1998年诺贝尔医学和生理学奖 NO是体内重要的信号分子
一氧化氮生物系统及其药理学作用
Endothelium-derived relaxing factor－ NO 内皮衍生舒张因子－一氧化氮（NO）
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EDRF (endothelium－derived relaxing factor)
• 由此佛契哥特推测内皮细胞在Ach的作用下产 生了一种新的信使分子，这种信使分子作用于 平滑肌细胞，使血管平滑肌细胞舒张，从而扩 张血管，佛契哥特将这种未知的信使分子命名 为内皮衍生舒张因子(endothelium－derived relaxing factor, EDRF)。
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◆长期研究亚硝基化合物药理作用的伊格纳罗教授与佛 契哥特教授合作，针对EDRF的药理作用以及化学本质 进行了一系列实验，发现EDRF与NO及许多亚硝基化 合物一样能够激活可溶性鸟苷酸环化酶(soluble guanylate cyclase, sGC)、增加组织中的cGMP水平。
◆伊格纳罗教授与佛契哥特教授在1986年作出了大胆的 推测：EDRF是NO或与NO密切相关的某种(某类)化合 物。
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro
佛契哥特
伊格纳罗
Ferid Murad 慕拉德
获奖理由：发现NO是心血管系统的重要信号分子
评审团表示：“这是首度发现一种气体可在人体中
成为信号分子。”
பைடு நூலகம்
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• 2005年8月，著名小品演员高秀敏在长春家中去 世，死因为突发性心脏病；2006年12月，著名相 声艺术大师马季在北京家中突发心脏病去世； 2007年6月23日，59岁的相声大师侯耀文心脏病 突发，猝然辞世……心脏病，已成为威胁现代中
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一氧化氮生理功能的发现过程
◆自七十年代起，美国弗吉尼亚大学的慕拉德教授及合作 者系统研究了硝酸甘油及其它具有扩张血管活性的有机 硝酸酯的药理作用。 发现这类有机硝酸酯具有一个共同点：
01-拓展资源：人体的健康信使-NO
人体的健康信使——NO众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，同时，它还是光化学污染的主要成分。
但是这种简单常见的气体小分子在生物体内却是一种重要的新型生物信使分子，1992年被美国Science杂志评选为明星分子，被称为目前人类已知的“最迷人的分子”。
NO是一种极不稳定的生物自由基，分子小，结构简单，常温下为气体，微溶于水，具有脂溶性，可快速透过生物膜扩散，并在心、脑血管调节、神经、免疫调节等方面有着十分重要的生物学作用。
因此，受到人们的普遍重视。
1998年，三位科学家弗奇戈特、伊格纳罗与穆拉德被授予诺贝尔生理医学奖。
弗奇戈特和伊格纳罗发现了一氧化氮作为信号分子在心血管系统中的作用；穆拉德发现并论证了硝酸甘油及相关药物如何通过释放一氧化氮使身体健康，并对身体产生积极的作用。
一氧化氮是一种脂溶性的气体小分子，可以穿透任何细胞，到达任何组织，使信息从人体某一部分，传到其他部分，行使着传输信号的功能。
一氧化氮可以快速渗透出细胞膜向下扩散，进入并作用于平滑肌细胞，使其松弛，扩张血管，最终导致血压的下降。
同时也会很快渗透出细胞膜向上扩散进入血液中的血小板细胞，使血小板活性降低，抑制其凝集和向血管内皮的粘附，从而防止血栓的形成，防止动脉粥样硬化的发生。
一氧化氮携带一个未配对电子，从生化角度来讲，是一种自由基气体，在体内极不稳定，很容易和其它游离自由基结合并产生反应，在对抗自由基、对抗炎症损伤以及微生物入侵方面也有着十分重要的作用。
因此说一氧化氮是人体内不可缺少的“健康信使”，是人体健康的重要元素。
经过不断的研究，科学家发现一氧化氮在人体中越来越多的重要功能：1．维护心血管的畅通，放松动脉，防止高血压。
2．防止凝血，减少冠心病和中风。
3．增加脑血血流，增加记忆力。
4．提高性功能。
5．帮助调节胰岛素分泌，预防糖尿病。
6．对抗炎症及微生物入侵。
一氧化氮被发现广泛分布于生物体内各组织中，特别是神经组织中。
NO作为信号分子的发现史
