1 / 70

Oxid dusnatý ( . N=O)

Oxid dusnatý ( . N=O). vaclav.hampl@lf2.cuni.cz. http://fyziologie.lf2.cuni.cz. Proč přednáška o NO?. 1985: znečištění vzduchu (smog, kyselý déšť) dnes: nejstudovanější endogenní molekula dekády. Explozivní rozvoj znalostí o NO. Učebnice to špatně stíhají. Proč ještě je NO zajímavé?.

jemima
Download Presentation

Oxid dusnatý ( . N=O)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Oxid dusnatý (.N=O) vaclav.hampl@lf2.cuni.cz

  2. http://fyziologie.lf2.cuni.cz

  3. Proč přednáška o NO? • 1985: znečištění vzduchu (smog, kyselý déšť) • dnes: nejstudovanější endogenní molekula dekády

  4. Explozivní rozvoj znalostí o NO Učebnice to špatně stíhají

  5. Proč ještě je NO zajímavé? • Účastní se funkce všech hlavních orgánových systémů • Během pár let od základního objevu k fundamentálním pokrokům klinické praxe

  6. Z historie: 1620 První příprava NO: Jan Baptista van Helmont Cu + HNO3 -> Cu2+ + NO + H2O (t.j. dříve než třeba kyslík - 1774)

  7. 1772 Chemická charakterizace: Joseph Priestley (objevitel kyslíku)

  8. 1800 Toxicita: Sir Humphry Davy (málem umřel, když se toho nadýchal)

  9. 1867 Amylnitrit snižuje krevní tlak při hypertenzi (dnes víme, že to dělá tím, že uvolňuje NO)

  10. 1914-1918 • Plnění nitroglycerinu do granátů -> nízký krevní tlak • Proto nitroglycerinové tablety proti angině pectoris (dnes víme, že to dělá tím, že uvolňuje NO)

  11. 1977 NO aktivuje guanylát cyklázu a tak zvyšuje intracelulární koncentraci cGMP: Ferid Murad

  12. 1980 Endoteliální relaxační faktor (EDRF): Robert Furchgott

  13. 1987 Eukaryotické buňky umí tvořit NO: Louis Ignarro, Salvador Moncada

  14. 1998 Nobelova cena za fysiologii a lékařství “Za klíčové objevy týkající se NO jako signální molekuly v kardiovaskulárním systému"

  15. Chemie NO • NO je plyn (kapalní při -152oC, tuhne při -164oC) • NO je radikál • tj. lichý počet valenčních elektronů • má jich 11 (N2 má 10; O2 má 12) • Z N2 a O2 vzniká jen za zvláštních podmínek (např. blesk) • Taky spalovací motory, elektrárny

  16. Rozpustnost NO • Málo rozpustný ve vodě • ~1.7 mmol/l při 25oC • t.j. podobně jako O2 či N2 • Lipofilita -> snadný průchod membránami

  17. Autooxidace NO • V přítomnosti O2: 2 NO + O2 --> 2 NO2 • NO2 je jedovatý radikál • Rychlá (několik sec), je-li NO i O2 hodně • Pomalá, je-li NO málo • to je většinou v tkáních(NO < 10 M)

  18. Autooxidace NO • ~ 200x rychlejší v roztoku než v plynné fázi • V roztoku jsou produktem autooxidace nitrity (NO2-) • Pouze v přítomnosti hemoproteinů proběhne oxidace až na nitráty (NO3-)

  19. Reakce se superoxidem • O2- je reaktivní kyslíkový radikál • vzniká trochu v respiračním řetězci • hodně v místech zánětu (NADPH oxidáza) • S NO tvoří extrémně rychle peroxynitrit: NO + O2- --> OONO- • OONO- není radikál, ale je vysoce reaktivní (víc než O2-) a cytotoxický (taky nitrosyluje) a v biol. systémech déle vydrží

  20. Inaktivace NO hemoglobinem • Velká afinita NO k hemu • Rychlá inaktivace NO oxidací s Fe oxyhemoglobinu za vzniku NO3- nitrosoHb --> metHb --> Hb reduktáza --> oxyHb

  21. Biosyntéza NO • Pětielektronová oxidace terminálního guanidino dusíku L-argininu molekulárním kyslíkem: L-arg + O2 --> NO + L-cit • Stereospecificita • Celou reakci katalyzuje jediný enzym, NO syntáza (NOS)

  22. NO syntázy • 3 izoformy: I, II, III • obsahují v aktivním centru hem • aktivní jako homodimery • nutné kofaktory: • NADPH • 6(R)-5,6,7,8-tetrahydrobiopterin • FAD • FMN • kalmodulin

  23. Ca2+ Ca2+ BH4 FAD FMN NH2 - - COOH Hem CAM Hem COOH - CAM - NH2 FAD FMN BH4 Aktivita NOS

  24. NO L-Arginin + O2 + L-Citrulin Ca2+ NADP+ + H+ NADPH N-OH-L-Arg BH4 FAD FMN NH2 - e - - COOH Hem CAM Hem CAM COOH - e - - NH2 FAD FMN BH4 N-OH-L-Arg NADPH NADP+ + H+ L-Arginin + O2 NO + L-Citrulin Aktivita NOS Dimerizace

