學界一起在致力於研究。

1980年,美國科學家Furchaout 在一項研究中發現了一種小分子物質,具有使血管平滑肌鬆弛的作用,後來被命名為血管內皮細胞舒張因子(endothelium-derived relaxing factor, EDRF)是一種不穩定的生物自由基。EDRF被確認為是NO。眾所周知,硝酸甘油是治療心膠痛的藥物,多年來人們一直希望從分子水平上弄清楚其治療機理。近年的研究發現,硝酸甘油和其它有機硝酸鹽本身並無活性,它們在體內首先被轉化為NO,是NO刺激血管平滑肌內cGMP形成而使血管擴張,這種作用恰好同EDRF具有相似性。1987年,Moncada等在觀察EDRF對血管平滑肌舒張作用的同時,用化學方法測定了內皮細胞釋放的物質為NO,並據其含量,解釋了其對血管平滑肌舒張的程度。1988年,Polmer等人證明,L-精氨酸(L-argi-nine , L-Arg)是血管內皮細胞合成NO的前體,從而確立了哺乳動物體內可以合成NO的概念。

2. NO的生物學作用

(1)在心血管系統中的作用 NO在維持血管張力的恆定和調節血壓的穩定性中起著重要作用。

在生理狀態下,當血管受到血流衝擊、灌注壓突然升高時,NO作為平衡使者維持其器官血流量相對穩定,使血管具有自身調節作用。能夠降低全身平均動脈血壓,控制全身各種血管床的靜息張力,增加局部血流,是血壓的主要調節因子。

NO在心血管系統中發揮作用的可能機制是通過提高細胞中鳥苷酸環化酶(guanylate cyclase , GC)的活性,促進磷酸鳥苷環化產生環一磷酸鳥苷(guanosine 3′, 5′–cyclic monophosphate cGMP),使細胞內cGMP水平增高,繼而激活依賴cGMP的蛋白激酶對心肌肌鈣蛋白Ⅰ的磷酸化作用加強,肌鈣蛋白c對Ca2+的親合性下降,肌細胞膜上K+通道活性也下降,從而導致血管舒張。

(2)在免疫系統中的作用研究結果表明,NO可以產生於人體內多種細胞。如當體內內毒素或T細胞激活巨噬細胞和多形核白細胞時,能產生大量的誘導型NOS和超氧化物陰離子自由基(),從而合成大量的NO和H2O2,這在殺傷入侵的細菌、真菌等微生物和腫瘤細胞、有機異物及在炎症損傷方面起著十分重要的作用。

目前認為,經激活的巨噬細胞釋放的NO可以通過抑制靶細胞線粒體中三羧酸循環、電子傳遞和細胞DNA合成等途徑,發揮殺傷靶細胞的效應。

免疫反應所產生的NO對鄰近組織和能夠產生NOS 的細胞也有毒性作用。某些與免疫系統有關的局部或系統組織損傷,血管和淋巴管的異常擴張及通透性等,可能都與NO在局部的含量有著密切的關係。

(3)在神經系統中的作用 有關L-Arg → NO途徑在中樞神經系統(CNS)方面的研究認為,NO通過擴散,作用於相鄰的周圍神經元如突出前神經末梢和星狀膠質細胞,再激活GC從而提高水平 cGMP水平而產生生理效應。如NO可誘導與學習、記憶有關的長時程增強效應(Long-term potentiation , LTP),並在其LTP中起逆信使作用。

連續刺激小腦的上行纖維和平行纖維可引起平行纖維細胞的神經傳導產生長時程抑制(Long-term depression , LTD),被認為是小腦運動學習體系中的一種機制,NO參與了該機制。

在外周神經系統也存在L-Arg → NO途徑。NO被認為是非膽鹼能、非腎上腺素能神經的遞質或介質,參與痛覺傳入與感覺傳遞過程。

另據報導,NO在胃腸神經介導胃腸平滑肌鬆弛中起著重要的中介作用,在胃腸間神經叢中,NOS 和血管活性腸肽共存並能引起非腎上腺素能非膽鹼能(nonadrenergic-non-cholinerrgic , NANC)舒張,但血管活性腸肽的抗體只能部分消除NANC的舒張,其餘的舒張反應則能被N-甲基精氨酸消除。

NO作為NANC神經元遞質,在泌尿生殖系統中起著重要作用。成為排尿節制等生理功能的調節物質,這為藥物治療泌尿生殖系統疾病提供了理論依據。

現已證明在人體內廣泛存在著以NO為遞質的神經系統,它與腎上腺素能、膽鹼能神經和肽類神經一樣重要。若其功能異常就可能引起一系列疾病。

3.NO的化學行為

NO在常溫下為氣體,具有脂溶性是使它在人體內成為信使分子的可能因素之一。它不需要任何中介機制就可快速擴散通過生物膜,將一個細胞產生的信息傳遞到它周圍的細胞中,主要影響因素是它的生物半壽期。具有多種生物功能的特點在於它是自由基,極易參與與傳遞電子反應,加入機體的氧化還原過程中。分子的配位性又使它與血紅素鐵和非血紅素鐵具有很高的親合力,以取代O2和CO2的位置。據研究報導,血紅蛋白-NO可以失去它附近的鹼基而變成自由的原血紅素-NO,這就意味著自由的鹼基可以自由地參與催化反應,自由的蛋白質可以自由地改變構象,自由的血紅素可以自由地從蛋白中擴散出去,這三種變化中的任何一個或它們的組合,將在鳥苷酸環化酶的活化過程中起重要作用。
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發表主題: 回復: 一氧化氮與人體生物功能   周六 11月 05, 2011 3:10 am

某些與免疫系統有關的局部或系統組織損傷,nike特賣會
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