NO的理化性質(zhì)
無(wú)色無(wú)味氣體，難溶于水的有毒氣體。由于一氧化氮帶有自由基，這使它的化學(xué)性質(zhì)非常活潑。當(dāng)它與氧氣反應(yīng)后，可形成具有腐蝕性的氣體--二氧化氮(NO2)，二氧化氮可與水反應(yīng)生成硝酸。方程式為:3NO2+H2O==2HNO3+NO。
NO的發(fā)現(xiàn)和研究進(jìn)展
一氧化氮最初時(shí)1935年Humphrey Davy在研究笑氣（N2O）發(fā)現(xiàn)的，一直被看作有毒的氣體分子，直到1980年，一位科學(xué)家完成一個(gè)精巧設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，并據(jù)此發(fā)表了一篇論文。這不是一件多么重大的事情，但對(duì)于一氧化氮來(lái)說(shuō)卻是個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，雖然這一年科學(xué)界并不知道那種特別的物質(zhì)就是一氧化氮。這位美國(guó)藥理學(xué)家的名字叫做羅伯特·F。佛契哥特，他在著名的《自然》(Nature)雜志上發(fā)表論文，指出乙酰膽堿(ACh)的舒張血管作用依賴于血管內(nèi)皮釋放的某種可擴(kuò)散物質(zhì)。
隨后他們又發(fā)現(xiàn)緩激肽(BK)等多種物質(zhì)擴(kuò)張血管的作用也是遵循類似的機(jī)理，并將該物質(zhì)命名為血管內(nèi)皮舒張因子(EDRF)。到了1986年研究人員才提出EDRF的本質(zhì)是NO，并獲得證實(shí)。至此學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為NO是機(jī)體內(nèi)重要的信使分子和效應(yīng)分子，NO的生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究迅速發(fā)展。
近年來(lái)關(guān)于NO的研究越來(lái)越多，1992年，NO被Science雜志選為明星分子，表明NO研究的重要性，隨著NO在人體內(nèi)多個(gè)系統(tǒng)的生理病理過(guò)程中起的重要作用被闡明，NO成為生物領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和前沿之一。
NO在體內(nèi)的生成
NO在體內(nèi)經(jīng)一氧化氮合酶(NOS) 的催化下生成。NOS由1025個(gè)氨基酸殘基組成，分子量為13 300道爾頓，廣泛分布于機(jī)體內(nèi)，其同功酶有三種亞型，即在正常狀態(tài)下表達(dá)的神經(jīng)元型一氧化氮合酶(nNOS)和內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)以及在損傷后誘導(dǎo)表達(dá)的誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)。來(lái)源于誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和神經(jīng)元型一氧化氮合酶的一氧化氮有神經(jīng)毒性作用，來(lái)源于內(nèi)皮型一氧化氮合酶的一氧化氮有神經(jīng)保護(hù)作用。
其中以海洋生物為主要原料提取出來(lái)的一種內(nèi)皮一氧化氮合酶 學(xué)術(shù)名稱:"一氧化氮海洋合酶" (NOSS)，這種酶的活性更高，可以在增強(qiáng)體內(nèi)一氧化氮循環(huán)機(jī)制作用，源源不斷的產(chǎn)生一氧化氮。但是這種酶很少見(jiàn)，必須是由海洋生物尖海龍、牡蠣、魚(yú)精蛋白等海洋珍貴物種才能取提產(chǎn)生出來(lái)。
nNOS主要存在于視網(wǎng)膜、自主神經(jīng)纖維、大腦皮層、海馬、垂體后葉、丘腦、嗅球區(qū)粒 細(xì)胞層、骨骼肌細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞。eNOS主要存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞、支氣 管內(nèi)皮細(xì)胞和海馬錐體細(xì)胞層。iNOS則主要存在于肝細(xì)胞、單核巨噬細(xì) 胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。
一氧化氮合成示意圖
NO的臨床意義
越來(lái)越多的研究表明，NO在治療心血管疾病和許多其他重大的慢性疾病中具有重要作用，NO的主要生理功能包括對(duì)心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、中樞系統(tǒng)和泌尿生殖系統(tǒng)的作用。
對(duì)心腦血管的作用
一氧化氮改善心腦血管的作用機(jī)理：在血管內(nèi)皮細(xì)胞里產(chǎn)生的一氧化氮?dú)怏w，由于它是脂溶性的，所以很快滲透出細(xì)胞膜向下擴(kuò)散進(jìn)入平滑肌細(xì)胞，從而作用于平滑肌細(xì)胞，使其松弛，擴(kuò)張血管，最終導(dǎo)致血壓的下降!同時(shí)也會(huì)很快滲透出細(xì)胞膜向上擴(kuò)散進(jìn)入血液，進(jìn)入血小板細(xì)胞，使血小板活性降低，抑制其凝集和向血管內(nèi)皮的粘附，從而防止血栓的形成，防止動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。