  25. NOS I • nNOS (neuronální) • ~160 kDa • Gen na lidském chromosomu 12 • Vyžaduje Ca2+ (nutné pro vazbu kalmodulinu) • Rozpuštěná v cytosolu

  26. NOS I • Konstitutivně exprimována: • centrální a periferní neurony • některý epitel, cévní hladký sval • kosterní sval • Regulace aktivity: • Ca2+ • ser/tyr fosforylace • NO (zpětnovazební inhibice)

  27. NOS I Hlavní uplatnění: • neurotransmise • neuromodulace

  28. NOS II • iNOS (inducibilní) • ~130 kDa • Gen na lidském chromosomu 17 • Nepotřebuje Ca2+ (váže kalmodulin trvale i bez Ca2+) • Rozpuštěná v cytosolu

  29. NOS II • Exprese je inducibilní (cytokiny...): • makrofágy • glie, hepatocyty • endotel, epitel • srdeční myocyty, hladký sval,… • Regulace aktivity: • indukce exprese • NO (zpětnovazební inhibice)

  30. NOS II Hlavní uplatnění: • boj s infekcí • zabíjení nádorových buněk

  31. NOS III • eNOS (endoteliální) • ~133 kDa • Gen na lidském chromosomu 7 • Vyžaduje Ca2+ (nutné pro vazbu kalmodulinu) • Vázaná na buněčnou membránu (kaveoly)

  32. NOS III • Konstitutivně exprimována: • endotel • plicní a renální epitel; trombocyty • srdeční myocyty • hipokampus • Regulace aktivity: • Ca2+ • ser/tyr fosforylace • modulace exprese

  33. NOS III Hlavní uplatnění: • regulace cévního tonu • regulace krevního zásobení orgánů

  34. Mitochondriální NOS • Podobná NOS I • Nejasný význam

  35. Účinky NO na cílovou tkáň 1. Cytotoxicita: • při vysoké koncentraci (iNOS) • poškození bílkovin, DNA, lipidů • oxidace (O2, O2-) —> reaktivní, toxické produkty (NO2, ONOO-) • inhibice respirace • boj s infekcí a tumory

  36. Účinky NO na cílovou tkáň 2. Prostřednictvím cGMP: • Při nižších koncentracích (eNOS, nNOS) Oxidace jen pomalá • Převládá vazba NO na hem solubilní isoformy guanylátcyklázy •  cyklický guanosin-3',5‘ monofosfát (cGMP) • cGMP aktivuje cGMP-dependentní protein kinázu (G-kinázu)

  37. Mechismus NO-cGMP solubilní isoforma (typ I)

  38. Další osud cGMP Inaktivace cGMP: Fosfodiesterázy cyklických nukleotidů • zejména typ V. • vzniká 5'-GMP

  39. Farmakologie NO • Donory NO (nitroglycerin, nitroprusid, NOáty) • Inhibitory NOS (L-NMMA, L-NAME, aminoguadinin, ADMA) • Aktivátory eNOS (endotel-dependentní vazodilatancia) • Inhibitory fosfodiesterázy (Sildenafil, Zaprinast)

  40. Funkce NO: Neurotransmise • Difusní modulace • NANC • Retrográdní messenger (zpětné potvrzení příjmu zprávy) • Dlouhodobá potenciace (presynaptická buňka příště vyšle silnější signál - podklad paměti) • Učení, paměť, spánek, bolest, deprese

  41. Funkce NO: Cytotoxicita Boj s infekcí a tumory: • baktérie (i jinak obtížně zlikvidovatelné, např. Mycobacterium tuberculosis) • houby • parasiti • tumory • inhibice replikace virů

  42. NO v dechu Nejvíc NOS je v nose a paranasálních dutinách • Dezinfekce ? • Regulace plicních cév ? • Mění se při některých nemocech (astma) NO v dechu (ppm)

  43. Vazodilatace závislá na endotelu s endotelem + L-NAME bez endotelu s endotelem

  44. Vazodilatace závislá na endotelu Acetylcholin Cholinesteráza M1 M3 Endotel NO Hladký sval Relaxace

  45. Vazodilatace závislá na endotelu Acetylcholin M1 M3 Endotel Acetylcholin NO M3 Hladký sval Kontrakce Relaxace

  46. Vazodilatace závislá na endotelu Potencují ji: • estrogeny • ženy před menopauzou  riziko kardiovaskulárních chorob • po menopauze doženou muže • insulin •  nabídka glukózy tkáním díky  prokrvení

  47. Funkce NO:regulace cév Průtokem indukovaná vazodilatace: vazodilatace v periferních orgánech ->  rychlost proudu krve v proximálnějších cévách ->  střižné napětí (shear stress) ->  aktivita (a exprese) eNOS -> vazodilatace proximálnějších cév NO je v tomto nenahraditelný (porucha vede k hypertenzi)

  48. „Tonická“ tvorba NO Střední arteriálnítlak(mmHg)

  49. Endogenní inhibitory NOS • Asymetrický dimethylarginin (ADMA) • NG-monomethyl-L-arginin (L-NMMA)  ADMA ->  riziko atherosklerózy

More Related