Оксид азота.

Открытие в 1987 году того факта, что N0 является трансмиттером, объяснило терапевтическое действие нитроглицерина при стенокардии. Симптомом этого заболевания являются мышечные боли в сердце, которые возникают вследствие перегрузки сердечной мышцы.

Оксид азота в свободном виде существует в клетках только около пяти секунд, поэтому он не может диффундировать далеко от эндотели­альной клетки, в которой он был синтезирован. Именно поэтому N0 явля­ется паракринным трансмиттером, который инициирует расслабление только тех клеток гладкой мускулатуры, которые соседствуют с эндотели­альной клеткой.

Эффект расширения кровеносных сосудов под влиянием ацетил­холина, происходящий только при наличии эндотелия - эпителиоподоб- ных клеток, выстилающих внутреннюю поверхность всех сосудов, был обнаружен в 80-х годах XX века Р. Ферчготт (Robert Francis Furchgotty Первоначально трансмиттер, который выделялся эндотелиальными клетками в ответ не только на ацетилхолин, но и на многие другие внешние воздействия, приводящие к расширению сосудов, получил название сосудорасширяющий эндотелиальный фактор. Несколько позже было показано, что это вещество является оксидом азота (N0), и в клетках имеются особые ферментные системы, способные его синтезировать.

Оксид азота образуется ферментом NO-синтаза в результате окисления аминокислоты аргинина с одновременным синтезом другой аминокислоты цитруллина. Этот фермент был назван синтазой, а не синтетазой, поскольку для его работы не требуется энергия АТФ. NO-синтаза - это сложно устроенный фермент, представляющий собой гомодимер, состоящий из двух одинаковых белковых субъединиц, к каждой из которых присоединено несколько кофакторов, определяющих каталитические свойства фермента.

Активация N0-синтазы осуществляется кальций-связывающим белком кальмодулином. При повышении содержания ионов кальция в клетке он присоединяется к молекуле NO-синтазы, что приводит к активации фермента и синтезу N0.

Синтезировать и выделять N0 способно большинство клеток организма человека и животных, однако наиболее изучены три клеточные популяции: эндотелий кровеносных сосудов, клетки нервной ткани (нейроны) и макрофаги - клетки соединительной ткани, обладающие высокой фагоцитарной активностью.

В связи с этим традиционно выделяют три основные изоформы NO-синтаз: нейрональную, макрофагальную и эндотелиальную (обознача­ются соответственно как NO-синтаза I, II и III). Нейрональная и эндотели­альная изоформы фермента постоянно присутствуют в клетках и называются конститутивными, а вторая изоформа (макрофагальная) является индуцибельной - фермент синтезируется в ответ на определённое внешнее воздействие на клетку.

Активность конститутивных изоформ фермента прямо зависит от внутриклеточной концентрации ионов кальция или кальмодулина и, таким образом, повышается под влиянием различных агентов, приводящих к увеличению их уровня в клетке. Конститутивные изоформы NO-синтазы имеют преимущественно физиологическое значение, поскольку количество образуемого N0 относительно невелико.

Индуцибельные изоформы NO-синтазы проявляют активность через некоторое время (как правило, 6-8 часов - время, необходимое для активации генов и начала синтеза фермента) после внешнего воздействия на клетки и продуцируют огромные (в 100-1000 раз больше, чем конститутивные изоформы фермента) количества N0. Поскольку высокие дозы N0 токсичны для клеток, эта форма фермента считается патологической, в отличие от конститутивной. Активность индуци- бельной NO-синтазы не зависит от уровня кальция или кальмодулина, поскольку, как полагают, кальмодулин постоянно и прочно связан с ферментом.

В настоящее время показано, что не только макрофаги, но многие другие клетки способны при определённых внешних воздействиях (в основном в условиях патологии) синтезировать индуцибельную форму NO-синтазы. Нейрональная и макрофагальная формы фермента находятся в клетках преимущественно в растворённом состоянии - в цитозоле, а эндотелиальная NO-синтаза обычно связана с клеточными мембранами.

Открытие оксида азота как высокоактивного межклеточного трансмиттера позволило прояснить многие неясные вопросы жизни клеточного сообщества в организме человека и животных. В 1992 году молекула N0 в знак большого интереса к ней исследователей была названа молекулой года.

В 1998 году Роберт Ферчготт вместе с Луисом Игнарро (Louis J. Ignarrd) и Феридом Мурадом (Ferid Murad) получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине "за открытие роли оксида азота как сигнальной молекулы в регуляции сердечно-сосудистой системы".

16.5.