一氧化氮NO

一、NO的发现
1986 Furchgott

EDRF就是NO的依据
EDRF和NO都能使血管松弛； 通过活化鸟苷酸环化酶来发挥作用；


EDRF 和NO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；
这样，科学家终于在化学上把EDRF与NO统一了起来
一、NO的发现
citrulline + nitric oxide + 3/2 NADP+
二、NO的生物合成
（一）合成过程
Nitric oxide is synthesized from L-arginine.
- This reaction is catalyzed by nitric oxide synthase (NOS).
NOS1 (Chromosome 12) NOS2 (Chromosome 17) NOS3 (Chromosome 7)
•nervous tissue •skeletal muscle type II •immune system •cardiovascular system •endothelium
自1986年EDRF是NO后，NO脱颖而出

Malinski T, Taha Z. Nitric oxide release from a single cell measured in situ by a porphyrinic-based microsensor. Nature. 1992，358(6388):676-8. Snyder SH. Biosensors. NO release for good measure. Nature. 1992，358(6388):623
三、NO的灭活 NO
亚硝酸盐（NO- 2）
快速氧化
硝酸盐（NO- 3）
高氧氮原子（NOX） 血红蛋白
含巯基分子
（谷胱甘肽 半胱氨酸 白蛋白） 硝基化
亚硝基化（携带NO）
释放NO基团
NO发挥作用

指NO与包括活性氧在内的化合 物相互作用,衍生出一系列包括 ONOO· 及其质子形式过氧亚硝
酸(HOONO)等具有高度氧化活

In a word, nNOS activity is mainly regulated by intracellular Ca2+ concentrations, which activate or inhibit nNOS activity through calmodulin binding.
二、NO的生物合成
（一）合成过程


L-精氨酸是合成NO的前体 NADPH是电子供体
H2N NH2+ NH H2N N-OH+ H2N NH O
NH
NADPH O2
1/2NADPH O2
+
H3N
+
N=O
H3N
+
COO-
H3N
+
COO-
COO-
L-精氨酸
N-羟基-L-精氨酸
L-瓜氨酸
•L-arginine + 3/2 NADPH + H+ + 2 O2
二、NO的生物合成
（二）NOS抑制剂
氨基酸类
L-精氨酸 L-胍氨酸 L-赖氨酸 衍生物

非氨基酸类 胍类：如氨基胍 异硫脲类：如S-乙基异硫脲、S-异丙 基异硫脲 咪唑和吲唑类：如1-苯基咪唑、7-硝 基吲唑 脒类：如链脒中的炔丙脒，环脒中的 2-亚氨基高哌啶 其他：如常用的非甾体抗炎药阿司匹 林、氟布洛芬等

二、NO的生物合成
（二）NOS

催化NO生物合成的酶称一氧化氮合酶（NOS），目前已克隆和纯化
出三种同工酶
Name Gene(s) Location Function
Neuronal NOS (nNOS or NOS1) Inducible NOS (iNOS or NOS2) Calcium insensitive Endothelial NOS (eNOS or NOS3 or cNOS)
一
氧
化
氮
(Nitric Oxide, NO)
一、NO的发现 二、NO的生物合成 三、NO的灭活 四、NO的作用方式 五、NO在神经调控中的作用 六、NO的神经毒性作用及机制
一、NO的发现
Magic gas molecular
一、NO的发现

以前的认识：
NO是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及 垃圾燃烧等释放的有害气体，可破坏臭氧层导致酸
二、NO的生物合成 非酶生性NO—NO供体


硝酸酯类，如硝酸甘油、硝酸异山梨酯 呋喃噁烷类，如3，4-二氰呋喃噁烷-3-羧酰胺、四羟甲基呋喃噁烷 -羧酰胺（CAS 1609） 亚硝酸硫醇类，如S-亚硝基半胱氨酸、S-亚硝基-乙酰青酶胺 （SNAP）、SPM 5185 硝酸甘油作为NO 供体可与体内 斯德酮亚胺类 硝普钠 半胱氨酸和谷胱甘肽等含巯基的 亲核NO供体 物质产生一种不稳定的S —亚硝 其它如FK-409 基硫醇,这种物质可以自行分解,
四、NO的作用方式
分子特点：
来自百度文库


小分子，具有疏水性，可自由穿过细胞膜； 不需要受体介导； 通过cGMP信号转导途径和非cGMP信号转 导途径直接参与细胞内信号转导；
四、NO的作用方式
（一）cGMP信号转导途径
1990年-Treatment of mice with NMDA or non-NMDA receptor agonists enhances cGMP levels in the brain and this process is inhibited by NOS inhibitors 1993-1996年 At least in some brain areas, there is a basal NO production, which causes a tonic紧张性 synthesis of cGMP 1996-1999年The outflow of cGMP is greatly increased


