UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE...

9
UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJE Božidar Straus 1 SAŽETAK Radikal dušikovog oksida (NO) važan je unutar- i izvanstanični glasnik. Njegovo otkriće, kao i saznanje o njegovom metabolizmu, jedno je od najvećih dostignuća fiziologije i biokemije u zadnjem desetljeću. Intenzivnim istraživanjima tijekom zadnjih godina uspjelo se dobrim dijelom razjasniti metabolizam NO kao i njegove mnogobrojne funkcije u organizmu. Dušikov oksid stvara se pod utjecajem agonista i fizikalnih stimulansa u raznim tkivima iz L-arginina katalitičkim djelovanjem konstitutivne ili inducibilne NO-sintaze. Tako stvoreni NO važan je medijator homeostatskih procesa i mehanizama obrane organizma od mikroorganizama. Prikazana je uloga NO u regulaciji tonusa krvnih žila i krvnog tlaka, sprečavanju agregacije trombocita te kao neurotransmitera u regulaciji gastrointestinalne, respiratorne i genitourinarne funkcije, kao i uloga u nespecifičnoj imunosti zbog njegovog citotoksičnog djelovanja na mikroorganizme i tumorske stanice. Na kraju se razmatraju mogućnosti liječenja raznih patoloških stanja aktiviranjem ili inhibiranjem stvaranja NO. Radikal dušikovog oksida (NO) važan je unutar- i izvanstanični glasnik. Njegovo otkriće, kao i saznanje o njegovom nastajanju iz L- arginina u organizmu, jedno je od najvećih dostignuća fiziologije i biokemije u zadnjih 10 do 15 godina. Prvi su Green i sur. još 1981. godine opazili da štakori izlučuju više nitrata nego ih primaju hranom, 1 a Stuehr i Marletta su 1985. godine otkrili da lipopolisaharidi induciraju u makrofagima stvaranje većih količina nitrita i nitrata. 2 Dvije godine kasnije su Hibbs i sur. 3 te Ivengar i sur. 4 našli da ti dušikovi oksidi nastaju iz L-arginina, a 1988. godine su isti autori utvrdili da iz L-arginina najprije nastaje NO, ali da se brzo oksidira u nitrit i dalje u nitrat. 5 Nezavisno od tih radova Furchgott je u endotelu krvnih žila otkrio jedan čimbenik koji ' Profesor medicinske biokemije u mirovini. BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996. 13

Transcript of UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE...

Page 1: UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJEklinkemija.kbcsm.hr/HDMB/BiochMedARHIVA/Vol06_1_1996/02StrausVol06_1... · Biosinteza NO i regulacija aktivnosti NO-sintaze ... krvni

UDK: 616-007.82

DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJE Božidar Straus1

SAŽETAK — Radikal dušikovog oksida (NO) važan je unutar- i izvanstanični glasnik. Njegovo otkriće, kao i saznanje o njegovom metabolizmu, jedno je od najvećih dostignuća fiziologije i biokemije u zadnjem desetljeću. Intenzivnim istraživanjima tijekom zadnjih godina uspjelo se dobrim dijelom razjasniti metabolizam NO kao i njegove mnogobrojne funkcije u organizmu. Dušikov oksid stvara se pod utjecajem agonista i fizikalnih stimulansa u raznim tkivima iz L-arginina katalitičkim djelovanjem konstitutivne ili inducibilne NO-sintaze. Tako stvoreni NO važan je medijator homeostatskih procesa i mehanizama obrane organizma od mikroorganizama. Prikazana je uloga NO u regulaciji tonusa krvnih žila i krvnog tlaka, sprečavanju agregacije trombocita te kao neurotransmitera u regulaciji gastrointestinalne, respiratorne i genitourinarne funkcije, kao i uloga u nespecifičnoj imunosti zbog njegovog citotoksičnog djelovanja na mikroorganizme i tumorske stanice. Na kraju se razmatraju mogućnosti liječenja raznih patoloških stanja aktiviranjem ili inhibiranjem stvaranja NO.

