Функции оксида азота в сосудах

Оксид азота. За наше здоровье ежедневно в организме происходит множество сражений. И одно из крупнейших мест для битвы – это внутренняя стенка кровеносных сосудов, внутренний слой которой называется эндотелий. Именно от баланса разных сил на эндотелии и зависит здоровье наших сосудов – от самых крупных до самых мелких. Также оксид азота влияет и на мышечную стенку как сосудов, так и бронхов. Главным фактором, который определяет способность сосудов расслабляться и защищаться от повреждения является оксид азота. Разумеется, у него есть еще много задач, о чем мы и поговорим в сегодняшнем материале. Почему оксид азота важен? Дело в том, что при многих болезнях или неблагоприятных состояниях количество оксида азота резко уменьшается, что приводит к появлению многих болезней. На сегодня доказано, что без нормального клеточного метаболизма NO невозможно поддержание оптимального состояния здоровья человека и протекание процессов адаптации организма к различным факторам среды.

История.

В 1998 году Луи Игнаро и ещё два американских учёных фармаколога – Ферид Мьюред и Роберт Фёрчготт – были награждены Нобелевской премией по физиологии и медицине за установление функциональной роли оксида азота в работе сердечно-сосудистой системы. Этим учёным удалось впервые доказать большое значение оксида азота (NO) для обеспечения кровью органов и его роль в организме,как носителя информации, какими являются также и гормоны, регулирующие обмен веществ и функции органов. С открытием роли оксида азота, появились новые возможности для лечения кровеносно-сосудистой системы и через неё повреждённых органов.

Значение этой необычной молекулы для здоровья человека трудно переоценить. Работа мозга, желудка, печени, почек, гениталий, кровеносных сосудов и многих других органов и систем организма регулируется оксидом азота. Эта молекула расширяет кровеносные сосуды, улучшая в них кровоток и снижая давление. С помощью оксида азота организм борется с болезнетворными микроорганизмами, такими как сальмонелла, герпес, хламидия, хеликобактер. Оксид азота улучшает кровообращение в желудке, препятствуя образованию язвы. Лишь благодаря оксиду азота у мужчин появляется возможность вступать в половые отношения.

Оксид азота – уникальная сигнальная молекула.

Окись азота является одним из немногих известных газотрансмиттеров и, кроме того, является также химически высокореактивным свободным радикалом, способным выступать как в роли окислителя, так и в роли восстановителя. NO продуцируется в организме животных и человека, имеет отношение почти ко всем метаболическим и физиологическим процессам. Окись азота является ключевым вторичным посредником в организмах позвоночных и играет важную роль в межклеточной и внутриклеточной передаче сигнала и, как следствие, во множестве биологических процессов.

Оксид азота влияет на функции практически каждого органа в человеческом организме, включая легкие, печень, почки, желудок, мозг и конечно, сердце. Окись азота является высокореактивным свободным радикалом со временем жизни порядка нескольких секунд, но при этом обладает высокой способностью к проникновению сквозь биологические мембраны. Это делает окись азота идеальной сигнальной молекулой для кратковременного аутокринного (внутри клетки) или паракринного (между близко расположенными или соседними клетками) обмена сигналами.

Действует NO очень быстро – образование цГМФ происходит через 5с, а начало расслабления гладких мышц – через 10с после добавления NO в культуру изолированных кровеносных сосудов. Открытие сосудорасширяющего действия NO позволило прояснить механизм действия самого распространенного и эффективного лекарственного средства, применяемого для лечения спазма коронарных артерий – нитроглицерина. При расщеплении препарата образуется NO, приводящий к расширению сосудов сердца и снимающий в результате этого чувство боли.

