Mici detalii - Oxidul de azot

Oxidul de azot sau oxidul nitric (NO+, "prezentat simplu" în această postare ca NO) este o moleculă simplă heterodiatomică, recunoscută recent (în 1980 s-a relatat că există un factor de relaxare, ce produce vasodilataţie, derivat din endoteliu - produs al celulei endoteliale - denumit EDRF, şi care s-a dovedit a fi NO), cu multiple şi variate efecte în biologia umană. NO este produs de multe tipuri de celule şi exercită variate efecte biologice.

El este sintetizat de o familie de enzime cunoscute ca sintetazele oxidului nitric (NOS), fiind identificate trei enzime distincte, dintre care două se numesc după tipul de celulă din care au fost pentru prima dată clonate: 1. NOS neuronală (nNOS, Nos1 produs genetic), 2. NOS indestructibilă (iNOS, Nos2 produs genetic), existent în monocite/ macrofage, celule musculare netede, celule endoteliale microvasculare, fibroblaşti, miocite cardiace, hepatocite şi megakariocite şi 3. NOS endotelial (eNOS, Nos3 produs genetic). Fiind un radical liber, NO intră în reacţii de adiţie, de substituţie, reacţii redox şi reacţii de scurtare a catenei, care reprezintă baza moleculară necesară efectelor lui biologice.

NO reacţionează cu fierul legat de grupul hem al hemoglobinei, pentru a forma un compus nitrolizat. Reacţia cu gruparea hem proteică a guanilil ciclazei activează enzima (reacţia cu gruparea hem a hemoglobinei blochează NO, făcându-l inactiv din punct de vedere biologic, şi converteşte fierul din hemoglobină din stadiu feros în stadiu feric - reacţia cu gruparea hem proteică a citocromilor decuplează fosforilarea oxidativă).

Din punct de vedere al efectelor fiziologice, NO este implicat într-o mare varietate de astfel de efecte. Principala reacţie a NO în cadrul sistemului cardiovascular este cea a NO cu grupare hem a guanililciclazei, cu activarea acesteia. În celulele musculare netede, creşterea GMP ciclic (guanozin 5' monofosfat) duce la activarea proteinlinazei miozinei cu lanţ uşor. Forma fosforilată a acestei enzime are o afinitate redusă pentru complexul calciu-calmodulină şi este mai puţin eficientă în fosforilarea lanţurilor uşoare de miozină. Incapacitatea fosforilării lanţurilor uşoare reglatoare ale miozinei stabilizează forma inactivă a enzimei şi reduce contracţia  musculaturii netede, scăzând astfel tonusul vascular.

Creşterea mediată de agonist a calciului celulei endoteliale activează eNOS. În plus, vasodilataţia mediată de fluxul sanguin în timpul efortului fizic este dependentă parţial de creşterea calciului din celula endotelială, sensibilă la fluxul sangvin, ceea ce duce la creşterea activităţii eNOS. Efecte similare au loc în celulele musculare netede ale altor organe. NO relaxează musculatura netedă gastrointestinală, scăzând motilitatea, relaxând sfincterul Oddi şi sfincterul esofagian inferior. NO inhalat poate provoca relaxarea musculaturii bronşice şi NO produs endogen poate contribui la menţinerea tonusului bazal bronşic şi al arterei pulmonare.

Alte efecte ale eNOS sunt: menţinerea integrităţi vasculare, alterarea adeziunii endoteliale a leucocitelor şi inhibarea proliferării şi migrării celulelor musculare netede. Oxidul nitric endotelial are, de asemenea, un rol important în hemostază, contribuind la inhibarea funcţiilor plachetare. Producţia bazală de NO de către eNOS inhibă atât adeziunea, cât şi agregarea plachetară la nivel vascular. Proprietatea NO de inhibare a adeziunii plachetare nu este întâlnită şi la prostaciclină, celălalt produs antiplachetar principal al endoteliului.

