Роль NO в функционировании сердечно-сосудистой системы

 

Министерство  здравоохранения  Республики Беларусь

УО  «Гродненский государственный  медицинский университет»

Кафедра нормальной физиологии 
 
 
 
 

Реферат на тему:

«Роль NO в функционировании

сердечно-сосудистой системы» 
 

                                                                         

                                                                                Подготовила:

                                                                               студентка 2 курса

                                                                              27 группы лечебного факультета

                                                   Блашкевич Надежда Владимировна 
 
 
 
 
 

                                  

Гродно 2010

 

Содержание:

Введение………………………………………………..………………………3

История открытия……………………………………..…………………..…4

Синтез  оксида азота………………………………………………….………..5

Функции оксида азота…………………………….…………………………..7

Оксид азота и мышцы……………………………………………………..….9

Известные способы применения……………………………………………10

Пищевые добавки и оксид  азота……………………………………..……..11

Литература………………………………………………………………...…..12 

 

Введение

Одним из крупнейших достижений биохимической  науки конца XX века стало открытие роли эндогенного оксида азота — NO (монооксида азота) — как эффективного регулятора систем кровообращения в  организме человека на всех его уровнях, от центральной системы до микроциркуляции  в кожных тканях. Поэтому удивительно, что такое важное для биологии и медицины открытие не нашло пока своего широкого применения в косметике.

В коже, как и в любом другом органе, кровообращение играет важнейшую роль в поддержании и регулировании  основных биохимических процессов. Несмотря на то, что кожа, в отличие  от внутренних органов, значительную часть  биологически активных веществ получает извне, в том числе - в составе  косметических средств, она весьма чувствительна к нарушениям в  системе кровообращения, т.к. кроме  снабжения клеток питательными веществами и кислородом система кровообращения в коже участвует, наряду с лимфатической  системой, в удалении продуктов метаболизма, а также выполняет важнейшую  функцию терморегуляции.

Особенно  чувствительным к нарушениям в системе  микроциркуляции является эпидермис, подверженный непосредственному воздействию  внешней среды, но лишенный собственной  кровеносной системы, и потому получающий питательные вещества и влагу  из более глубоких слоев кожи.

Между тем в столь сложной и протяженной  системе организма, как кожа, включающей множество внутренних биологических  структур, разделенных, к тому же, полупроницаемыми мембранами, все обменные процессы, определяющие ее состояние и функционирование, связаны теснейшим образом с  системой кровообращения, определяющей в значительной степени как доставку субстратов реакций кожного обмена на всех уровнях, так и удаление продуктов  метаболизма.

В целостной  системе косметического воздействия  введение в косметические рецептуры  биологически активных веществ, усиливающих  или поддерживающих те или иные обменные процессы, необходимо должно сочетаться с ингредиентами, стимулирующими систему  микроциркуляции.

 

История открытия

Как упоминалось, открытие физиологического действия эндогенного  монооксида азота (NO) явилось одним  из крупнейших научных достижений последних  лет в области биохимии и медицины. Оказалось, что NO — простейший по строению молекулы газ, известный всем из курса  школьной химии, является важнейшим  звеном в системах регуляции многих функций организма: он управляет  расширением сосудов и стимулирует  кровенаполнение органов и тканей, участвует в передаче нервных  импульсов и в иммунных реакциях. Недостаток продукции NO в организме  может приводить к нарушению  жизнедеятельности многих органов  и систем человека. Истинная роль монооксида азота в физиологии человека стала  понятной только в последние десятилетия.

В 1998 году за открытие роли и механизма действия монооксида азота в регуляции  сердечно-сосудистой системы группа американских ученых получила Нобелевскую  премию в области медицины. Неожиданным  было открытие того факта, что образующийся в клетке газ является главным  межклеточным мессенджером в сердечно-сосудистой системе и, легко проникая через  все тканевые барьеры и клеточные  мембраны, способен контролировать и  регулировать важнейшие функции  других клеток.

Открытие  механизма действия монооксида азота имеет большое прикладное значение для современной медицины, прежде всего, для создания новых сердечных лекарств, базирующихся на новых представлениях о функционировании сердечно-сосудистой системы.

Открытие  механизма действия NO на сердечно-сосудистую систему стимулировало многочисленные исследования, связанные с изучением  роли NO в организме человека. Появилось  даже целое направление в биохимии — биохимия монооксида азота. И сегодня  считается, что эндогенный монооксид  азота — это важнейшее физиологически активное вещество нашего организма, которое  обеспечивает нормальное функционирование целого ряда систем и способствует профилактике различных заболевании.

 

Синтез  оксида азота

Оксид азота производится эндотелиумом –  плоскими, овальными клетками, выстилающими внутреннюю поверхность кровеносных  сосудов. Кровь, покачиваемая через  сосуды с каждым ударом сердца, растягивает  эти клетки, вызывая высвобождение  небольших количеств NO, которое расслабляет  мышцы артерий и облегчает  прохождение сквозь них крови. В  опытах над животными химическое блокирование NO приводило к повышению  кровяного давления. Препарат нитроглицерин, использующийся для облегчения болей  в груди у кардиальных больных, работает путем увеличения производства NO, что усиливает приток крови  к сердцу. Оксид азота препятствует образованию кровяных тромбов, предупреждая сердечные приступы и защищая  сосуды от различных заболеваний.