Radikal dušikovog oksida (NO) važan je unutar- i izvanstanični glasnik. Njegovo otkriće, kao i saznanje o njegovom nastajanju iz L-arginina u organizmu, jedno je od najvećih dostignuća fiziologije i biokemije u zadnjih 10 do 15 godina.

Prvi su Green i sur. još 1981. godine opazili da štakori izlučuju više ni trata nego ih primaju hranom,1 a Stuehr i Marletta su 1985. godine otkrili da lipopolisaharidi induciraju u makrofagima stvaranje većih količina nitrita i nitrata.2 Dvije godine kasnije su Hibbs i sur.3

te Ivengar i sur.4 našli da ti dušikovi oksidi nastaju iz L-arginina, a 1988. godine su isti autori utvrdili da iz L-arginina najprije nastaje NO, ali da se brzo oksidira u nitrit i dalje u nitrat.5 Nezavisno od tih radova Furchgott je u endotelu krvnih žila otkrio jedan čimbenik koji

' Profesor medicinske biokemije u mirovini.

BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996. 13

Page 2: UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJEklinkemija.kbcsm.hr/HDMB/BiochMedARHIVA/Vol06_1_1996/02StrausVol06_1... · Biosinteza NO i regulacija aktivnosti NO-sintaze ... krvni

Dušikov oksid i njegove funkcije B. Štraus

izaziva vazodilataciju i relaksaciju krvnih žila i nazvao ga endothe-lium derived relaxing factor ili skraćeno EDRF6,7, a Palmer i sur.8 te Ignarro i sur.9 su 1987. godine utvrdili da EDRF je NO.

Intenzivnim istraživanjima tijekom zadnjih godina uspjelo je dobrim dijelom razjasniti stvaranje i metabolizam NO kao i njegovu mnogo­struku ulogu u organizmu, (tablica 1)

Kao što se vidi iz tablice, pored vazodilatatorskog učinka, NO ima važnu ulogu u SZS-u i perifernim živcima, nespecifičnom imunitetu, ali i u patogenezi nekih stanja obilježenih hipotenzijom i upalama.10

T a b l i c a 1. Funkcije NO u organizmu

NO stvoren u stanicama vaskularnog endotela djeluje vazodilatatorski održavajući tonus krvnih žila i time regulira krvni tlak. U SZS-u je NO neurotransmitor koji djeluje na više funkcija uključivši i memoriju. U periferiji djeluje NO preko neadrenergičnih nekolinergičnih živaca regulirajući razne gastrointestinalne, respiratorne i genitourinarne funkcije. NO kontrolira i sprečava agregaciju trombocita. NO ima citotoksično svojstvo. Aktivacijom makrofaga u njima se stvara NO koji djeluje citotoksično na bakterije, gljivice, protozoe i tumorske stanice, te tako ima ulogu u nespecifičnom imunitetu. NO sudjeluje u patogenezi septičkog šoka, upalama i hiperdinamičkom stanju ciroze.

Bios inteza NO i regulacija akt ivnost i NO-sintaze Dušikov oksid nastaje iz L-arginina11 katalitičkim djelovanjem enzi­

ma NO-sintaza (NOS). Ti enzimi su hemoproteini i trebaju kao kofak-tore NADPH, tetrahidrobiopterin, FAD i FMN. Dušikov oksid nastaje od gvanidinske skupine L-arginina u prisutnosti kisika, a kao nusproiz­vod nastaje L-citrulin12 (slika 1).

Na taj se način neprestano u organizmu stvara NO. Sintaze duši­kovog oksida dijelimo na tzv. konstitutivne i inducibilne NO-sintaze.13

U mozgu, perifernim živcima i stanicama vaskularnog endotela nalazi se konstitutivni enzim ili cNOS koji je ovisan o kalciju i kalmodulinu, dok je u makrofagima i neutrofilima inducibilna NO-sintaza ili iNOS, neovisna o kalciju, koju induciraju citokini i endotoksini, a inhibiraju glukokortikoidi. Osim u makrofagima iNOS nađena je i u drugim stani­cama, kao glomerularnim mezangijskim stanicama, stanicama vasku­larnog endotela, stanicama glatkih mišića žila, stanicama miokarda i endokarda, te kolona, pilorusa i u hepatocitima. Do sada su poznate tri izoforme NO-sintaze. Možemo ih smatrat i pravim izoenzimima jer ih kodiraju različiti geni. Svi su oni hemoproteini i trebaju navedene kofaktore.14