NO是体内重要的信号分子的发现史及作用机制11生物科学A班陆韵玲115508030321998年诺贝尔医学或生理学奖的获得者是佛奇哥特Robert F.Furchgott，伊格纳罗Louis J. Ignarro以及慕拉德Ferid Murad。
他们是“NO是体内重要的信号分子”的发现者，正因为这三位美国科学家，打开了气体分子能作为体内信息传播分子的大门。
以下是NO作为体内气体信号分子的发现史：最先发现NO具有信息传导功能的人是在美国布鲁克林南方卫生科学中心的佛奇哥特。
1953年，弗奇戈特使用离体血管条（helical strip ）实验研究了肾上腺素、去甲肾上腺素、亚硝酸钠和乙酰胆碱等对动脉条的生理作用。
但在当时的实验中存在一个令人困惑不解的现象：给整体动物静注ACh 引起血管舒张效应，而ACh 对离体血管条标本产生收缩作用而不是舒张作用？当时被称之为“Furcthgot悖论”。
直到1978年，还是在Furchgott的实验室，一次偶然的事件才使这一矛盾得以澄清。
该事件源于一次错误实验操作：该实验室一名叫David的技术员未按原定实验步骤，“ 错误” 地将carbachol（拟胆碱药，ACh类似物）加到由去甲肾上腺素预收缩的血管环标本中，结果发现其并没有使兔主动脉环收缩，相反却使其舒张。
弗奇戈特没有放过这种反常的现象，他用Ach对内表皮完整的血管进行刺激，结果发现，血管舒张。
从而弗奇戈特推测Ach实际上是作用于血管内表皮细胞使其产生新的信使分子(弗奇戈特称之为EDRF)从而使血管平滑肌舒张进而导致血管舒张。
相同条件下↗扩张Ach→【血管】→没明显作用？↘收缩研究Ach→血管内表皮完整→血管扩张推测Ach→血管内皮细胞→新信使分子→血管平滑肌舒张→血管舒张（EDRF）弗奇戈特研究过程在弗奇戈特的基础上，伊格纳罗分别从不同的侧面证明了EDRF就是NO分子。
首先，一系列研究结果提示EDRF和NO的生物学性质相似。
一氧化氮的发现(自然辩证法案例)
NO的发现1998年10月12日，罗伯特·佛奇戈特等三名美国科学家，被瑞典卡罗林斯卡医学院授予1998年度诺贝尔生理学或医学奖。
这项生理学或医学界最高荣誉之所以授予这三位科学家，因为他们发现了一氧化氮（ＮＯ）是心血管调节血压和血流的信号分子，并奠定了一个全新概念的生物系统信号转导原理：一个细胞产生的气体信号可透过细胞膜调节另一个细胞的功能。
1980年佛奇戈特确立了血管扩张是由于血管内皮细胞释放一种能使平滑肌松弛的未知分子。
他的独创性实验促使人们不断研究和寻觅这一分子。
佛奇戈特等科学的研究证实，NO是心血管系统最关键的信号分子。
除此之外，它还是神经系统的信号分子、抗感染的武器、血压的调节因子和血流进入各种器官的守门人。
ＮＯ是什么？从前人们对此问题的答案是：ＮO是一种大气污染物，是汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体,破可坏臭氧层导致酸雨、至致癌，甚它还曾作为化学毒剂应用于战争。
Ｎ０这种氮气燃烧后产生的最常见、简单的空气污染物,怎么会在哺乳动物和高等动物体内起着如此重要的作用，简直让普通人难于理解。
那么何以如此简单而又广泛分布的ＮＯ长期未被发现？其关键原因之一是Ｎ０生物半衰期很短（约３～５ｓ），极易与体内其它自由基等反应而被清除；再者，Ｎ０这一无机分子也许太简单而被那些似乎总在寻找更为复杂的生物分子的科学家忽略了。
此外，ＮＯ性质独特，作用方式不同于经典生物其活性物质或神经递质，神经系统中ＮＯ既不储存于末梢突触囊泡中，也不以胞吐方式释放，是靠其脂溶性在细胞内、细胞间游离，通过化学自由基反应发挥作用并灭活。
但Ｎ０的发现绝非偶然，其客观上被应用和研究的历史实际上已长达一个多世纪。
ＮO发现的经历1953年Ｆuｒcｈgｏtｔ士发表了首篇ＡＣｈ和组胺致兔离体血管条收缩的论文。
这与当时公认的给整体动物静注ＡＣｈ或组胺引起血管舒张效应的观点恰恰相反。
但他当时坚持自己的实验重复性良好，且观察无误。
在1962年，有一个叫Ｊｅl ｌifｅ的医生曾发现并报道在血清素预收缩的血管环上。
1998年诺贝尔生理医学奖汇总
NO在心血管中信息傳導作用的發現
組員名單：B9602051 陳右霖 B9602056 陳建廷 B9602069 黃雲珮 B9602078 廖晉億 B9602095 鍾少煒
報告大綱
一． 得獎人實驗 二． NO在血管內皮作用機制 三． NO的應用 四． 總結
得獎者研究實驗
Ferid Murad
誘發式 (inducible)---iNOS 不需要鈣離子和調鈣蛋白， 細胞素可直接誘發 iNOS 產 生催化作用。
機制概述
1.
2.
3.
