【7.2.4】一氧化氮系统(Nitric oxide system)
O是一种性质活泼、具有毒性的小分子气体，其化学本质是自由基，早在1772 年就由 Joseph Priestly发现。它在体内居然能够作为细胞之间的信号分子，这的确出乎人们的意料。Ferid Murad在1977年发现，NO气泡通过含有鸟苷酸环化酶的组织，可导致组织内cGMP水平的升高，而硝化甘油也能产生相同的效果，由此他推测硝化甘油在体内能够释放出NO。1980年Robert F. Furchgott发现，血管内皮细胞在乙酰胆碱的作用下，能产生一种促进血管松弛的因子（endothelium-derived relaxation factor，EDRF），但他并不能确定EDRF的化学本质；1986年Louis Ignarro也发现，血红蛋白接触到受刺激的内皮细胞产生的EDRF，与接触到NO以后发生的光谱迁移完全相同，这就证明了EDRF就是NO。
一、一氧化氮(Nitric oxide)
NO在体内可介导多种生理功能，特别可在心血管系统、中枢和周围神经系统以及宿主防卫等系统中发挥重要作用，并可能参与多种疾病的发生过程。
- NO只能在局部起作用，其半衰期很短(Nitricoxideactsasaparacrine signal -only affects local area)
- 半衰期为1-5秒( Half-time is 1-5 seconds)
- 在体内，NO由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）催化产生，其主要前体是L-Arg。
- NO的功能有(NOhasrolesin):
- 扩张血管(vasodilation of blood vessels)
- 作为自由基可杀死病原体和肿瘤killing of pathogens and tumours as free-radicals)
二、NO与血管扩张(NO and vasodilation)
- NO是已知最强的血管扩张剂(NO most potent vasodilator known)
- 乙酰胆碱、肾上腺素、舒缓激肽和γ-氨基丁酸作为第一信使可刺激血管内 皮细胞产生NO，NO可视为这些激素的第二信使(NO is produced by endothelial cells following activation by acetylcholine, adrenalin, bradykinin and γ-GABA then regarded as their second messenger)
- NO从血管内皮细胞扩散到平滑肌细胞(passesfromendothelialcellsto smooth muscles)
- NO在平滑肌细胞则作为第一信使，产生第二信使cGMP和Ca2+ (NO acts as 1st messenger in smooth muscle cells and cGMP, Ca2+acts as 2nd messenger)
- 硝化甘油是治疗心脏病和埂塞的特效药，因为它在体内释放出 NO(Nitroglycerin is a powerful drug for heart attack and angina because it can release NO in the body)
NO的反应性极强，在体内可参与许多反应，很容易通过细胞膜扩散到临近的细胞，对临近细胞产生作用。在巨噬细胞和亲核细胞中，它能与O2-（超氧阴离子）结合形成毒性更强的超氧亚硝酸（OONO-），超氧亚硝酸可迅速分解成高度反应性的自由基OH·和NO2，自由基OH·可用来杀死被吞噬进来的细菌；血管内皮细胞合成的NO，或者与平滑肌接头的神经细胞合成的NO，很容易扩散到在临近的平滑肌细胞中，并激活一种可溶性的GC，产生cGMP，cGMP再激活PKG的活性，PKG最终可以导致平滑肌的松弛。
硝化甘油可用来治疗心脏病，原因就是它在体内可转变为NO。NO是最强劲的血管扩张剂，它在合成以后，通过自由扩散经间隙连接，从内皮细胞进入平滑肌。在这里，NO为平滑肌的第一信使，进入平滑肌细胞后激活GC，产生cGMP。cGMP 作为第二信使激活内质网膜上的钙泵，并降低细胞质基质自由Ca2+的浓度，而Ca2+ 的浓度下降使收缩的肌动蛋白丝/肌球蛋白滑动分开，从而使平滑肌松弛，血管扩张。
参考资料
- 南京大学 杨荣武老师 《结构生物学》课件