14 BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996.

Page 3: UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJEklinkemija.kbcsm.hr/HDMB/BiochMedARHIVA/Vol06_1_1996/02StrausVol06_1... · Biosinteza NO i regulacija aktivnosti NO-sintaze ... krvni

B. Straus Dušikov oksid i njegove funkcije

L-citrulline

fH^TT / / / / A ise •> L-cilrulline

N -methyl-L-arginine, NG-nitro-L-arginine,

etc.

S l i k a 1 . Biosinteza NO iz L-arginina i molekularnog kisika. Reakciju katalizira NO-sintaza, a inhibiraju je NG-metil-L-argini i slični analozi L-arginina.

Izoenzim I u mozgu ima molekularnu masu 160 kD, a nalazi se i u neadrenergičnim i nekolinergičnim živcima, nekim epitelnim stani­cama, skeletnoj muskulaturi i stanicama pankreatičnih otočića. Izoen­zim I je ovisan o Ca2+ i kalmodulinu, prema tome je cNOS. U perifernim živcima katalizira sintezu NO koji je tu neurotransmitor i djeluje relak-sirajuće na stanice glatkih mišića. U SŽS-u pak stvoreni NO je povratni glasnik koji regulira otpuštanje glutamata. Naime, krajevi živaca pre-sinaptičkog neurona otpuštaju neurotransmitor glutamat koji se veže na N-metil-D-aspartat receptor na postsinaptičkom živcu. To izaziva ulazak Ca2+ u postsinaptićki živac. Kalcij se veže na kalmodulin čime se aktivira izoforma I NO-sintaze i time se pojača sinteza NO. Stvoreni se NO vlada kao povratni glasnik jer difundira natrag iz postsinap-tičkog u presinaptički živčani kraj i u njemu aktivira topljivu gvanilat-ciklazu. Time se povećava koncentracija cGMP koji djeluje na daljnje otpuštanje glutamata.14

Izoenzim II NO-sintaze je inducibilni enzim. Nalazi se u makrofa-gima, a induciran je citokinima i bakterijskim endotoksinom odnosno lipopolisaharidima. To je topljivi enzim molekularne mase oko 130 kD. Inducirani enzim u makrofagima proizvodi velike količine NO koji djeluje citotoksično. Ovaj izoenzim, iako nije ovisan o Ca2+, ima mjesto za koje se čvrsto veže kalmodulin. Isti ili vrlo slični izoenzim nalazi se

BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996. 15

Page 4: UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJEklinkemija.kbcsm.hr/HDMB/BiochMedARHIVA/Vol06_1_1996/02StrausVol06_1... · Biosinteza NO i regulacija aktivnosti NO-sintaze ... krvni

Dušikov oksid i njegove funkcije B. Štraus

i u hepatocitima, stanicama glatkih mišića, mezangijskim i endotelnim stanicama te fibroblastima. Velike količine NO stvorene indukcijom NO-sintaze u makrofagima djeluju citostatski na parazite, bakterije, gljivice, protozoe i helminte pa čak i na stanice tumora. To citostatsko djelovanje posljedica je interakcije NO s proteinski vezanim željezom u ribonukleotid-reduktazi koja je važan enzim u sintezi DNA, zatim enzimima važnim za transport elektrona u mitohondrijima te inter­akciji sa cis-akonitazom, enzimom iz Krebsovog ciklusa limunske kise­line.15 Osim toga se NO veže i s peroksidom nastalim u makrofagima u peroksinitrit (OONO~) koji također djeluje citotoksički.

