一氧化氮生物系统及其药理作用.ppt

一氧化氮生物系统及其药理作用 一氧化氮（NO）是具有高度反应性的自由基，在体内经NO合酶催化，从L-精氨酸产生。 NO作为细胞信使，介导环磷鸟苷（cGMP）生成的增加，发挥生物学作用。 一、NO的生物学特性 （一）NO的生成 ①第一步反应，NOS接受NADPH提供的电子，使酶分子中的FAD/FMN还原，在Ca2+/CaM和O2的协助下，使L-精氨酸末端胍氨基的氮原子羟化，形成中间产物Nω-羟基-L-精氨酸（NHA）。 ②第二步反应，NHA在NADPH和四氢蝶呤的协助下进一步氧化，生成NO和胍氨酸（图9-1）。 （二）NO的代谢 很快被氧化代谢，半衰期3～5s。 代谢产物为硝酸根和亚硝酸根。 NO还可与亚铁血红素和-SH键结合而失活。 （二）NO的信号转导机制 NOS的生物学特点 分类 ①内皮型（endothelial NOS，eNOS），又称Ⅲ型NOS、NOS-3，主要存在于血管内皮细胞、血小板、心肌内膜及脑和神经组织中。 ②神经元型（neuronal NOS，nNOS），又称I型NOS、NOSL-1、bNOS，主要存在于脑、脊髓和外周非肾上腺素非胆碱（NANC）能神经，当相应神经元需要时，催化产生极微量（picomolar）的NO。 ③诱生型NOS （inducible NOS，iNOS），又称Ⅱ型NOS、NOS-2、macNOS、hepNOS，存在于除神经元外的多种组织中，正常情况下不表达，但在炎症和免疫反应剌激下，iNOS mRNA被诱导表达。 根据NOS表达调节以及精氨酸类似物对其抑制的IC50值，将eNOS和nNOS归为原生型NOS（constitutive NOS，cNOS）。 被内毒素和细胞因子（cytokines）激活的巨噬细胞，以及肝实质细胞、免疫细胞和平滑肌细胞中，炎性细胞因子和内毒素诱导iNOS表达。 必须指出，对NOS的传统分型并不是绝对无误的，因为已有不少实验证实，eNOS的激活可以不依赖Ca2+。iNOS在人支气管上皮细胞有原生型表达。 2. NOS基因和NOS结构 NOS cDNA分子克隆证实至少有3种基因编码NOS家族，即nNOS、iNOS和eNOS。三者之间约有50％左右的同源性。nNOS和eNOS之间同源性更高，约60％。而对于每1种NOS，种属之间的同源性可达80％～94％。 其竣基端1/2侧与细胞色素P-450还原酶相似，同源性约36%，这一部分是相当保守的。 氨基端1/2侧还含有血红素、CaM、四氢蝶呤、L-精氨酸的结合序列，但其定位不是很明确，尤其是四氢蝶呤和L-精氨酸。比较几种NOS的N末端发现，nNOS比其他NOS多出一部分约232个氨基酸，还不清楚此差异的意义。 （三） NO生成的调节 精氨酸/NO通路可被L-精氨酸拟似物及其他化合物抑制，最常用的NOS抑制剂为Nω–单甲基–L–精氨酸（Nω-monomethyl-L-arginine，L-NMMA）。 拟似精氨酸胍基部分的非氨基酸化合物也能抑制NOS，如氨基胍（aminoguanidine），这些抑制剂常被作为NO生物学研究工具药，其中对iNOS有选择性抑制作用的一些药物有临床应用前景（表9-3）。 表9-3常用NOS抑制剂与NO-sGC汇抑制剂 表9-3常用NOS抑制剂与NO-sGC汇抑制剂(续) 表9-3常用NOS抑制剂与NO-sGC汇抑制剂(续) 表9-3常用NOS抑制剂与NO-sGC汇抑制剂(续) 一、NO的灭活 NO可被体内多种物质如超氧阴离子、血红素、各种含铁血红素酶巯基化合物灭活，半衰期仅数秒，故仅限于局部发挥作用。 内源性NOS抑制物及其代谢酶系统 内源性抑制物： 非对称二甲基精氨酸（asymmetric dimethyl arginie，ADMA）和Nω-单甲基-L-精氨酸（L-Nω-nitro-arginine methyl ester ，L-NAME) 内源性抑制物在调节体内NO合成中起关键作用。 代谢酶系统： 蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMT）催化，S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体，催化蛋白或多肽中的精氨酸残基甲基化，最后经蛋白酶水解而产生ADMA。 PRMT I催化产生非对称二甲基精氨酸（ADMA） PRMT II催化产生对称性二甲基精氨酸（SDMA）， SDMA不具抑制NOS生物活性。 代谢酶系统： ADMA经二甲基精氨酸二甲胺水解酶（DDAH）水解成胍氨酸和二甲胺。 图9-2 细胞内NO合成调节系统 二、NO的生物学作用及其机制 NO是具有高度反应性的自由基，在体内广泛存在，为一种细胞信号分子。 （一）作为化学介质调节心血管系统 NO生物学效应主要通过提高环磷鸟苷（cGMP）水平来实现。NO与其靶酶（可溶性鸟苷酸环化酶，sGC）上亚铁血红素的亚铁基结合，sGC