Оксид азота может синтезироваться  несколькими путями. 
Растения используют неферментативную фотохимическую реакцию между NO₂ и каротиноидами. У животных синтез осуществляют семейство NO-синтаз (NOS). NOS-ферменты – члены гем-содержащего суперсемейства ферментов, названных монооксигеназами.

В зависимости  от структуры и функций, NOS могут  быть разделены на три группы:

эндотелиальные (eNOS),

нейрональные (nNOS),

индуцибельные (iNOS).

В активный центр любой из NO-синтаз входит железопорфириновый комплекс, содержащий аксиально координированный цистеин или метионин. Хотя все  изоформы NOS катализируют образование NO, все они являются продуктами различных  генов, каждая из них имеет свои особенности  как в механизмах действия и локализации, так и в биологическом значении для организма. Поэтому указанные  изоформы принято также подразделять на конститутивную (cNOS) и индуцибельную (iNOS) синтазы оксида азота.

 
cNOS постоянно находится в цитоплазме, зависит от концентрации ионов  кальция и кальмодулина (белковый  мономер, являющийся межклеточным  посредником переноса ионов кальция)  и способствует выделению небольшого  количества NO на короткий период  в ответ на рецепторную и  физическую стимуляцию. Индуцибельная  NOS появляется в клетках только  после индукции их бактериальными  эндотоксинами и некоторыми медиаторами  воспаления, такими как g-интерферон, фактор некроза опухоли и др.

Количество NO, образующегося под влиянием iNOS, может варьироваться и достигать  больших количеств (наномолей). При  этом продукция NO сохраняется длительнее. Характерной особенностью NO является способность быстро диффундировать (менее 5 секунд) через мембрану синтезировавшей  его клетки в межклеточное пространство и также легко (не нуждаясь в рецепторах) проникать в клетки-мишени. Внутри клетки он активирует одни энзимы и  ингибирует другие, таким образом, совершая регуляцию. 

 

Функции оксида азота

Рассмотрение  разнообразных свойств NO и его  функций в организме выходит  за рамки настоящего обзора. Ниже монооксид  азота рассматривается, главным  образом, как эффективный стимулятор микроциркуляции в коже и перспективный  ингредиент косметических рецептур.

Исследования  последних 10 лет показали, что NO играет жизненно важную роль в коже, регулируя  и контролируя как нормальный физиологический ход процессов, так и отклонения от него, вызванные  внешними воздействиями, патологиями, возрастными изменениями и т.п.

NO активно  участвует в синтезе коллагена.  Без химического медиатора NO не  может выполнять свою функцию  эпидермального фактора роста  — фактора роста коллагена,  играющего важнейшую роль в  обновлении клеток кожи и заживлении  ран.

NO —  энергичный стимулятор процесса  дифференциации (деления клеток). В  частности, он регулирует синтез  внутри клетки протеинов, формирующих  каркас клетки и систему рецепторов  в мембране клетки, обеспечивающих  идентичность исходных и вновь  образованных клеток. В отсутствие NO не происходит формирования  цитоскелета и системы клеточных  рецепторов.

По сути, монооксид азота является локальным  тканевым гормоном. 
NO играет ключевую роль в подавлении активности бактериальных и опухолевых клеток путем, либо блокирования некоторых их железосодержащих ферментов, либо путем повреждения их клеточных структур оксидом азота или свободными радикалами, образующимися из оксида азота. Одновременно, в очаге воспаления накапливается супероксид, который вызывает повреждение белков и липидов клеточных мембран, что и объясняет ее цитотоксическое действие на клетку-мишень. 
Следовательно, NO, избыточно накапливаясь в клетке, может действовать двояко: с одной стороны вызывать повреждение ДНК и с другой - давать провоспалительный эффект.

Повреждение ДНК под действием NO является одной  из причин развития апоптоза (запрограммированный  физиологический процесс клеточного «самоубийства», направленный на удаление клеток, утративших свои функции). 
В экспериментах наблюдалось дезаминирование дезоксинуклеозидов, дезоксинуклеотидов и неповрежденной ДНК при воздействии аэрированного раствора NO. Этот процесс ответственен за повышение чувствительности клеток к алкилирующим агентам и ионизирующему излучению, что используется в антираковой терапии.

NO также  является необходимым медиатором  ангиогенеза — формирования новых  кровеносных сосудов. Ангиогенез  — важный фактор поддержания  необходимого уровня микроциркуляции  в коже и восстановления повреждений. 

Нормальное  производство NO критически важно для  любого процесса в организме, связанного с циркуляцией крови. Оксид азота  способствует заживлению порезов, ссадин и травм мышц, связок и сухожилий. Кроме того, он предотвращает развитие атеросклероза (затвердение артерий), эректальную дисфункцию и диабеты. Отлаженное производство NO позволяет  вам ощущать себя энергичным и  достигать хороших показателей  как в спортзале, так и в  постели.

 

Оксид азота и мышцы