Izoenzim III NO-sintaze nalazi se u endotelnim stanicama, a aktiv­nost mu je također zavisna o Ca2+ i kalmodulinu. Molekularna masa ove cNOS je 135 kD. Enzim je vezan na membrane preko miristinske kiseline na N-terminalnom glicinu.16

Stanice žilnog endotela sintetiziraju NO i pod bazalnim uvjetima, a ta se sinteza pojačava trenjem krvne struje o stijenku žile (shear stress) i djelovanjem agonista preko receptora. Sintezu NO u endotelu katalizira o Ca2+ i kalmodulinu ovisan izoenzim III NO-sintaze. Stvore­ni NO difundira u stanice glatkih mišića žile gdje aktivira topljivi oblik gvanilat-ciklaze i t ime se poveća koncentracija cGMP koji izaziva vazodilataciju i relaksaciju žile. Pored toga NO se otpušta i u lumen žile gdje isto stimulira topljivu gvanilat-ciklazu u trombocitima, a cGMP sprečava agregaciju trombocita i njihovu adheziju na intimu žile.12-14'17

Signalni proces i u endote ln im stanicama Danas već dosta znamo o tome da agonisti acetilkolin, bradikinin,

histamin ili supstanca P stimuliraju stvaranje i otpuštanje NO i prosta-ciklina PGI2, koji oba djeluju vazodilatatorski na relaksaciju krvne žile. U stanicama vaskularnog endotela odvija se niz signala.12

Provođenje signala počinje vezanjem agonista za membranske re-ceptore endotelskih stanica, a kaskada signala završava stvaranjem EDRF-a (NO) i prostaciklina PGI2. Kad se agonist, npr. bradikinin, veže za receptor aktivira se transmembranski protein koji veže gvanin nukleotid, tzv. G-protein koji dalje aktivira jednu specifičnu polifosfo-inozid-fosforilazu C (PLC). Taj signal povećava stvaranje inozitol-1,4,5-trifosfata (IP3) i diacetilglicerola (DAG) u stanicama.18 Povećanje koncentracije IP3 signal je za povećanje koncentracije staničnog kalcija, iCa2+, i to tako da se prvo Ca2+ otpušta iz sarkoplazmatskog retiku-luma, a zatim u drugoj fazi Ca2+ ulazi iz izvanstaničnih prostora u stanicu, a stanična se membrana hiperpolarizira.19 Tu ima još nejasno-ća, ali se smatra da prvotno povećanje Ca2+ aktivira otvaranje kalijevih kanala, pa K+ izlazi iz stanice i uzrokuje hiperpolarizaciju membrane,

16 BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996.

Page 5: UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJEklinkemija.kbcsm.hr/HDMB/BiochMedARHIVA/Vol06_1_1996/02StrausVol06_1... · Biosinteza NO i regulacija aktivnosti NO-sintaze ... krvni

B. Štraus Dušikov oksid i njegove funkcije

što održava daljnji ulazak Ca2+.20 Diacetilglicerol izravno aktivira pro-tein-kinazu C (PKC) za koju se misli da ima važnu ulogu za funkciju endotelne stanice, a u glatkom mišiću žile fosforilira proteine za kon­trakciju.21 Kalcij se veže na kalmodulin, zatim se veže na enzim NO-sintazu i aktivira ga.12 U navedenim procesima važan je i stanični pH. Stimulacijom bradikininom ili trombinom dolazi do dvojake promjene pH u stanici. Najprije dolazi do pada, a zatim do porasta pH stanice, koji pogoduje bradikininom izazvanoj aktivaciji kanala za K+ i produ­ljuje priliv Ca2+ pa se aktivira NO-sintaza.2224

Stvoreni NO ima vrlo kratak poluživot, manje od 5 sekundi, jer se brzo oksidira u nitrit i dalje u nitrat. Zato mora vrlo brzo djelovati. Iz endotelne stanice prelazi u stanice glatkih mišića i tu, isto kao i medikamentozni nitrovazodilatatori izaziva vazodilataciju na već opisan način. Nakon toga se oksidira u N 0 2 i ulazi u krvnu plazmu i potom u eritrocite. U eritrocitima se N 0 2 oksidira u N 0 3 reakcijom s oksigeniranim hemoglobinom.25 Ni t ra t prelazi na t rag u plazmu i izlučuje se putom bubrega u mokraći (oko 0,3 do 2,0 mmola dnevno). U venskoj se krvi, pak, NO u eritrocitima veže s reduciranim hemoglo­binom u nitrozohemoglobin (HbNO) i u plućima oksidira u N0 3 . U tragovima je kao takav prisutan i u izdahnutom zraku.10