NOS= Nitric Oxide Synthase cGMP= cyclic GMP GC= Guanylyl Cyclase
NO活化GC (Guanylyl Cyclase) - 1
結果：
結論：心血管內皮產生一種信息分子使與其接觸的平滑 肌舒張。將此成分不明的分子命名為EDRF (Endothelium-derived Relaxing Factor，內皮衍 生舒張因子)
Louise J. Ignarro- EDRF真實身分的確認
研究背景： 1. 產生NO的藥物在血管平滑
肌的作用機制及效果 2. EDRF的作用機制研究
製造出NO的 一氧化氮合
地方
成酶的種類
功能
血管內皮
eNOS (原發式)
1使血管平滑肌細胞放鬆
照片來源：
發現： NO的訊息傳遞機制與EDRF相同，效果也一樣 認為兩者其實是相同的化學物質
證明假說的實驗─吸收光譜偏移
已知實驗： NO結合血紅素(hemoglobin)的吸收光譜分析
→光譜偏移
衍伸實驗：
將EDRF與進行相同吸收光譜實驗
一氧化氮
生命科学的明星——NO对于一氧化氮，相信大家早有耳闻。
长期以来，一氧化氮在生命科学中一直没有引起诸位的关注，直到20世纪80年代末，科学家才发现，它在各种生化过程中起着关键的作用，具有神奇的生理调节功能。
因此它得以在生命科学前沿领域大放异彩。
●1980年代一氧化氮在生物学上的重要地位被发现以来，出现超越万份以上的研究论文。
●1992年一氧化氮被科学杂志推举为"本年度明星分子"。
●1998年一氧化氮的研究更获得了诺贝尔生理医学奖的殊荣。
\1998年诺贝尔的生理医学奖项颁给R.F.福尔荷格特(Robert F. Furchgott 1916-)、L.J.依格那罗(Louis J. Ignarro 1941-)、和(Ferid Murad 1936-)三位美国科学家，为了奖励他们在一氧化氮方面的研究。
他们发现一氧化氮是一种气体，在人体内扮演着传递重要讯息和调节细胞功能的角色。
这个震惊各界具有革命性的发现证实一氧化氮是一种讯号分子帮助体内促进血液循环流通，而此种启示是人类前所未有的新发现。
一氧化氮的基本性质一氧化氮——氮氧化合物，化学式NO，分子量30，氮的化合价为+2。
它是一种无色无味的气体，有一定的毒性，密度比空气密度大，在常温下不易溶于水，在液态或固态时显蓝色，一氧化氮自身不燃烧也不支持燃烧。
由于一氧化氮带有自由基，这使它的化学性质非常活泼。
一氧化氮与氧气关系亲密，在空气中容易被其氧化生成具有腐蚀性的二氧化氮（2NO+O2=2NO2 ），一氧化氮与氧气、水反应会生成硝酸（4NO+3O2+2H2O=4HNO3），一氧化氮还会与二氧化氮、碱溶液反应生成亚硝酸盐（NO+NO2+2NaOH=2NaNO2）这是工业上制取硝酸，吸收尾气的方法。
在实验室中一氧化氮可以采用还原稀硝酸，硝酸盐，或亚硝酸盐的方法得到（如：8HNO3 + 3Cu = 3Cu2(NO3)2 + 2NO + 4H2O 2NaNO2 + 2NaI + 4H2SO4 = 4NaHSO4 + I2 +2NO +2 H2O ）。
1998年诺贝尔医学和生理学奖 NO是体内重要的信号分子
获奖人Βιβλιοθήκη 弗奇戈特、伊格纳罗、穆拉德（从左到右）
伊格纳罗（ 伊格纳罗（Louis Ignarro） Ignarro）
两年后，新奥尔良图兰大学的伊格 纳罗（Louis Ignarro）发现血管附近 的 NO气体可引发松弛反应 气体可引发松弛反应； 气体可引发松弛反应 证明EDRF即NO 即
弗奇戈特（Robert Furchgott） 弗奇戈特（ Furchgott）
获奖者
1990年代人们广泛认为，发现EDRF和 NO是体内重要信使的人，应该得诺贝尔 奖。在众多名字中，伊格纳罗、蒙达卡、 穆拉德和弗奇戈特被普遍看好。 不出所料，1998年12月10日，在诺 贝尔逝世百年之际，由他设立的诺贝尔 生理学和医学奖被授予了弗奇戈特、伊 格纳罗和穆拉德。
NO 是体内重要的信号分子的意义
活 跃 与 竞 争 的 学 术 思 想 果 结 验 实 重
尊 研 思 路
科
实 验 启 示
（完）
谢谢观看
穆拉德（ Murad） 穆拉德（Ferid Murad）
穆拉德研究cGMP。设法从cGMP产物中分离出一种与之 类似的蛋白质——鸟苷氧基环化（GC）。意外证实 NO GC和松弛平滑肌 和松弛平滑肌。 可活化 GC和松弛平滑肌 操作发现： 1、细胞膜中的GC与悬浮在细胞内部的GC不同。 2、为检测这两种分离出来的GC，加入一些化学物 质，除去某些可能影响cGMP产物的杂蛋白，发现有些 物质能活化GC，使GC生产出更多cGMP。 3、把这些物质加入到气管、肠等不同组织，发现 不但能活化GC，还使这些组织的平滑肌松弛。 纵上发现， 纵上发现，包括硝化甘油在内的一些已知血管松 弛剂也能活化GC 活化GC是这些物质的共性， GC。 GC是这些物质的共性 弛剂也能活化GC。活化GC是这些物质的共性，而且它 们都通过反应形成NO NO。 们都通过反应形成NO
1998年诺贝尔奖获得者宣言