Oxidul nitric endotelial este un factor determinant al fluxului sanguin cerebral. nNOS din neuroni şi celulele gliale contribuie la reglarea tonului vascular cerebral şi la procesele de învăţare şi memorizare, prin implicarea sa în potenţarea pe termen lung la nivelul sistemului nervos central. NO se comportă ca un neurotransmiţător al neuronilor nonadrenergici, noncolinergici, participând astfel la reglarea contractilităţii miocardice, a frecvenţei cardiace, a motilităţii gastrointestinale, a tonusului arborelui bronşic şi a funcţiei erectile sexuale.

Producerea de iNOS în macrofage, limfocite şi neutrofile are un rol determinant în răspunsul imunologic şi inflamator. Efectele bactericide, fungicide, antivirale, antiparazitare şi tumorocide ale macrofagelor sunt determinate, în parte, de producerea masivă de NO de către iNOS. NO limitează, de asemenea, proliferarea limfocitară şi atenuează răspunsul imun alogenic. Dat fiind varietatea mare a tipurilor de celule nonimune capabile să formeze iNOS, se crede că NO produs de această izoenzimă (iNOS) este implicat în imunitatea nespecifică, în special la nivel pulmonar şi hepatic. Printr-un mecanism similar, NO produs de iNOS poate fi implicat şi în apoptoza diverselor celule.

Să "discutăm" puţin şi despre efectele fiziopatologice ale NO. Se consideră că atât deficitul, cât şi excesul de NO sunt implicate în diferite stări fiziopatologice. NO este un determinant important al tonusului bazal vascular şi un deficit de NO este asociat cu hipertensiune, aşa cum a fost arătat pe un model murin de inactivare a genei Nos3 prin recombinare omoloagă. Totuşi, studiile genetice nu au putut demonstra o asociere între locusul Nos3 şi hipertensiunea arterială esenţială, existând doar o legătură clară între locusul Nos2 şi hipertensiunea sensibilă la sare (NaCl - clorura de sodiu/ natriu). De asemenea, asigurarea L-argininei în dietă corectează răspunsul hipertensiv la sarea din dietă. În insuficienţa renală cronică, concentraţia plasmatică a dietilargininei, un derivat natural al L-argininei, este crescută şi inhibă competitiv activitatea enzimei ce stimulează sinteza NO, posibil contribuind astfel la hipertensiunea din insuficienţa renală cronică.

Bolile care favorizează ateroscleroza, ca de exemplu, hipertensiunea, hiperlipidemia, fumatul şi diabetul zaharat, sunt toate asociate cu o funcţie endotelială anormală, una dintre manifestările acesteia fiind deficitul de NO bioactiv. Acest deficit, care este reprezentat fie de scăderea sintezei de NO, fie de inactivarea sa de către radicalii liberi ai oxigenului, este asociat cu creşterea tonusului vascular, reducerea activităţii antitrobice, scăderea acţiunii antiproliferative, creşterea permeabilităţii endoteliale şi susceptibilitate mărită la oxidare a lipoproteinelor cu densitate moleculară mică. Toate aceste interacţiuni corelate pot favoriza ateroscleroza şi complicaţiile sale.

Exprimarea iNOS survine în câteva stări patologice, cea mai proeminentă fiind sepsisul bacterial. Stimularea Nos2 este iniţiată de endotoxine şi citokine, iar producerea NO în aceste condiţii este responsabilă de hipotensiunea stărilor de şoc septic şi contribuie la diateza hemoragică din şocul septic prin inhibarea marcată a funcţiilor plachetare. Depresia miocardică asociată septic poate fi explicată în parte de inhibarea de către NO a contractilităţii miocardului. Mediul bogat în citokine ce însoţeşte leziunile de reperfuzie post-ischemică poate, de asemenea, contribui la creşterea sintezei oxidului nitric, prin stimularea expresiei iNOS, ceea ce poate explica depresia miocardică ce urmează trombolizei coronare eficiente şi revascularizării.