Uloga NO u organizmu i kl iničko značenje

Ako se sad vratimo na ulogu i djelovanje koje ima NO (vidi tablicu 1) i razmotrimo kliničko značenje koje iz toga proizlazi vidjet ćemo da promjene u stvaranju NO dovode do raznih patoloških stanja u kardio­vaskularnom, plućnom i živčanom sustavu kao i u imunitetu. Ovdje ćemo navesti neke primjere.

U endotelu arterija stvara se više NO nego u endotelu vena pa je relaksacija arterije bolja nego relaksacija vene. To je uzrok da se venoz-ni bypass brže zatvara nego ako je učinjen iz arterije.26

Koronarne arterije kod ljudi s hipertenzijom i aterosklerozom slabije se relaksiraju i osjetljivije su na vazokonstriktore.27 Zato ti bolesnici imaju poteškoće po hladnom i vlažnom vremenu. Kod tih bolesnika kao i kod pušača i osoba s hiperkolesterolemijom je vazodilatacija u koronarnoj cirkulaciji izazvana shear stresom ili agonistom oslabljena, ali se popravlja davanjem arginina, jer se time intenzivira endogeno stvaranje NO.28

U pokusima na životinjama može se tretiranjem s inhibitorom NO-sintaze izazvati hipertonija, dok se davanjem arginina sprečava razvoj hipertonije, a arginin smanjuje i kod ljudi sistolički i dijastolički tlak.29

Čak i inhibitori ACE (angiotenzin-konvertirajući enzim) koji snizuju krvni t lak ne djeluju tako samo zbog inhibicije enzima, nego također i

BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996. 17

Page 6: UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJEklinkemija.kbcsm.hr/HDMB/BiochMedARHIVA/Vol06_1_1996/02StrausVol06_1... · Biosinteza NO i regulacija aktivnosti NO-sintaze ... krvni

Dušikov oksid i njegove funkcije B. Straus

zato jer potenciraju djelovanje bradikinina koji stimulira sintezu i otpuštanje NO.30

Dušikov oksid je smanjen u pulmonalnim arterijama bolesnika s kroničnim bolestima pluća, a inhaliranjem NO popravlja se pulmonalna hipertenzija i sprečava respiratorni distresni sindrom, jer NO širi vas-kulaturu pluća.31

Obratno, suvišno stvaranje NO u endotelu i glatkim mišićima u stijenkama žila, ako se citokinima ili endotoksinom inducira izoforma NO-sintaze neovisna o kalciju, izaziva vazodilataciju i slabi odgovor na vazokonstriktore. To se dešava u septičkom šoku ili hipotoniji kod bolesnika s karcinomom koji su na terapiji citokinima.32 Pokušalo se u takvim slučajevima, uz standardnu terapiju, davati NG-monome-tilarginin i t ime popraviti hipotoniju. Međutim, tu je važna doza inhibitora, jer previsoka doza izaziva jaku vazokonstrikciju i oštećenje organa. Zato se pomišlja da bi se moglo potpuno inhibirati endogeno stvaranje NO i davati medikamentozne vazodilatatore i tako regulirati vaskularnu homeostazu.33

Endotoksin inducira NO-sintazu i u miokardu i endokardu pa može izazvati kardijalnu disfunkciju i kardiomiopatiju. Iz svega toga proizlazi da NO u srcu i žilama ima fiziološku ulogu kad se stvara djelovanjem konstitutivne NO-sintaze, ali da može izazvati patološke promjene, jaku vazodilataciju i oštećenje tkiva, ako se stvara u velikim količinama i dulje vremena djelovanjem inducibilne NO-sintaze.

