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发信人: ignorance (孤独一剑), 信区: Science
标  题: 一氧化氮1 
发信站: 紫 丁 香 (Sun Apr 26 15:58:40 1998), 转信

发信人: hotly (小混混Aladdin), 信区: Science 
标　题: 一氧化氮1 
发信站: BBS 水木清华站 (Fri Apr 17 00:22:14 1998) 
 
一、 一氧化氮的生物合成及其生物学作用 
1．一氧化氮的生物合成 
在人体中，NO由一氧化氮合成酶(NOS)以左旋精氨酸 
(L-arginine)、分子氧(O2)、还原型尼克酰胺腺嘌呤 
二核苷酸磷酸(NADPH)为底物，FAD、FMN、血红素、 
四氢叶酸(BH4)以及钙调节蛋白(CaM)为辅基催化合成的 。 
NOS催化合成NO的机制目前还不十分清楚，一般认为它包 
括两个单氧化过程。首先，一分子氧和一分子NADPH和BH4 
反应生成中间产物N-羟基-左旋精氨酸(NHA)，然后在黄素 
酶的参与下NHA继续氧化生成L-胍氨酸和一氧化氮。目前已 
基本证实存在L-arginine~NO通路的组织和细胞有血管内皮 
细胞、血管平滑肌、血小板细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、 
脑细胞、肝细胞Kupffer细胞、非交感非胆碱能神经、肿瘤 
细胞等。 
NOS是NO生物合成的关键因素，它是一种分子量约为150000 
的蛋白质，目前已被纯化或克隆的NOS根据其活性的基本调 
控条件可大致分为原生酶和诱生酶两种类型。原生酶主 
要分布于内皮细胞、血小板和神经系统，溶于细胞质并依赖 
于CaM/Ca2+，引起较少和较短期的NO释放。原生酶诱导下的 
NO释放主要与内皮细胞调节、血小板阻聚和突触传递等要生 
理功能有关；诱生酶也溶于细胞质，目前在平滑肌细胞、肝 
细胞、星形角质细胞、胰腺b细胞和多种癌细胞中都发现了诱 
生酶的存在。诱生酶的活性不依赖于CaM/Ca2+调节，而需要四 
氢生物喋呤(BH4)等辅助因子，诱生型NOS一旦产生，其引起 
的NO释放是长时间和大量的。诱生酶催化下的NO释放主要与 
调节生物免疫反应等功能有关，NO通过与蛋白质金属络合、 
阻止DNA的合成等方式来阻止细胞繁殖并破坏、杀死细胞。 
NOS具有极强的选择性，多种L-arginine的取代产物如： 
NG-monomethyl-L-arginine(L-NMMA)，NG-nitro-L-arginine 
 methyl ester (L-NAME)和NG,NG-dimethyl-L-arginine(asymmetric  
dimethyl-arhinine, ADMA)对于NOS的活性都有抑制作用。 
这种抑制作用普遍作用于原生酶和诱生酶，对二者的作用 
效果并无多大差别。NOS虽然具有极强的选择性，但是部分 
取代的L-arginine可以被催化水解为L-arginine从而被NOS 
作用参与NO的生物合成。 

2．一氧化氮的生物学作用 
关于一氧化氮的生理作用、病理作用以及其在临床上 
潜在的重要应用的研究现在已经成为生物学研究领域 
中最活跃的部分之一。最近几年，关于一氧化氮的生 
物活性与应用的文章潮水般的出现在各种科学杂志上。 
一氧化氮在生物体内的很多器官中(如：血循环系统， 
内分泌系统，肝脏，肾脏，胃，肠，生殖器等)都表现 
出了极重要的生理作用。人们甚至发现从远古时期有机 
体开始就已经依赖一氧化氮完成某些生理功能，例如马 
蹄蟹是一种具有五亿年历史的生物，是一种活的生物标本， 
其体内就依靠L-arg : NO过程来阻止血细胞的聚合。 
一氧化氮的基本生物学作用之一是细胞间信息递质，在大 
多数组织细胞中NO作为信号的传递体通过激活鸟苷酸环化 
酶(GC)来发挥作用。NO合成释放后由于其亲脂性特点在邻 
近的细胞间迅速扩散并与其中含有GC的血红素基团(Heme)结 
合，形成NO-Heme-GC复合物，此为GC的活化形式，激活的GC 
使细胞内cGMP大量产生和堆积，从而发挥其松弛血管平滑肌， 
抑制血小板聚集及中枢神经传导等生理功能 