Un deficit al neuronilor ce sintetizează NO la nivelul tractului gastrointestinal este considerat a fi responsabil de unele anomalii ale motilităţii gastrointestinale, ca de exemplu, în boala Hirschsprung, acalazia şi pseudo-obstrucţia cronică intestinală. Se crede de asemenea că, NO are un rol important în citoprotecţia gastrică, posibil prin creşterea fluxului sanguin în mucoasa gastrică şi prin modularea funcţiei epiteliului gastric. Producerea crescută de NO datorată inducerii de Nos2 în hepatocite, fibroblaşti şi celule endoteliale pare a fi la baza stării circulatorii hiperdinamice din ciroza Laennec.

De asemenea, tot NO produs în hepatocite are rolul de a apăra aceste celule împotriva diferitelor toxine hepatice, inclusiv etanol şi acetaminofen. NO inhibă sinteza proteică hepatocitară la nivel posttranslaţional, câteva enzime mitocondriale implicate în transportul de electroni, printre care cis-aconitaza, NABH-ubiquinon şi oxireductaza, succinat-ubiquinon oxidoreductaza. De asemenea, inhibă gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza hepatică influenţând astfel metabolismul glucozei. După expunerea la o toxină hepatică oxidantă, oxidul nitric previne consumul de echivalenţi reducători celulari (glutation redus). Aceste efecte ale NO asupra funcţiei hepatice sugerează că efectul hepatoprotector se datorează reducerii activităţii metabolice celulare, ceea ce conservă depozitele de energie.

Citotoxicitatea datorată NO pare a fi importantă în SNC. După lezarea neuronală este eliberată o cantitate mare de L-glutamat, ce determină neurotoxicitate prin activarea receptorilor N-metil-D-aspartat, cu creşterea consecutivă a activităţii nNOS. În timp ce neuroni ce conţin nNOS sunt rezidenţi la efectul citotoxic al stimulării receptorilor, oxidul nitric elaborat de aceştia este responsabil de citotoxicitatea asupra neuronilor adiacenţi. Interesant este că NO poate fi şi citoprotector în SNC, efect ce depinde de statusul redox molecular: NO reacţionează cu receptorul pentru N-metil-D-aspartat, limitând astfel intrarea excesivă a Ca2+ în celulă şi, astfel, citotoxicitatea.

Deficitul în producerea NO de către celulele endoteliale în disfuncţiile endoteliale sau după angioplastia percutană, poate facilita răspunsul proliferativ al celulelor musculare netede. În plus, creşterea NO poate contribui la mecanismele citotoxice din boala gazdei contra grefei şi respingerea transplantului. Efectele citoprotective şi citotoxice ale NO sunt importante şi contrastante (echilibrul dintre ele este determinat de concentraţia locală de NO în organul respectiv, de posibilitatea altor radicali liberi de a reacţiona cu NO pentru a forma alţi compuşi oxidanţi, ca şi O2+ care reacţionează cu NO+ pentru a forma OONO-, şi de susceptibilitatea celulei sau organului respectiv la efectele toxice ale stresului oxidant).

Am ajuns, astfel, la implicaţiile terapeutice. Manipularea terapeutică a concentraţiei de NO (stimulând sau inhibând sinteza lui) are efecte importante în multe situaţii clinice. De peste 100 de ani, medicamentele înrudite cu NO (nitraţii vasodilatatori) au fost folosite pentru a obţine acid nitric exogen în boala coronariană. Aceşti agenţi, incluzând nitroglicerina, isosorbid monocitratul şi dinitratul şi nitroprusiatul, au rol dilatator şi inhibă agregarea plachetară şi sunt metabolizaţi la NO (sau NO+), determinând astfel aceste efecte. Inhibarea iNOS poate fi folosită pentru a restabili presiunea arterială normală în condiţiile şocului septic (totuşi, riscul trombozei plachetare intravasculare este crescut prin acest mecanism).