Hiperdinamski stadij ciroze jetre prati vazodilatacija i slabi odgovor na vazokonstriktore. U cirkulaciji su visoke koncentracije endotoksina i stvara se suvišni NO, a u serumu se nalaze povećane koncentracije nitrita i nitrata.34 To je osobito slučaj u hepatorenalnom sindromu.

Sintaza dušikovog oksida nalazi se u različitim količinama u svim dijelovima mozga, a sve je više dokaza da NO ima ulogu u stvaranju memorije.10 Iza stimuliranja specifičnog receptora, NO se otpušta iz postsinaptičkog živca i djeluje presinaptički na jedan ili više živaca. To uzrokuje daljnje otpuštanje glutamata, i kao rezultat pojačano stvaranje memorije.35 U prilog tome ide činjenica da inhibicija NO-sintaze otežava učenje. Pojačano otpuštanje glutamata dovodi se u vezu i s konvulzijama, a kako NO djeluje na otpuštanje glutamata, misli se da prejako stvaranje NO u SŽS-u možda dovodi do cerebralne ishemije i epilepsije, a povezuje se i s patogenezom multiple skleroze, Alzheime-rove i Parkinsonove bolesti te demencijom u sindromu stečene imuno-deficijencije.10

U pokusima na štakorima našlo se da NO djeluje u gastrointesti-nalnom sustavu izazivajući dilataciju želuca da se adaptira na povećani intragastrični tlak. Također djeluje na relaksaciju cirkularnog sigmo-

18 BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996.

Page 7: UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJEklinkemija.kbcsm.hr/HDMB/BiochMedARHIVA/Vol06_1_1996/02StrausVol06_1... · Biosinteza NO i regulacija aktivnosti NO-sintaze ... krvni

B. Štraus Dušikov oksid i njegove funkcije

idnog mišića kolona i nutarnjeg analnog sfinkter mišića.37 Kod djece s piloričnom stenozom histokemijski se moglo pokazati manjak NO-sintaze u tkivu pilorusa. Iz svega toga proizlazi da u gastrointestinal-nom sustavu, kao i u kardiovaskularnom sustavu, tonus i dilatacija ovise o djelovanju NO, i da je to ključno za fiziološku funkciju tih organa.

Dušikov oksid utječe i na relaksaciju korpus kavernosuma i time na erekciju penisa,38,39 dok ju inhibitori NO-sintaze sprečavaju. Nadalje, NO pridonosi neadrenergičnoj, nekolinergičnoj vazodilataciji i relaksa­ciji trahealnog mišića.11

Sve do sada iznijeto pokazuje da u tijelu postoji rašireni sustav živaca koji trebaju NO kao neurotransmitor, pa poremećaji u sintezi NO izazivaju različite poremećaje u organima koje ti živci inerviraju uključivši i impotenciju. Dosadašnja istraživanja također pokazuju da se argininom ili inhibitorima NO-sintaze može utjecati na nedovoljno ili pretjerano stvaranje NO, pa se nadati da će se u tom smislu razviti i terapija.

Već smo spomenuli da makrofagi stvaraju NO i da o tome ovisi citotoksičnost tih stanica prema bakterijama i stanicama tumora. To je u stvari primarni mehanizam obrane protiv tumora i mikroorga­nizama. Već se prije više od 100 godina znalo da se rezistencija prema karcinomu može povećati bakterijskim proizvodima. Danas to povezu­jemo s aktivacijom makrofaga i djelovanjem inducirane NO-sintaze.10

Prema tome bi nespecifični imunitet koji zavisi o NO zavisio o stani­cama u kojima se nalazi inducibilna NO-sintaza.