1) 在血循环系统中的作用 
一氧化氮有强大的松弛血管平滑肌的作用，因此具有 
强大的调节血压的作用。一氧化氮在10~100nmol/L的 
低浓度下就可以发挥其生理作用。 
与传统的认识不同的是，根据最新研究，一氧化氮可 
以通过扩张血管壁而引起阴茎的勃起。类似的，一氧 
化氮可以控制生物体中许多管腔的活动，其中包括食 
道和肠蠕动。 
众所周知，硝酸甘油是治疗心绞痛的药物，但其治疗 
机理多年来都不是很清楚，近年的研究发现，硝酸甘 
油和其它一些有机硝酸盐本身并无活性，它们在体内 
首先被转化为一氧化氮，是一氧化氮促使血管平滑肌 
舒张的。 
在生理状态下，当血管受到血流冲击、灌注压突然升高 
时，一氧化氮作为平衡使者维持其器官血流量相对稳定， 
使血管具有自身调节作用。能够降低全身平均动脉血压， 
控制全身各种血管的静息张力，增加局部血流，因此一氧 
化氮是血压的主要调节因子。 
 
2) 在神经系统中的作用 
1988年Garthwaite首先提出中枢神经系统存在NOS活性， 
目前已知NO不仅是中枢神经系统的信使物质，而且在外周 
神经系统中也具有同样的功能。一氧化氮在神经细胞间起 
着神经递质的作用，据报道，一氧化氮与学习、记忆、睡眠、 
感觉疼痛、精神压抑等神经活动和感觉有关。 
虽然NO在生理条件下的半衰期只有3-5秒左右，使心血管药理 
学家感到遗憾，但由于NO能迅速在细胞间扩散且神经传递的路 
径又很短，因此对神经学家来说NO的半衰期与其它经典递质 
相比仍然是较长的，NO仍被认为是一种慢突触传递介质。 
其生物学意义可能与脑细胞的发育、脑细胞的学习和记忆 
过程、后脑垂体激素如血管加压素和催产素的分泌、保护 
脑细胞避免毒物的攻击及脑缺血时调整脑血供应等有关。 
在外周神经系统中也存在L-arginine?NO途径。NO被认为 
是非胆碱能、非肾上腺能神经的递质或介质，参与痛觉传 
入与感觉传递过程。另据报道，NO在胃肠神经介导胃肠 
平滑肌松弛中起着重要的中介作用，在胃肠间神经从中， 
NOS和血管活性肠肽共存并能引起非肾上腺素能非胆碱能(NANC) 
舒张。NO作为NANC神经元递质，在泌尿生殖系统中起着重要作用， 
成为排尿节制等生理功能的调节物质。 
现已证明在人体内广泛存在着以NO为递质的神经系统，它与肾 
上腺素能、胆碱能神经和肽类神经一样重要。若其功能异常就 
可能引起一系列疾病。 
 
3) 在免疫系统中的作用和NO的细胞毒性作用 
有证据表明NO具有免疫功能，其细胞毒性作用是非特异性 
宿主防御反应的组成部分。机体可以利用分泌的一氧化氮 
来杀死入侵的病毒、细菌、寄生物以及癌细胞。 
研究结果表明，NO可产生于人体内的多种细胞。人体免疫 
系统的重要成员巨噬细胞、成纤维细胞都可释放NO来杀死 
外来的病原体，肝细胞也有类似作用。巨噬细胞对细菌生 
长的抑制作用有赖于L-arginine，目前认为，经激活的巨 
噬细胞释放的NO可以通过抑制靶细胞线粒体中三羧酸循环、 
电子传递和细胞DNA合成等途径，发挥杀伤靶细胞的效应； 
癌细胞在g-干扰素、肿瘤坏死因子等诱导下释放NO并在NO的 
作用下停止繁殖；细胞因子介导的对疟疾病原体的杀伤作用 
与血浆中的NO水平有关。 
另外，一氧化氮在免疫系统中还发挥着细胞间信息传递的作 
用，如巨噬细胞对脾T-细胞分裂的抑制作用就是NO依赖性的。 
免疫反应所产生的一氧化氮对邻近的组织和能够产生NOS的细 
胞也有毒性作用。例如在脑细胞中，一氧化氮的少量释放可作 
为信使物质传递信息，而大量释放时又可杀死脑细胞。一些与 
免疫系统有关的局部或系统组织损伤，血管和淋巴管的异样扩 
张及通透性等，都可能与一氧化氮的局部含量有着密切关系。 
然而，令人奇怪的是释放大量一氧化氮的神经细胞本身却不受 
其害，一氧化氮的这一选择性神经毒性作用在某些病理过程中 
具有重要意义。 
病理情况下，由一氧化氮所造成的生物毒性作用可能与下列两 
个因素有关： 
[1] 一氧化氮能与生物系统中产生的超氧阴离子相互作用生成 
强氧化性物质过氧亚硝基化合物(图三)，它是一种自由基并且 
足够稳定可扩散到其它细胞造成显著的细胞损伤； 
 
2] 一氧化氮可引起核酸的硝基化反应从而使DNA断裂， 
因此一氧化氮的慢性病理性合成可能是一个致癌性的细 
胞转化危险因素。 
 
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                        Oh, I believe in yesterday !                 

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