1998年诺贝尔奖获得者宣言1998年的诺贝尔奖分为几个领域，以下是各领域的获奖宣言：物理学：罗伯特·B·拉夫利（Robert B. Laughlin）、霍尔·斯托姆（Horst L. Störmer）和丹尼尔·C·蒂斯（Daniel C. Tsui）因发现了新的凝聚态物理学态，即量子霍尔效应。
他们的发现开辟了新的研究领域，对于理解凝聚态物质中的电子行为有重要意义。
化学：沃尔夫冈·克劳特（Walther Kohn）和约翰·A·波普（John Pople）因对密度泛函理论及其在化学中的应用做出了杰出贡献。
他们的工作为理论化学提供了一种新的计算方法，对于研究分子及其反应机制具有重要意义。
生理学或医学：罗伯特·费尔（Robert F. Furchgott）、路易斯·李·伊尼斯（Louis J. Ignarro）和费雷德·穆雷斯（Ferid Murad）因发现了一种重要的细胞信号分子一氧化氮的生物学功能。
他们的研究揭示了一氧化氮在血管扩张、神经传递和免疫系统中的作用，对于心血管疾病的治疗和预防具有重要意义。
文学：约翰·霍金（John Hume）和大卫·特里蒂（David Trimble）因在北爱尔兰和平进程中的努力和妥协精神获得诺贝尔和平奖。
他们通过政治对话和协商，为解决北爱尔兰的冲突作出了杰出贡献，促进了和平和和解。
和平：戈斯塔·格洛贝（Gustav Kluge）和马尔特·拉姆佩岑（Marta Rampašek）因在诺斯齐尔科特的积极参与中为表彰他们作为斯洛文尼亚人权和民主运动的领导人，以及他们为和平努力作出的贡献。
经济学：阿梅蒂亚·塞涅（Amartya Sen）因为其对经济福利指标和经济学发展的贡献，特别是对贫困和社会公平问题的研究。
诺贝尔奖与细胞生物学1.0
2001年： 生理学或医学奖：美国科学家利兰•哈特韦尔、英国科学家 保罗•纳斯和蒂莫西•亨特。他们发现了导致细胞分裂的关键性调节机制， 这一发现为研究治疗癌症的新方法开辟了途径。 2000年： 生理学或医学奖：瑞典科学家阿尔维德•卡尔松、美国科学家保罗•格林加 德和埃里克•坎德尔。他们在研究脑细胞间信号的相互传递方面获得了重要发现。 1999年： 生理学或医学奖：美国纽约洛克菲勒大学的Gunter Blobel。他的：Rolert F．Furchgott（美国），Louis J．Ignarro（美国） 和 Ferid Murad（美国），发现NO（一氧化氮）是心血管系统的信号分子。 1997年： 生理学或医学奖：Stanley B．Prusiner（美国），发现一种新型的 致病因子—感染性蛋白质颗粒Prion。
2013年 生理学与医学奖： 这三位科学家的研究成果解答了细胞如何组 织其内部最重要的运输系统之一——囊泡传 输系统的奥秘。谢克曼发现了能控制细胞传 输系统不同方面的三类基因，从基因层面上 为了解细胞中囊泡运输的严格管理机制提供 了新线索；罗思曼20世纪90年代发现了一种 蛋白质复合物，可令囊泡基座与其目标细胞 膜融合；基于前两位美国科学家的研究，祖 德霍夫发现并解释了囊泡如何在指令下精确 地释放出内部物质。
1996年： 生理学或医学奖：Peter C．eherty（美国）和 ROlf M．Zinkernagel（瑞 士），发现 T细胞对病毒感染细胞的识别受MHC（主要组织相容性复合体）限制。
1994年： 生理学或医学奖：lfred G．Gilman（美国）和 Martin ROdbell （美国），发现 G蛋白及其在细胞内信号转导中的作用。
2012年 生理学或医学奖：约翰· 格登 （John Gurdon）和山中伸弥（Shinya Yamanaka），他们发现了成熟细胞可以 被重新编程而具备多能性。将成年体细 胞重新诱导回早期干细胞状态，以用于 形成各种类型的细胞，应用于临床医学。
重要的信号分子一氧化氮
重要的信号分子一氧化氮诺贝尔（Alfred Nobel）晚年倍受心绞痛折磨，医生建议他服用硝化甘油来缓解疼痛。
硝化甘油是炸药的活性成分。
有意思的是，这位瑞典的发明家和实业家恰恰因发明和制造炸药而闻名于世。
鉴于他的实验室经历，诺贝尔认为硝化甘油会引起严重头痛，所以拒绝服用。
诺贝尔没有想到，他发明的那种安全炸药还真是治疗心绞痛的“灵丹妙药”。
1970年代，人们终于认识到，硝化甘油是通过产生一种叫做一氧化氮（NO）的信号分子来发挥作用的。
NO虽是一种不稳定的有毒气体，但作为体内的信号分子，在血管舒张、血液凝结、免疫反应中扮演着不可或缺的角色。
心脏和血压说到信号分子，还得追溯早期对循环系统的研究。
今天的心血管患者能得到比19世纪时更有效的治疗，因为人们对血液循环及其动力调控有了更多了解。
但在历史上，有关血液循环的正确理论长期没有为人们所接受。
公元2世纪，希腊解剖学家盖伦（Galen）以为肝脏是血液系统的中心，他的错误观点曾广为流传。
所幸这些错误中的大部分后来被哈维（William Harvey）—一纠正。
在1628年出版的《心脏的运动》一书中，哈维描述了他对心脏和血液循环的基础性研究。
他认为，心脏统治着整个身体，并推断血液从心脏到组织再到心脏，作着连续的循环运动。
一个世纪后，英国有位乡村牧师黑尔斯（Stephen Hales）继承并发展哈维的理论，提出了血压的概念。
