生物医学中NO探究生物医学中NO探究.doc

生物医学中NO1、NO的生物化学 　　NO是一种难溶于水、高脂溶性的小分子气体，极易通过细胞膜扩散。它拥有额外电子，化学反应能力强，生物学半衰期为3～5s。体内NO是由NO合成酶(nitricoxidesynthase，NOS)催化L-精氨酸(L-Arg)转变为L-瓜氨酸时产生的。NO在多种细胞中均能生成，生成后很快被氧化成NO2-和NO3-，从而失去生物学活性。NOS是NO反应通路的限速酶，根据其来源及作用特点，可分为神经元型(nNOS)、内皮型(eNOS)和诱导型(iNOS)3种;根据其被提纯顺序及克隆结果，又可分为3种同工酶，即同工酶(nNOS)、同工酶(iNOS)、同工酶(eNOS)。nNOS与eNOS在体内可连续表达，通过Ca2+内流及钙调蛋白(CaM)激活，激活后产生短时效少量的NO;而iNOS则需要α-肿瘤坏死因子(TNF-α)、γ-干扰素(INF-γ)、白细胞介素1(IL-1)、细胞脂多糖(LPS)等诱导才表达，产生局部高浓度的NO而介导后继的长效反应[1]。一般认为，iNOS的激活不依赖于Ca2+/CaM，但目前3种NOS在Ca2+/CaM依赖性上的区别日趋模糊。 　　NOS的C端与细胞色素P-450还原酶有共同序列[2]，具有显著同源性。3种同工酶是不同的基因产物，种属间NOS氨基酸序列具有高度保守性，人类各同工酶之间序列同源性为50%～60%，而不同种属动物间相同同工酶序列同源性大于90%。目前3种同工酶的cDNA结构已被克隆和表达。所表达的3类NOS的N端结构极其相似，可能与其L-Arg结合位点和催化活性有关。利用特异性DNA探针已经证明，人NOS3种同工酶基因分别位于12号、17号和7号染色体，它们的基因结构已部分搞清，对基因中某些结构区域的功能也有了一定了解。通过某些细胞因子、酶类、Ca2+/CaM及激素等调控因子对NOS基因表达影响的研究，阐明了mRNA稳定性是NOS活性的重要调节点[3]，而且NO能反馈抑制NOS的活性。NO的作用靶是鸟苷酸环化酶(GC)。NO与含血红素的GC上Fe2+结合，激活后的GC导致cGMP水平增加，cGMP再作用于cGMP依赖的蛋白激酶及磷酸二酯酶，调节离子通道，使有关递质释放而发挥生理效应。NO激活的GC可使cGMP生成速度加快50～200倍。NO和GC的结合代表着一种新的广泛存在的将细胞外信息转导为邻近细胞内cGMP的信息传递机制。NO对腺苷二磷酸(ADP)核苷基转移酶也有作用。此酶可将ADP的核苷基团转移至线粒体蛋白与线粒体中酶蛋白的羧基上，使蛋白构象改变而发挥作用。影响NO生物作用的主要因素是NO的生物半衰期。另有报道，NO能降低细胞内的游离Ca2+浓度，从而防止细胞内Ca2+浓度过高，保护细胞;反过来，NO生成又依赖于细胞内游离Ca2+，Ca2+对维持NOS活性是必需的。 　　2、NO对机体主要系统的作用 　　2.1NO对心脑血管系统的作用NO是血管平滑肌扩张剂，可使血管舒张，血压下降。正常情况下，血管内皮细胞和心内膜释放少量的NO，维持适度的血流、血压和脑血管屏障通透性。NO通过cGMP抑制血小板的凝集和粘附，发挥内源性抗血栓作用。NO是血管内环境稳定的重要分子，异常的NO生物利用度与许多血管疾病有关[4]。在病理情况下，NO释放减少，内皮素增加，可导致血管舒缩功能调节失调、血小板凝聚和内皮细胞增殖，引起一系列心血管疾病，如高血压、血管痉挛、高胆固醇血症和动脉粥样硬化性心脏病等。低浓度NO对充血性心衰、循环性休克、脑缺血、动脉粥样硬化和高血压等许多疾病有治疗作用。临床上应用的硝普钠(SNP)、硝酸甘油等NO供体药物，都具有舒血管作用，同时还有更重要的细胞保护效应。NO供体保护心肌的主要机制是降低过氧化物酶活性，减少超氧自由基，进而减少中性粒细胞粘附于内皮和保护内皮机能;另一方面，NO通过降低心肌对β-肾上腺素能刺激的反应性而使耗氧量减少[5]。NO供体对脑、内脏、肾等各种血管床缺血再灌及休克治疗中的内皮功能保护也有特殊作用。 　　2.2NO对神经系统的作用NO是一种特殊的扩散性神经递质，不贮存于突触小泡内，既可作为突触前递质从神经末梢释放;也可作为突触后递质，从突触后膜释放。在外周神经系统中，NO作为突触前递质从非肾上腺素能非胆碱能(NANC)神经元末梢释放。NO除直接作用外，还通过调节乙酰胆碱、儿茶酚胺、兴奋性和抑制性氨基酸、5-羟色胺、组织胺等神经递质间接发挥作用[6]。NO与学习记忆关系密切。海马中一些区域在重复刺激后可产生长时程突触增强(LTP)效应，NO对维持LTP有重要作用。用SNP可使海马突触效应持续增强，而向海马神经元注射NOS抑制剂NG-硝基-L-精氨酸(L-NNA)和用Hb结合NO都可阻断LTP。从NO入手将为寻找新型促智药及防治早老性痴