Dušikov oksid ima ulogu i u akutnoj i kroničnoj upali. Ako se šta­kore tretiralo s inhibitorima NO-sintaze, to je reduciralo stupanj upale, a arginin je upalu pogoršavao. Kod bolesnika s ulceroznim kolitisom u kolonu se pojačava sinteza NO,40 a eksperimentalno izazvani kronični ileitis se poboljšava ako se tretira inhibitorima NO-sintaze. Također se našlo da je koncentracija nitrita u krvnoj plazmi i sinovijalnoj teku­ćini povišena u bolesnika s reumatoidnim artritisom i osteoartritisom.41

Izvor NO u ovim upalnim procesima još je nejasan, jer NO može potje-cati iz krvnih žila, neutrofila i makrofaga. Prekomjerno stvaranje NO može oštetiti tkivo, jer kao što je citotoksičan za invazivne mikro­organizme, tako može biti i za stanice koje ga proizvode i susjedne stanice. Međutim, NO zbog vazodilatacije koju izaziva, može djelovati i protektivno i štititi od povrede. Zato u upalnim reakcijama NO ima višestruku ulogu, od pojačanja vazodilatacije i nastanka edema, kroz modulaciju senzorskih krajeva živaca i aktivnosti leukocita do citotoksičnosti za tkivo.10

BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996. 19

Page 8: UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJEklinkemija.kbcsm.hr/HDMB/BiochMedARHIVA/Vol06_1_1996/02StrausVol06_1... · Biosinteza NO i regulacija aktivnosti NO-sintaze ... krvni

Dušikov oksid i njegove funkcije B. Straus

ZAKLJUČAK

Dušikov se oksid stvara u raznim tkivima iz L-arginina katalitičkim djelovanjem konstitutivne ili inducibilne NO-sintaze. Tako stvoreni NO je važan medijator homeostatskih procesa i mehanizama obrane od mikroorganizama.

Dušikov oksid izaziva relaksaciju krvnih žila, smanjuje debljinu intime u aterosklerozi, smanjuje krvni tlak i proliferaciju stanica glat­kih mišića u hipertenziji.

Promjene u stvaranju NO uzrok su raznih patoloških stanja. Arginin kao supstrat za nastanak NO kao i medikamentozni nitrovazodilatatori su terapija u slučaju nedovoljnog stvaranja NO, a vjerojatno će se primjenjivati u terapiji i inhibitori sinteze NO u slučaju prekomjernog stvaranja NO.

Za očekivati je da će u skoroj budućnosti određivanje koncentracija nitrita, ni trata i arginina, a možda i citrulina u biološkom materijalu postati uobičajeno za praćenje određenih patoloških stanja vezanih za poremećaje stvaranja NO kao i praćenje uspjeha njihove terapije.

NITRIC OXIDE AND ITS FUNCTIONS

SUMMARY — The nitric oxide radical (NO) is an important intra- and extracellular messenger. Its discovery and understanding of its metabolism are considered one of the paramount achievements in physiology and biochemi-stry of the last decade. In-depth research performed in recent years has con-siderably clarified the metabolism of NO and its many functions in the body. Nitric oxide is formed in various tissues from L-arginine, under the influence of agonists and physical stimulants, by the catalytic activity of constitutive or inducible NO-synthase. Thus formed NO is an important mediator of homeo-static processes and mechanisms of defense against microorganisms. Presen-tation is made of the role of NO in the regulation of vascular tone and blood pressure, in the prevention of platelet aggregation, as a neurotransmitter in the regulation of gastrointestinal, respiratory and urogenital functions, as ivell as in nonspecific immunity due to its cytotoxic action on microorganisms and tumor cells. An account is also given of the possibilities of treatment of various pathologic states by activation or inhibition of NO formation.

LITERATURA

1. Green LC, Tannenbaum SR, Gold­man P. Science 1981; 212:56.

2. Stuehr DJ, Marletta MA. Proc Natl Acad Sci USA 1985; 82:7738-42.

3. Hibbs JB, Vavrin Z, Taintor RR, J. Immunol 1987; 138:550-65.

4. Ijengar R, Stuehr DJ, Marletta MA. Proc Natl Acad Sci USA 1987; 84: 6369.

5. Marletta MA, Yoon PS, Ivengar R, Leaf CD, Wishnok JS. Biochemistry 1988; 27:8706-11.

20 BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996.

Page 9: UDK: 616-007.82 DUŠIKOV OKSID I NJEGOVE FUNKCIJEklinkemija.kbcsm.hr/HDMB/BiochMedARHIVA/Vol06_1_1996/02StrausVol06_1... · Biosinteza NO i regulacija aktivnosti NO-sintaze ... krvni