他制作了一种简单的装置来进行血压测量实验，发现抽去部分血液，会使血压降低。
但这并不是改变血压的唯一方法。
早在1727年就有人报道，切断颈部的神经可使眼部血管舒张或收缩。
直到19世纪早期，解剖学家们才了解到其中的原因。
原来，包围血管的平滑肌会接受来自不同神经的信号，并作出或收缩或松弛的反应，进而导致血管或收缩或舒张。
1854年，德国生理学家菲罗尔特（ Karl vonVierordt）认识到，只要在体表测量阻止血流所需的压力，就可知体内的血压。
NO的发现与启示
NO 的发现与启示一氧化氮（Nitric Oxide ，NO ）是第一个被发现的体内气体信使分子。
L 型精氨酸在一氧化氮合成酶催化下生成NO 和瓜氨酸。
人体内有三种一氧化氮合成酶，它们分别是存在于血管内皮中的内皮型, 存在于神经组织中的神经型及存在于白细胞等组织中的诱生型。
NO 产生后半衰期极短,仅3～5s 。
研究发现一氧化氮可扩张血管, 参与心血管功能的调控，还可作为信使分子参与神经、免疫等多系统功能的调节。
发现内源性NO 的意义不仅在于揭示了体内一种全新的生物信号传导分子，同时也为疾病的防治带来了福音，采用吸入NO 的方法来治疗肺动脉高压已取得显著疗效。
1998年美国科学家Furchgott 、Ignarro 及Murad 因为“发现NO 在心血管系统中的信使分子作用”共同获得诺贝尔生理学或医学奖（图15）。
目前，除NO 以外，在体内还发现一氧化碳、硫化氢等新的气体信使分子。
（一） 内皮源性舒张因子的发现美国纽约州立大学药理学家Furchgott 长期从事血管活性药物与受体相互作用方面的研究。
上个世纪五十年代，他曾发现乙酰胆碱( acetylcholine, ACh)、卡巴胆碱( carbachol ，Cch)等M 受体激动剂在体外可引起血管收缩，这是一个令人困惑不解的结果，因为人们早已知道Ach 在体内具有很好的扩血管效应。
但为什么Ach 在体内外对血管的舒缩具有截然不同的影响？其机制并不清楚。
1978年, 他和同事在动脉离体标本的研究中意外发现, ACh 和Cch 等M 受体激动剂没有像往常一样引起动脉血管收缩, 而是引起了动脉血管舒张。
这一意外的发现引起了他们的注意。
研究人员仔细分析了这些实验的条件, 发现前后实验所用的动脉血管标本的制作方式有所不同。
虽然都来自家兔的胸主动脉, 但引起动脉舒张的标本是动脉环, 而此前的实验一直都采用动脉条。
因为过去为了克服当时生理记录仪灵敏度不足的问 Robert F. Furchgott(1916-2009)Louis J. Ignarro （1941-） Ferid Murad （1936-） 图1 1998年诺贝尔生理学或医学奖获奖者题，他用眼科剪沿血管壁螺旋状剪开，然后将这种螺旋状的血管两端悬挂，以记录张力变化，从而巧妙地将血管口径的微弱收缩放大为易于记录的轴向收缩。
一氧化氮的发现(自然辩证法案例)
NO的发现1998年10月12日，罗伯特·佛奇戈特等三名美国科学家，被瑞典卡罗林斯卡医学院授予1998年度诺贝尔生理学或医学奖。
这项生理学或医学界最高荣誉之所以授予这三位科学家，因为他们发现了一氧化氮（ＮＯ）是心血管调节血压和血流的信号分子，并奠定了一个全新概念的生物系统信号转导原理：一个细胞产生的气体信号可透过细胞膜调节另一个细胞的功能。
1980年佛奇戈特确立了血管扩张是由于血管内皮细胞释放一种能使平滑肌松弛的未知分子。
他的独创性实验促使人们不断研究和寻觅这一分子。
佛奇戈特等科学的研究证实，NO是心血管系统最关键的信号分子。
除此之外，它还是神经系统的信号分子、抗感染的武器、血压的调节因子和血流进入各种器官的守门人。
ＮＯ是什么？从前人们对此问题的答案是：ＮO是一种大气污染物，是汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体,破可坏臭氧层导致酸雨、至致癌，甚它还曾作为化学毒剂应用于战争。
Ｎ０这种氮气燃烧后产生的最常见、简单的空气污染物,怎么会在哺乳动物和高等动物体内起着如此重要的作用，简直让普通人难于理解。
那么何以如此简单而又广泛分布的ＮＯ长期未被发现？其关键原因之一是Ｎ０生物半衰期很短（约３～５ｓ），极易与体内其它自由基等反应而被清除；再者，Ｎ０这一无机分子也许太简单而被那些似乎总在寻找更为复杂的生物分子的科学家忽略了。
此外，ＮＯ性质独特，作用方式不同于经典生物其活性物质或神经递质，神经系统中ＮＯ既不储存于末梢突触囊泡中，也不以胞吐方式释放，是靠其脂溶性在细胞内、细胞间游离，通过化学自由基反应发挥作用并灭活。
但Ｎ０的发现绝非偶然，其客观上被应用和研究的历史实际上已长达一个多世纪。
ＮO发现的经历1953年Ｆuｒcｈgｏtｔ士发表了首篇ＡＣｈ和组胺致兔离体血管条收缩的论文。
这与当时公认的给整体动物静注ＡＣｈ或组胺引起血管舒张效应的观点恰恰相反。
但他当时坚持自己的实验重复性良好，且观察无误。
在1962年，有一个叫Ｊｅl ｌifｅ的医生曾发现并报道在血清素预收缩的血管环上。
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1998