Функции оксида азота

· запуск релаксации и расширения (вазодилатации) кровеносных сосудов;

· инициация образования кровеносных сосудов, или ангиогенез;

· сокращение скелетных мышц и миокарда;

· повышение стрессоустойчивости путем ограничения выброса гормонов, вызывающих стресс;

· передача нейронных сигналов центральной и периферической нервной системой;

· синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в митохондриях;

· функционирование митохондрий как кальций-депонирующей структуры;

· активация процесса гликолиза;

· поглощение глюкозы и жирных кислот скелетными мышцами;

· активация синтеза белков на генетическом уровне, в том числе цитоскелетных и сократительных;

· подавление агрегации и адгезии тромбоцитов;

· активация функции пищеварительного тракта;

· модуляция процессов сращивания переломов костей;

· функции репродуктивных органов мужчин и женщин;

· цитостатические и цитотоксические эффекты макрофагов, так как клетки-киллеры используют NO для уничтожения бактерий и опухолей;

· улучшение заживления ран;

· формирование питьевого и пищевого поведения, поскольку регулирует кровоток и обмен солей в почках и пищеварительной системе.

С нарушением процессов метаболизма NO в тканях, в основном при снижении его уровня, связаны многочисленные заболевания, прежде всего сердечно-сосудистой системы . Следовательно, внутриклеточная система метаболизма оксида азота обеспечивает нормальную работу многих органов и систем организма человека.

1. Оксид азота и кровеносные сосуды.

Несмотря на то,что многие клетки организма продуцируют NO (например, мозг или почки), его наиболее известное действие – регулирование кровяного давления. При этом действует NO в большинстве случаев не непосредственно, а приводя в движение каскад реакций внутри клеток, косвенно, через многие ступени. NO способствует увеличению сечения сосудов и в итоге оказывает различное воздействие на органы. NO может предотвратить образование тромбов.

Эффект оксида азота на сосудистый тонус был впервые продемонстрирован более 20 лет назад и с тех пор довольно хорошо изучен. Оксид азота, вырабатываемый эндотелием, обеспечивает расслабление гладких миоцитов и последующую вазодилатацию. Фармакологическое ингибирование данного процесса приводит к повышению тонуса сосудов, что убедительно демонстрирует роль недостатка этого соединения в генезе гипертензии и ишемической болезни сердца.

Оксид азота играет существенную роль в модуляции гибели клеток стенки сосуда как физиологического явления. Усиление этого процесса ассоциировано с атерогенезом (усилением атеросклероза), который замедляется при восстановлении нормального уровня NO. Оксид азота параллельно препятствует адгезии и миграции моноцитов в стенку сосуда, являясь, таким образом, одним из ведущих антиатеросклеротических факторов.

Оксид азота тормозит адгезию, агрегацию тромбоцитов и рост формирующегося тромба. Ингибирование NO-синтазы у здоровых добровольцев достоверно увеличивает время свертывания крови и ухудшает другие показатели коагулограммы . Недостаток оксида азота в организме приводит к развитию гипертонии. Если у вас повышенное кровяное давление, то это сигнал о нарушении обмена веществ, причиной которого обычно бывает недостаток NO. Так, эрекция напрямую зависит от содержания оксида азота в организме. Мужчины помните что, оптимальное количество оксидa азота способнo сделать вас больше и тверже в весьма стратегически важном регионе.

Большое значение NO имеет в регуляции мозгового кровообращения. Известные более ста лет назад данные об усилении кровотока в активно работающих областях мозга получили после открытия сосудорасширяющего действия NO более полную интерпретацию. Имеется несколько источников NO для регуляции просвета мозговых сосудов. Это эндотелий сосудов, нейроны, содержащие NO-синтазу и оплетающие своими отростками стенки сосудов и астроциты, образующие периваскулярные оболочки. Активация нейронов какой-либо области мозга приводит к возбуждению нейронов, содержащих NO-синтазу, и/или астроцитов, в которых также может индуцироваться синтез NO, и выделяющийся из клеток газ приводит к локальному расширению сосудов в области возбуждения

2. Иммунная функция

Макрофаги и некоторые другие клетки иммунной системы производят большие количества оксида азота (II) с целью убийства вторгающихся в организм патогенных микроорганизмов, таких, как бактерии, грибки, простейшие, а также с целью уничтожения образующихся в самом организме злокачественных клеток. Ответственной за это является другая изоформа синтазы оксида азота, так называемая индуцируемая синтаза оксида азота (iNOS).

