第14章 生物活性分子NO.pdfVIP

生物活性分子NO① 早在100 多年前，NO 就成为硝酸生产的重要中间产物。近50 年来，NO 作为一种空气 污染物已被广泛地研究。同时，人们也早已了解了NO 是植物根部吸收硝酸盐或亚硝酸盐后， 在相关酶作用下生成的中间产物；它又是自然界氮循环中的一个物种。但是，NO 在动物细 胞中的存在却一直到20 世纪80 年代才逐渐被人们所认识，并相继了解了它在人体内起着重 要的生理作用。为此，1992 年，美国Science 杂志称NO 为明星分子。 NO 在常温下为无色气体，每个分子中有 11 个价电子，是奇电子分子，具有顺磁性， 键长为115 pm ，键能为630 kJ·mol-1，键级为2.5 。它是一种极不稳定的生物小分子，微溶 于水（在水中溶解度与O 相当），具有脂溶性，可快速透过生物膜扩散，生物半衰期只有（3 2 ~ 5 ）s。它与O 反应的最终产物为NO ，其与超氧化物以自由基- 自由基结合的方式反应， 2 2 生成氧化能力很强的过亚硝酸阴离子（ONOO－）。NO 还能与金属及结合在蛋白质中的金属 （如血红素中的亚铁）发生配位反应。 1987 年，Moncada 等人用化学方法测定了内皮细胞释放的NO ；1989 年，Snyder 等人 阐明了人体内的NO 是以L －精氨酸（L －Arg ）为底物，通过一氧化氮合成酶（NOS ）催化 生成的。在NO 的生成过程中还要有氧化型黄素腺嘌呤二核甘酸（FAD ）、氧化型黄素单核 苷酸（FMN ）、还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH ）、四氢叶酸（BH ）和 O 4 2 等的参与才能完成。总的反应如图1 所示。 当某些药物进入人体后，通过代谢也可以产生NO 。例如，人们已熟悉的硝酸甘油，这是一 种抗心绞痛和血管扩张剂。这类药物进入体内后，和半胱氨酸或N －乙酰半胱氨酸分子中的 —SH 基反应时能放出NO 。亚硝酸酯类和S—亚硝基硫醇等药物在体内都能释放出NO 。 图1 人体内NO 生成过程的总反应 NO 的生物学作用有多种，现举例说明如下: ● 在心血管系统中的作用 ——NO 在维持血管张力的恒定和调节血压的稳定性中起着 重要作用。NO 作为平衡使者维持体内器官血流量的相对稳定，使血管具有自身调节作用。 能够降低全身平均动脉血压，控制各种血管床的静息压力，增加局部血流，是血压的主要调 节因子。 ● 在免疫系统中的作用 —— 由于NO 可以产生于体内多种细胞，如当体内毒素或 T 细胞激活巨噬细胞和多形核白细胞时，能产生大量的诱导型NOS 和超氧化物阴离子自由基 － (O ) ，从而合成大量的NO 和 H O ，这在杀伤入侵细菌、真菌等微生物和肿瘤细胞、有机 2 2 2 体异物及在炎症损伤方面起着十分重要的作用。 ● 在神经系统中的作用 —— 有关L －Arg →NO 途径在中枢神经系统方面的研究认为， NO 通过扩散，作用于相邻周围神经元 （如突出前神经末梢和星状胶质细胞），再激活乌苷 酸环化酶(GC)，从而提高环磷酸乌苷 （cGMP ）水平而产生生理效应。例如，NO 可诱导与 学习、记忆有关的长时程增强效应。NO 被称为细胞信使分子，它具有的脂溶性是使其在人 体内成为信使分子的可能因素之一。 对生物活性分子NO 的研究已成为生理、生化、病理、毒理、免疫、药物等众多学科的 一个崭新领域。进一步研究NO 的化学，克服有害的一面，利用其有益的一面，将是一个重 要的研究课题。