B. Štraus Dušikov oksid i njegove funkcije

6. Furchgott RF. Acta Physiol Scand 1990; 139:257-70.

7. Furchgott RF, Zaivadski JV. Nature 1980; 288:373-6.

8. Palmer RMJ, Ferrige AG, Moncada S. Nature 1987; 327:524-6.

9. Ignarro LJ, Buga GM, Wood KS, Byrns RE, Chaudhuri G. Proc Natl Acad Sci USA 1987; 84:9265-9.

10. Moncada S, Higgs A. New Engl J Med 1993; 329:2002-12.

11. Palmer RMJ, Ashton DS, Moncada S. Nature 1988; 333:664-6.

12. Busse R, Hecker M, Fleming I. Arzneim Forsch/Drug Res 1994; 44: 392-6.

13. Raij L, Baylis C. Kidney Int 1995; 48:20-32.

14. Forstermann U. Arzneim Forsch/ Drug Res 1994; 44:402-7.

15. Nathan CF, Hibbs JB. Curr Opin Immunol 1991; 3:65-70.

16. Pollock JS, Klinghofer V, Forster­mann U, Murad F. FEBS Lett 1992; 30:402-5.

17. Štraus B. Farm Glas 1996; 52:81-91. 18. Lambert TL, Kent RS, Whorton AR.

J Biol Chem 1986; 261:1528.

19. Colden-Stanfield M, Schilling WP, Possani LD, Kunze DF. J Membr Biol 1990; 116:227.

20. LiickhoffA, Pohl U, Mulsch A, Busse R. Br J Pharmacol 1988; 95:189.

21. Morgan KG. Cardiovasc Drugs Ther 1990; 4:1355-62.

22. Frelin C, Vigne P, Ladoux A, Lazdun-ski M Eur J Biochem 1988; 174:3.

23. Berk BC, Brock TA, Gimbrone MA Jr, Alexander RW. J Biol Chem 1987; 262:5065.

24. Kitazono T, Takeshige K, Cragoe EJ Jr, Minakami S. Biochem Biophvs Res Commun 1988; 152:1304.

25. Wennmalm A, Benthin G, Petersson AS. Br Pharmacol 1992; 106:507-8.

26. Lilscher TF, Diederich D, Siebenmann R, et al. N Engl J Med 1988; 319: 462-7.

27. Cox DA, Vita JA, Treasure CB, et al. Circulation 1989; 80:458-65.

28. Creager MA, Gallagher SJ, Girerd XJ, Coleman SM, Dzau VJ, Cooke JP. J Clin Invest 1992; 90:1248-53.

29. Petros AJ, Heivlett AM, Bogle RG, Pearson JD. Lancet 1991; 337:1044-5.

30. Cachofeiro V, Sakakibara T, Nasjletti A. Hypertension 1992; 19:138-45.

31. Rossaint R, Falke KJ, Lopez F, Slama K, Pison U, Zapel WM. N Engl J Med 1993; 328:399-405.

32. Moncada S. Acta Physiol Scand 1992; 145:201-27.

33. Wright CE, Rees DD, Moncada S. Cardiovasc Res 1992; 26:48-57.

34. Vallance P, Moncada S. Lancet 1991; 337:776-8.

35. Schuman EM, Madison DV. Science 1991; 244:1503-6.

36. Mollace V, Bagetta G, Ništico G. Neuroreport 1991; 2:269-72.

37. Burleigh DE. Gastroenterology 1992; 102:679-83.

38. Ignarro LJ, Bush PA, Buga GM, Wood KS, Fukuto JM, Rajfer J. Biochem Biophys Res Commun 1990; 170:843-50.

39. Burnett Al, Lovuenstein CJ, Bredt DS, Chang TSK, Snyder SH. Science 1992; 257:401-3.

40. Pfeiffer CJ, Quiu BS, J Pharm Pharmacol 1995; 47:827-32.

41. Farell AJ, Blake DR, Palmer RMJ, Moncada S. Ann Rheum Dis 1992; 51:1219-22.

BIOCHEMIA MEDICA god. 6, br. 1, 1996. 21