De remarcat că, glucocorticoizii inhibă transcripţia Nos2, ceea ce explică, în parte, efectul lor protector în sindroamele septice. Datorită importanţei NO în funcţia erectilă, donori de NO pot fi folosiţi în tratamentul impotenţei erectile. Date recente au demonstrat că NO creşte afinitatea eritrocitelor în seceră pentru oxigen, sugerând un potenţial rol al NO inhalat în tratamentul siclemiei. Dată fiind selectivitatea relativă a NO inhalat pentru ţesutul pulmonar, acest gaz poate fi folosit, la concentraţiile de 10-40 ppm, în tratamentul hipertensiunii pulmonare persistente la nou-născuţi, al vasoconstricţiei pulmonare asociată herniei diafragmatice congenitale, al hipertensiunii pulmonare primare, al edemului pulmonar de înaltă altitudine şi al sindromului de detresă respiratorie a adultului.

Concentraţiile mai mari ar putea fi toxice, datorită reacţiei dintre NO şi oxigen, care produce NO2. NO poate fi de asemenea util pentru inhibarea răspunsului proliferativ care urmează leziunilor vasculare. Eliberarea locală de donori NO cu efect prelungit sau terapia genică cu Nos2 sau Nos2 limitează proliferarea musculaturii netede vasculare ce apare în urma denudării endoteliului vascular, ceea ce sugerează posibilitatea unor tratamente utile pentru limitarea restenozării arteriale postangioplastie. În ciuda simplităţii moleculei NO, efectele sale biologice, patobiologice şi terapeutice sunt complexe. Înţelegerea rolului biologic al moleculei şi efectelor sale terapeutice este de abia la început şi doar o mai bună cunoaştere a efectelor specifice, toxice şi terapeutice a NO în diferite organe şi a mecanismelor prin care acţiunile NO pot fi inhibate sau stimulate poate duce în viitor la utilizarea deplină a potenţialului terapeutic al moleculei.

Dragoste, Recunoştinţă şi Înţelegere!!! În faţa Divinităţii Supreme (Dumnezeirii, Puterii Sfinte, Sfântului Duh, etc.) noi am cerut împlinirea. Şi, atunci, în faţa noastră, a apărut un Drum, cerut de noi, la care să putem face faţă, şi, astfel, diferit de la om la om (de la suflet la suflet). La capătul acestui Drum este examenul cel mare, cel dinaintea saltului către lumile superioare.

Şi, parcurgând acest Drum, nu avem decât două ţeluri (obiective): “A acumula cunoaştere” (şi a o Înţelege) şi “A face Bine” (orice “atingem” să îl lăsăm mai bun, mai bine, decât l-am găsit dăruind Dragoste şi Recunoştinţă “la pătrat”).

Prima “obligaţie” (autoasumată) nu poate fi îndeplinită într-o singură viaţă (trecere prin ciclu material), ca într-o clasă de şcoală. Modul în care absolvim aceste clase (acumulând cunoaşterea necesară absolvirii) depinde numai şi numai de noi, aşa cum totul depinde şi de numărul de “reîntoarceri” în alte vieţi ulterioare, în ceea ce priveşte “a face bine”. În toate aceste treceri, căile noastre sunt nenumărate, iar fiecare din noi avem bine definită calea din faţa noastră.

Problema este de a afla calea (drumul) din faţa noastră, propusă de noi înşine şi, astfel, pusă de El în calea noastră. Suntem cumva puşi în situaţia unui şofer (conducător auto, moto, de atelaj, etc.), "plasat" într-un loc plăcut, bine ales, care caută intrarea pe o autostradă unde are o bandă a lui de circulaţie (numai şi numai a lui), către un oraş necunoscut, dar uşor de recunoscut, şi fără a avea habar (sau hartă) cum să ajungă acolo. În plus, pentru a nu trişa, acest drum este asemenea unui drum în noapte în care nu avem cum să vedem mai departe decât luminează farurile (cunoştinţele noastre). Şi, astfel, din 100 în 100 de metri (sau mai puţin, sau mai mult, depinde de “lumina fiecăruia”) noi trebuie să mergem înainte în căutările noastre pentru a ajunge în oraşul ce se constituie a fi destinaţia noastră (de unde, bineînţeles, va începe un nou drum, superior, ce va fi “pornit” numai şi numai cu voia noastră, în urma alegerii noastre).

Dorin, Merticaru