诱导型NOS（iNOS）：活性与Ca2+浓度无关，但需要脂多糖 （LPS）和细胞因子如IL-1激活后才能表达。也可被地塞米松、 皮质类固醇、雌激素、生长转化因子等抑制

nNOS以Ca2+-CaM依赖的形式被激活，能被多种受体 信号通路激活，如NMDA受体，L-型电压门控Ca2+通 道及胆碱能受体，缓激肽、神经生长因子受体。
NO储存和释放？
It diffuses rapidly and influences NO-responsive target cells probably within surprisingly extended spatial limits of approximately 0.3–0.4 mm. Thus, though NO-producing cells are scarcely spread in many tissues, the NO released may influence neurons in a widely extended area.
二、NO的生物合成
（二）NOS
广谱NOS抑制剂： L-单甲基-精氨 酸（L-NMMA）
iNOS抑制剂： 氨基胍(amino guanidine， AG) N-N-二氨基胍 L-N6-亚氨乙基-赖氨酸 eNOS抑制剂： L-硝基精氨酸（L-NNA）、 L-硝基-精氨酸甲酯（LNAME）
nNOS抑制剂： 7-硝基吲哚（7-NI）
释放NO ,而且NO形成与硝酸甘 油浓度呈线性关系.
非酶生性NO—NO供体

非酶生一氧化氮来自体表或摄入的无机氮的化学降解/转 化。扩血管药物如硝酸甘油依赖半胱氨酸的疏基生成一 氧化氮, 硝普钠通过化学还原反应释放一氧化氮, 但这 不是体内合成一氧化氮的主要途径。
Katsuki S, Arnold WP, Murad F. Effects of sodium nitroprusside, nitroglycerin, and sodium azide on levels of cyclic nucleotides and mechanical activity of various tissues J Cyclic Nucleotide Res. 1977 Aug;3(4):239-47. .
血管内皮损伤
血管内皮细胞 内皮源性舒血管因子
（endothelium-derived relaxing factor， EDRF）
血管舒张
Cherry PD, Furchgott RF, Zawadzki JV, Jothianandan D. Role of endothelial cells in relaxation of isolated arteries by bradykinin.Proc Natl Acad Sci U S A. 1982，79(6):2106-10.
性的自由基和硝基类化合物,这 些与活性氧相对应的以NO为中 心的衍生物称为活性氮。这个
分子家族的成员包括氨、硝酸
过氧亚硝酸
盐离子和氮氧化物。
(过氧亚硝基阴离子)
三、NO的灭活
NO清除剂
内源性： 血红蛋白 氧自由基（O2） 肌红蛋白 L-半胱氨酸
外源性： 烃氧-N-氧咪唑 的衍生物—— 羧苯-四甲基 咪唑-1烃氧-3氧（羧基-PTIO）


脊髓：背角第Ⅱ层。
NOS的广泛分布提示NO在神经系统具有重要的生理功能 和病理意义。

nNOS调节

nNOS is inactive at basal intracellular Ca2+ concentrations. While stimulating factors render intracellular Ca2+ levels increase, calmodulin binds to nNOS, activating nNOS. In contrast, when intracellular Ca2+ concentrations decrease to basal levels, calmodulin dissociates from nNOS, and it becomes inactive again.
Http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/sig02-06.htm
NOS在中枢神经系统广泛表达

新皮质：NOS存在于浅层神经元并与其它神经递质共存 （神经肽Y、生长抑素）。 海马：NOS存在于海马CA3和CA1锥体细胞和齿状回颗粒 细胞。
瓜氨酸
反应过程中，需要黄素腺嘌呤二核苷酸(FDA)、黄素单核苷酸 (FMN)、 血红素和四氢叶酸(BH4) 作为NOS 的辅基。
二、NO的生物合成
（二）NOS
结合位点：

L-精氨酸 钙调蛋白 黄素单核苷酸（FMN） 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD） 还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH， 还原型辅酶II） 血红素结合位点
雨，甚至癌症。还作为化学有毒剂用于战争。
一、NO的发现

现在的认识：
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。
一、NO的发现
Ach悖论



1953年Furchgott博士发表了首篇Ach和组胺致兔离体血管 收缩的论文 整体动物静注Ach引起血管舒张效应 Furchgott当时坚称自己的实验重复性良好，且观察无误 到70年代中后期，虽有实验室发现，Ach对离体血管的舒 张作用，但一方面由于对权威的崇拜，另一方面由于对 此问题报告结果尚不完全一致，且当时已确定，Ach具有 收缩效应，致使在Ach对离体动脉血管作用问题上存在明 显的矛盾。 Furchgott称之为Ach悖论
•cell communication
•immune defense against pathogens •vasodilation
二、NO的生物合成
（二）NOS

NOS是一种含铁的单胺氧化酶，NO合成的限速酶。根据对Ca2+ 的依赖性，在细胞内的存在形式为： 固有型NOS（eNOS和nNOS）：活性受Ca2+和CaM浓度的调控； 主要分布于血管内皮细胞、血小板，神经组织次之；
意外的发现
在1978年5月7日Furchgott的技术员David，没有按照
步骤制备血管条，而是制备了主动脉环。发现，Ach
不但不使主动脉环收缩，反而诱发其舒张。进一步 研究表明，Ach致收缩的血管条不含血管内皮细胞； 而致舒张的血管条含血管内皮细胞。
一、NO的发现（1980年）

Furchgott和Zawadzki 乙酰胆碱、缓激肽、ATP