discoveries concerning nitric oxide as a signaling molecule in the cardiovascular system
前言
當 氮 氣 (nitrogen) 燃 燒 時 ， 便 會 產 生 氧 化 氮 (nitric acid) 1998 年 諾 貝 爾 醫 學 獎 ， 是 由 美 國 三位病理學家奪得，他們成功發 現氧化氮是一種可以傳遞信息的 氣體 NO創新世紀
神經傳遞
越來越多證據顯示， 一氧化氮扮演抑制性non-adrencrgic non-cholinergic(NANC)神經之傳導物質。動物實驗發現， 當鈣離子進入這些神經，釋放一氧化氮造成氣管擴張，給 與一氧化氮合成脢拮抗劑，可 完全抑制NANC神經於氣管 平滑肌之作用。人類之中心與週圍呼吸道，一氧化氮也扮 演同樣角色。抑制性NANC神經為人類唯一的神經性之氣 管擴張路徑，呼吸道病變其神經反應明顯降低，可能源於 呼吸道發炎釋放過氧化基，加速一氧化氮失去活性，或者 是因神經細胞內之一氧化氮合成脢或guanylyl cyclasc功能 喪失。一氧化氮合成脢拮抗劑最常應用的是 L-NG momomethyl arginine (L-NMMA) 與 L-Ngargininc methylester ( L-NAME ) 〃 作 用 機轉為和arginine競爭一 氧化氮合成脢，導致一氧化氮合成減少，這些作用可經由 加入大量arginine而改善 。
Ignarro在 1997 年 2 月擔任新創立的一氧 化氮期刊的總編輯
Robert F. Furchgott
1998年诺贝尔医学或生理学奖 NO是体内重要的信号分子
(2) .Furchgott发明了“三明治”血管灌流模型解释 了刺激内皮细胞可引起血管平滑肌舒张的原因
• 实验步骤： • （1）正常血管及与内膜摩擦处理后的比较； • （2）正常血管环与胶原酶处理（化学损伤内皮）后相比 较 • （3）a、横血管条（与管壁平滑肌走向一致）并去内皮， b、纵血管条（与平滑肌垂直）含内皮，c、a与b并列挂在 同一个浴槽，内膜面相近且相对，d、c实验完后立即移除 b（ sandwich preparation的“三明治”血管灌流模型）；
NO的作用机理
• NO是一种可进入细胞内部的信号分子， 能快速透过细胞膜，作用于邻近细胞。血 管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞， NO的生成由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）催化，以L精氨酸为底 物，以还原型辅酶Ⅱ（NADPH）作为电 子供体，生成NO和L瓜氨酸。NO没有专 门的储存及释放调节机制，靶细胞上NO的 多少直接与NO的合成有关。 血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞 内Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合酶，细 胞释放NO，NO扩散进入平滑肌细胞，与 胞质鸟苷酸环化酶（GTP-cyclase，GC） 活性中心的Fe2＋结合，改变酶的构象 （图8-32），导致酶活性的增强和cGMP 合成增多（图8-33）。cGMP可降低血管 平滑肌中的Ca2+离子浓度。引起血管平滑 肌的舒张，血管扩张、血流通畅。 硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史， 其作用机理是在体内转化为NO，可舒张血 管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量 。
•
•
1998 Nobel M&P 获奖人简介
佛奇哥特 Robert F.Furchgott 美国布鲁克林南方 卫生科学中心
伊格纳罗 Louis J. Ignarro 美国加利福尼亚大 学洛杉矶分校医学 院
生物信号-NO的作用机制
一氧化氮合酶（NOS）
L-精氨酸 +O2—————————NO+L-瓜氨酸
一氧化氮(NO)简介
1998年R．Furchgott等三位美国科学家因对NO信号（ 内皮依赖性
舒张因子)转导机制的研究而获得诺贝尔生理或医学奖。
佛契哥特Robert F.Furchgott
伊格纳罗 Louis J. Ignarro
血管 上皮 细胞 (ຫໍສະໝຸດ ndot helial cell)
NO的作用机制（小结）
血管神经末梢释放乙酰胆碱(acetylcholine, ACh
乙酰胆碱受体（G蛋白偶联受体）
Ca2+ 通道开放(Ca2+升高) ，与钙调素结合
一氧化氮合酶活化, NOS
L-精氨酸
NO+ L瓜氨酸
血管平滑肌细胞(smooth muscle cell)
• 巨噬细胞合成太多的一 氧化氮，加速动脉粥样 硬化的形成与恶化。
• 败血性休克：感染革兰氏阴性菌，诱发巨噬细胞在全身释放 NO，触发大范围的血管舒张，导致血压急剧下降引起的。
课后思考？
日常生活中如何使自己体内尽可能多的产生有 利的NO气体信号分子?