從生化角度來(lái)講，一氧化氮是一自由基氣體，攜帶一個(gè)未配對(duì)電子，在體內(nèi)極不穩(wěn)定，這一特性恰好和其它游離自由基一樣。這樣兩者就非常容易結(jié)合產(chǎn)生反應(yīng)。從而使體內(nèi)自由基數(shù)量大大減少。由于一氧化氮本身的合成需要一氧化氮合酶(NOS)的參與，但是正常情況下NOS的活性很低，需要硝基類藥物或者皂甙類活性物質(zhì)的激活。因此一氧化氮最佳的產(chǎn)生效果是和人參皂甙類物質(zhì)一起協(xié)同作用。
在免疫系統(tǒng)中的作用
研究結(jié)果表明，NO可以產(chǎn)生于人體內(nèi)多種細(xì)胞。如當(dāng)體內(nèi)內(nèi)毒素或T細(xì)胞激活巨噬細(xì)胞和多形核白細(xì)胞時(shí)，能產(chǎn)生大量的誘導(dǎo)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(xì)菌、真菌等微生物和腫瘤細(xì)胞、有機(jī)異物及在炎癥損傷方面起著十分重要的作用 。
當(dāng)前認(rèn)為，經(jīng)激活的巨噬細(xì)胞釋放的NO可以通過(guò)抑制靶細(xì)胞線粒體中三羧酸循環(huán)、電子傳遞細(xì)胞DNA合成等途徑，發(fā)揮殺傷靶細(xì)胞的效應(yīng)。
免疫反應(yīng)所產(chǎn)生的NO對(duì)鄰近組織和能夠產(chǎn)生NOS 的細(xì)胞也有毒性作用。某些與免疫系統(tǒng)有關(guān)的局部或系統(tǒng)組織損傷，血管和淋巴管的異常擴(kuò)張及通透性等，可能都與NO在局部的含量有著密切的關(guān)系。
在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用
有關(guān)L-Arg NO途徑在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)方面的研究認(rèn)為，NO通過(guò)擴(kuò)散，作用于相鄰的周圍神經(jīng)元如突出前神經(jīng)末梢和星狀膠質(zhì)細(xì)胞，再激活GC從而提高水平cGMP水平而產(chǎn)生生理效應(yīng)。如NO可誘導(dǎo)與學(xué)習(xí)、記憶有關(guān)的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)(Long-term potentiation,LTP)，并在其LTP中起逆信使作用。
連續(xù)刺激小腦的上行纖維和平行纖維可引起平行纖維細(xì)胞的神經(jīng)傳導(dǎo)產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)程抑制(Long-term depression,LTD)，被認(rèn)為是小腦運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)體系中的一種機(jī)制，NO參與了該機(jī)制。在外周神經(jīng)系統(tǒng)也存在L-Arg NO途徑。NO被認(rèn)為是非膽堿能、非腎上腺素能神經(jīng)的遞質(zhì)或介質(zhì)，參與痛覺(jué)傳入與感覺(jué)傳遞過(guò)程。
NO在胃腸神經(jīng)介導(dǎo)胃腸平滑肌松弛中起著重要的中介作用，在胃腸間神經(jīng)叢中，NOS和血管活性腸肽共存并能引起非腎上腺素能非膽堿(
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，其余的舒張反應(yīng)則能被N-甲基精氨酸消除。
在泌尿及生殖系統(tǒng)中的作用
一氧化氮作為NANC 神經(jīng)元遞質(zhì)，在泌尿生殖系統(tǒng)中起著重要作用，成為排尿節(jié)制等生理功能的調(diào)節(jié)物質(zhì)，這為藥物治療泌尿生殖系統(tǒng)疾病提供了理論依據(jù)?，F(xiàn)已證明在人體內(nèi)廣泛存在著以NO為遞質(zhì)的神經(jīng)系統(tǒng)，它與腎上腺素能、膽堿能神經(jīng)和肽類神經(jīng)一樣重要。若其功能異常就可能引起一系列疾病。
NO測(cè)定方法
NO的測(cè)定包抗直接法和間接法，其中直接法大致包括：重氮化法、化學(xué)發(fā)光法、電子順磁共振法、高鐵血紅蛋白分光光度法、氣相色譜法和質(zhì)譜法。
間接測(cè)定NO的方法中最常用的亞硝酸鹽比色法，又稱Griess法：NO在體內(nèi)或水溶液中極易氧化成NO2，在酸性條件下，NO與重氮鹽磺胺發(fā)生重氮反應(yīng)，并生成重氮化合物，后者進(jìn)一步與萘基乙烯基二胺發(fā)生耦合反應(yīng)，該反應(yīng)生成的產(chǎn)物濃度與NO濃度具有線性關(guān)系，在540nm處有最大吸收峰。除了Griess法，常用的間接測(cè)定NO的方法還有：NO合成酶（NOS）的定量測(cè)定等。