Активация индуцируемой NO-синтазы вызывает синтез высоких концентраций оксида азота, которые способны стимулировать Т-клеточное звено иммунитета и воздействовать цитотоксически, что отражает возможное участие оксида азота в подавлении некоторых этапов канцерогенеза . Оксид азота выполняет роль одного из основных компонентов клеточного иммунитета. Благодаря ему обеспечивается зашита организма от образования бактериальных и злокачественных клеток.

При продуцировании окиси азота в белых кровяных тельцах отмечена их активация в борьбе с бактериями и паразитами. Недостаток NO ведёт к снижению иммунитета, что может стать причиной возникновения злокачественных опухолей. Оксид азота может помешать их развитию, а без него клетки абсолютно беззащитны перед патогенными микробами. NO регулирует запрограммированную гибель клеток, что позволяет предотвращать онкологические заболевания.

3. Спорт и стресс

Оксид азота повышает нашу стрессоустойчивость, ограничивая выброс стрессовых гормонов. Учитывая тот факт, что именно аргинин расходуется при занятиях спортом, увеличение оксида азота в организме позволяет ему быстро восстановиться после тяжёлых тренировок.

Если достаточное содержание NO самым благотворным образом влияет на память и психику, то его недостаток сказывается на формировании долговременной памяти и как следствие, на мышлении.

4. Прочие функции и обмен веществ.

Действие оксида азота затрагивает не только мышцы сосудов, но также бронхи. Наряду с этим оксид азота играет огромную роль в регулировании деятельности органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы. Его недостаток может вызвать спазм пищевода. Высказываются предположения о недостатке оксида азота при неправильной работе клапана 12-пёрстной кишки и язве желудка. Он способствует заживлению ран и ускорению сращивания переломов костей. Стимулирование оксидом азота остеобластов ведёт к созданию новой костной ткани.

Недостаток оксида азота в организме ведёт к образованию «смертельного квартета»: ожирение, как следствие – диабет, гипертония и рак. Причиной этого «квартета» является нарушение обмена веществ в нашем организме из-за недостатка NO.

Сильное спазмолитическое действие оксида азота (II) на гладкие мышцы внутренних органов (а не только кровеносных сосудов) является причиной нередкой эффективности нитратов типа нитроглицерина и нитросорбида не только при стенокардии, но и при почечной, печёночной, кишечной колике, приступах бронхиальной астмы, повышенном тонусе матки и угрозе выкидыша или преждевременных родов, и причиной для их off-label применения при этих острых состояниях.

Заключение.

В то же время, действие ряда факторов (липопротеины низкой плотности, высокие концентрации глюкозы и ишемия) может вызывать снижение продукции NO как за счет ингибирования NO-синтаз, так и за счет снижения их экспрессии. При этом низкий уровень оксида азота приводит к повышению тонуса сосудов, свертываемости крови и снижению иммунитета, тем самым способствуя развитию гипертензии, атеросклероза, тромбозов, ишемической болезни сердца, инфекционных заболеваний и опухолевого роста.

Таким образом, возникает необходимость в модулирующем воздействии на системы генерации NO c тем, чтобы поддержать или усилить защитное и физиологическое действие NO и, в то же время, устранить или ограничить его повреждающие эффекты. В современных медицинских исследованиях активно изучается возможность использования NO как ингибитора развития атеросклероза в связи с его способностью влиять на повреждающее действие гомоцистеина на сосудистую стенку, на образование комплексов окисленного холестерина с липопротеинами низкой плотности и на последующее развитие атеросклеротических бляшек.

Продолжение следует: нитратный цикл.

Источники.

Биохимия человека, 2013, М.

https://bmsi.ru/doc/cea701b6-aad3-4d37-bc29-d101a4bddbb8

Википедия

Источник