谢谢！
生物信号——NO的作用机制
引言
信息传递是生命活动的重要内容 信息的传递需要信号
含羞草
蚜虫
“物理信号”
“化学信号”
引言
信息传递是生命活动的重要内容 信息的传递需要信号
伟哥
“生物信号”
一氧化氮(NO)简介
特点：极不稳定的生物自由基
生物半衰期只有3-5s
体内形成主要场所：
血管内皮细胞、神经细胞和巨噬细胞
血管的上皮细胞和平滑肌细胞 上皮细胞和平滑肌细胞中的生化变化
记1998年诺贝尔生理学或医学奖
一氧化氮是什么？
现ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的认识：
NO是机体内一种作用广泛而性质独特的信号分子， 在神经细胞间的信息交流与传递、血压恒定的维持、免 疫系统的宿主防御反应中等方面，都起着十分重要的作 用，并参与机体多种疾病的发生和发展过程。
Blood Circulation
1628年，William Harvey（站立者） 正在给查理一世国王显示羊的心脏，提出 “心脏的概念”。
NO的启示：Just Say NO
• Idea是科学研究的首要因素。 • 尊重实验结果，让实验说话。 • 活跃、竞争的学术思想是独创精神 不可缺少的土壤
勇于向权威Say NO.
Thanks！
Just Say NO
一氧化氮是如何作为一种信号分子而发挥作用的
——记2019年诺贝尔生理学或医学奖 陆茜
1896年12月，就在阿尔夫雷德·诺贝尔去世前 不到两个月的一天，他给他的一位同事留言： “医生给我开的药竟是硝酸甘油，难道这不是
对我一生巨大的讽刺吗？他们为了不使化学
家和公众感到恐惧，因此把这种药称为三硝酸 甘油。”
1980年R.F.Furchgott 发现EDRF
技术员David Davidson
1986年，Ignarro和Furchgott 分别独立提出：
可能 EDRF＝NO
1986年，Moncada以巧妙的试验设计提出令人
信服的证据证明：EDRF＝NO
Moncada以证明
EDRF＝NO
获得诺贝尔奖提 名，但未能获奖。
主动脉 输 送 血 管
给硝酸 甘油后
阻力 血管
非缺血区 缺血区
RF Furchgott
EDRF(NO) Nobel Prize in 2019
信号分子NO
1998年三位美国科学家因对NO信号转导机制的研究而获得 诺贝尔生理和医学奖。
Robert F. Furchgott
Louis J. Ignarro
Ferid Murad
本节内容
一、NO作为生物信号分子的发现过程
二、NO的转导途径及机制
三、NO与相关疾病的治疗
山西省中青年教师讲课比赛
讲授内容：细胞体内重要的信号分子—NO 课程名称：细胞生物学 课程性质：专业基础课 推荐单位：晋中学院 参赛教师：韩 红 艳 参赛时间：2012.7.16
NO为有毒气体，较高浓度的NO会杀伤细胞， 但在生物体中低浓度的NO具有重要的生物学功 能。
1992年，NO被美国Science杂志评选为“明 星分子”，有“生命之父”之称。
产生，有望成为治疗此类疾病的药物。
思考题：查阅资料回答巨噬细胞中是如何产生NO？
Signal molecule
receptor
Second messenger
Molecular switch
生理 效应
亲水性 NO 亲脂性
细胞内受体
细胞程
1980年，R.Furchgott提出血管舒张是由血管内皮细胞产生的
一种信号分子引起平滑肌松弛所致。
NO在体内是如何形成的？
NO作为气体信号分子是如何引起血管平滑肌
舒张的？
Guanylate cyclase（鸟甘酸环化酶）
Regulation of contractility of arterial smooth muscle by NO and cGMP
NO的作用机理：
乙酰胆碱 → 血管内皮细胞(G蛋白偶联受体) → 磷脂酶C
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活 跃 与 竞 争 的 学 术 思 想
尊 重 实 验 结 果
科 研 思 路
实 验 启 示
（完）
谢谢观看
穆拉德（Ferid Murad）
穆拉德研究cGMP。设法从cGMP产物中分离出一种与 之类似的蛋白质——鸟苷氧基环化（GC）。意外证实 NO可活化 GC和松弛平滑肌。 操作发现： 1、细胞膜中的GC与悬浮在细胞内部的GC不同。 2、为检测这两种分离出来的GC，加入一些化学物质， 除去某些可能影响cGMP产物的杂蛋白，发现有些物 质能活化GC，使GC生产出更多cGMP。 3、把这些物质加入到气管、肠等不同组织，发现不 但能活化GC，还使这些组织的平滑肌松弛。 纵上发现，包括硝化甘油在内的一些已知血管松弛 剂也能活化GC。活化GC是这些物质的共性，而且它 们都通过反应形成NO。
1998年诺贝尔医学和生理学奖 NO是体内重要的信号分子
生物工程031 李晓霞制作
NO 是体内重要的信号分子
获奖人：弗奇戈特Robert furchgott 伊格纳罗Louis Ignarro 穆拉德Ferid Murad 奖项：M&P 时间：1998
NO
特性：体内的NO非 常微量，其活性衰减 速度也极其迅速，因 而没有毒性。因为在 那样低的浓度下， NO根本无法反应形 成有毒的 。
四、刺激内皮细胞可引起血管平滑肌舒张的原因
首先想到的是血管内皮细胞受刺激后释放某种物质扩 散至平滑肌并导致其收缩。 实验原理：离体血管条灌流和光镜组织学检查
※※步骤：
（1）正常血管及与内膜摩擦处理后的比较； （2）正常血管环与胶原酶处理（化学损伤内皮）后相 比较； （3）a、横血管条（与管壁平滑肌走向一致）并去内 皮，b、纵血管条（与平滑肌垂直）含内皮，c、a与b 并列挂在同一个浴槽，内膜面相近且相对，d、c实验 完后立即移除b（ sandwich preparation的“三明 治”血管灌流模型）； （4）正常血管环，浴槽内通O2与缺O2（通入N2） 的比较（实验结果直到数年后明确内皮细胞释放的就 是NO，且NO生成需O2）
原因分析：
（1）David没有按他写明的加药顺序 进行实验 （2）是CCh被NE污染了？ （3）比较这两种标本制备是否会造 成血管反应性的差异。
比较这两种标本制备是否会造 成血管反应性的差异
一、无意的内膜摩擦可能导致血管失去对
ACh的舒张反应。 二、检查了螺旋血管条的制备方法 三、动脉血管内膜面摩擦会导致其丧失对 ACh的舒张反应的原因 四、刺激内皮细胞可引起血管平滑肌舒张的 原因
蒙达卡发表NO释放可解释EDRF 的生物活性
※※实验内容： 1、培养的血管内皮细胞铺附于微载体 2、装柱并以Krebs液灌柱洗脱， 3、流出液以不同时间间隔瀑布式淋浴去内皮 细胞的兔胸主动脉条以检测EFRF的生物活性， 同时用化学发光法（chemiluminescence）检测 流出液NO含量， 4、将流出液与GTN的药理作用定量对比。 结果发现，由BK诱导的血管内皮释放的EDRF， 不仅与NO在生物活性、半衰期等生物学特性 上完全一致，亦可被同样的药物阻断剂或激动 剂所抑制或增强。
获奖者
1990 年代人们广泛认为 ，发现 EDRF 和 NO是体内重要信使的人，应该得诺贝尔 奖。在众多名字中，伊格纳罗、蒙达卡、 穆拉德和弗奇戈特被普遍看好。 不出所料， 1998 年 12 月 10 日，在诺 贝尔逝世百年之际，由他设立的诺贝尔 生理学和医学奖被授予了弗奇戈特、伊 格纳罗和穆拉德。
获奖人
弗奇戈特、伊格纳罗、穆拉德（从左到右）
伊格纳罗（Louis Ignarro）
两年后，新奥尔良图兰大学的伊格
纳罗（Louis Ignarro）发现血管附近 的 NO气体可引发松弛反应； 证明EDRF即NO
弗奇戈特（Robert Furchgott）
假想的内皮源性松弛因子（EDRF） ,研究血管松弛的 分子机制,其出发点：血管松弛剂乙酰胆碱。 实验一、操作：剥离的血管条及其周围肌肉在实验室 内重演这个反应。 结果：血管条总是缩短。 实验二、操作设计： 1、先用去甲肾上腺素对血管作收缩处理，然后用新鲜 的生理盐水洗涤，除去去甲肾上腺素。 2、用氨甲酰胆碱作收缩处理，并再次洗涤去除氨甲酰 胆碱。 结果:经氨甲酰胆碱处理后的血管没有进一步收缩，反而 松弛 了。
NO 是体内重要的信号分子的意义
至此，NO脱颖而出，一跃成为生物医学界关 注的焦点，人们形容这一“不起眼”的小分子 为“灰姑娘”。而在此领域的研究更是突飞猛 进，科学家很快相继证实NO即为诸多硝基类 扩血管药物作用的终效应分子，L-Arg是生物 体内NO生成的前体，并纯化了NOS。1991年 美国Johns Hopkins大学神经药理学家Bredt等进 一步在脑组织中克隆出NOS，从而全面揭示了 生物体内L-Arg-NOS-NO系统。
意义:其特性使它完 全能胜任信使的角色。 活跃的NO很容易从 内皮细胞移动到靶细 胞，极快的活性衰减 速度也保证了体内松 弛系统对环境变化的 高敏感度。
EDRF与NO
随着一系列的证据的出现。EDRF和NO都能使血管松 弛，且都通过活化GC来发挥作用。鉴于这一证据和其 他重要证据，穆拉德在1986年提出，可以把EDRF看 作一种内源性的硝酸盐。 证明EDRF即NO的决定性实验，由伊格纳罗、弗进行。 结果，三方面发现NO和EDRF’都在几秒钟内发生 活性衰减，在相同条件下稳定下来，经相同的化学刺 激后失活。 另外，伊格纳罗还探测到NO和EDRF都能与某种 化合物进行相同的反应。对此，唯一的解释只有：两 者根本是一回事。这样，科学家终于在化学上把 EDRF与NO统一了起来