NOS在细胞内存在形式
NOS是一种含铁的单胺氧化酶，根据对Ca2+的依赖 性，在细胞内的存在形式分为： • 结构型NOS(cNOS)：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 组织中次之。 • 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和IFN- 激活后才能表达。也可被塞米松、皮质类固醇、 雌激素、生长转化因子、IL-4、IL-8及IL-10 所抑制。
•在组织中，L-Arg以还原型辅酶II（NADPH）作 为电子供体。 •生成的NO以扩散的形式到达并进入靶细胞。
NO合成和释放的影响因素
引起NO合成和释放的刺激主要有两种： • 化学性刺激（如Ach、缓激肽等）； • 机械性刺激（如血管张力、剪应力、EC变形及 血液脉冲流动等）： 剪应力加大可激活位于EC表面的机械性感受器， 使NOS活性增强。 *NO及NO前体可以反馈性抑制主动脉EC中的NOS， 而不影响NO对VSM的直接舒张作用
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• 一氧化氮（NO）在中枢神经系统中起信使和递 质样作用，适量的NO对神经元具有保护作用， NOS阳性神经元能抵御某些神经毒素的毒害， 但脑内NO的过量释放对其周围神经元又有毒性 作用。观察生成的NO的专一合成酶NOS，可间 接了解NO在组织中的分布。 • 建立大鼠血管性痴呆模型后研究发现，VD组大 鼠在饲养四周后海马内NOS阳性神经元表达明 显减少，分析可能与缺血早期NOS大量表达产 生具有神经毒性作用的NO有关。
NO作用机制
• NO弥散进入VSM细胞内，通过与鸟苷酸环化酶(GC) 中血红素卟啉环中的Fe2+结合，将卟啉环中的Fe2+ 拉出表面，引起GC构型发生改变而激活，从而使 三磷酸鸟苷（GTP）转变为环磷酸鸟苷（cGMP）， 导致细胞内cGMP水平升高。 • cGMP水平升高 —调节离子通道 —依赖于cGMP的蛋白激酶 —激活cGMP的磷酸二酯酶 —抑制cGMP的磷酸二酯酶
EDRF和NO比较： • 都能引起血管条短暂舒张； • 减少血小板粘附，抑制血小板聚集并使聚集的 血小板解聚； • 半衰期都很短； • 作用都可被血红蛋白和亚甲蓝所抑制； • 都是通过激活鸟苷酸环化酶使细胞内cGMP含量 增加而发挥作用。 • 用化学方法测定NO，证明缓激肽可引起NO释放。
NO的生物学特性
（三）抑制血小板粘附聚集，参与内皮抗血栓作用 • 有效的血小板抑制剂 *可抑制由ADP诱导的血小板聚集 *血小板中含有NOS，其活性随血小板激活而增加。 • 与前列环素抗血小板聚集有协同作用 内皮表面的抗血栓作用取决于两者作用的协同。 • 使血小板中甘油醛3‘磷酸脱氢酶发生ADP核糖基 化。
传递神经信息
• 近年发现NO是一种新的神经递质，扮演着信使分子的 作用,其作用方式不同于经典的信息传递模式。人类长 期记忆和学习能力的获得，有赖于加强前后突触细胞 间的联系，当后突触反复受到刺激时会产生越来越强 的响应，长期记忆便可形成。在这一过程中,有一种被 称为“逆行信使”的物质从后突触通过突触隙到达前 突触促使其释放递质，从而使后突触得到反复刺激.现 在认为,这一神秘的“逆行信使”正是NO。 • 研究人员将NO抑制剂注入小白鼠的大脑中，结果发现 它们失去了记忆,再也走不出水迷宫。但机体内的NO浓 度水平有二重性，过量的NO会引起不良后果，大脑中 NO过量则会引起脑损伤。
老年痴呆至少可分为三种，即老年性痴呆、
血管性痴呆（VD）和混合性痴呆
• 遗传因素 AD具有家族聚集性，约20％的患者有阳性家族史。分子生物学研究证明，第 21、19、14和1号染色体上有异常基因位点，这些受累基因所编码的蛋白质分别为： β淀粉样蛋白（β—AP）、载脂蛋白E（ApoE）、早酪蛋白-1（PS-1）和早老蛋白 -2（PS-2）。这些基因的突变和多肽性改变与AD发病有关。β-AP是由β—淀粉样 前体蛋白（β-APP）异常裂解而生成的，是老年斑形成的主要成分。Apo E基因是 影响老化途径最重要的遗传学因素之一。 神经递质学说 与AD相关的递质改变有乙酰胆碱系统、单胺系统、氨基酸类和神经肽递质， 其中胆碱乙酰转移酶和乙酰胆碱类递质的减少是AD的重要原因。AD患者有大脑皮 质和海马部位乙酰胆碱转移酶活性降低，直接影响了乙酰胆碱的合成和胆碱能系 统的功能。此外，AD无患者生长抑素、促肾上腺皮质释放因子及去甲肾上腺素均 明显减少，多巴胺羟化酶活性均显著降低。 病毒感染 实验证明，使羊脑组织变形的病毒接种于小白鼠脑内可出现典型的老年斑。 体外实验显示，疱疹病毒感染能使嗜铬细胞PC12 细胞乙酰胆碱转移酶水平降低。 提示病毒感染可能是本病的原因之一。 金属作用 部分AD患者脑内铝浓度可达正常脑的10—30倍，老年斑（SP）核心中有铝沉 积、偷袭致痴呆时亦可见脑铝增多，因此，推测铝与痴呆有关。 免疫功能紊乱，自由基损伤 免疫功能紊乱，自由基损伤等均有与AD的发病有关。AD的脑反应性抗体比对 照组高20％，说明本病患者的自身抗体含量增加，可能对神经元的消失和衰老起 作用。
NO作用机制： • NO弥散进入VSM细胞内，激活鸟苷酸环化酶， 从而使三磷酸鸟苷转变为环磷酸鸟苷。使得肌 球蛋白去磷酸化，进而使VSM松驰，血管扩张 血压下降。
（二）维持心输出量 • 负性肌力和降低心肌氧耗量 *内源性或外源性NO对离体豚鼠心脏 *用L-NAME动脉注射 • 对心肌收缩力和氧耗量无明显影响 *麻醉犬：L-NAME，可使体循环阻力增加和 剂量依赖性的血压升高。 • 参与冠脉收缩与舒张的动态平衡，使动脉始终 维持较低张力，对冠脉基础血流量无影响。
NO在心血管中的生物学作用
（一）舒张血管，降低血压 —短期机制： a.NO作用机制； b. 减少血管对非肾上腺素能刺激的反应。 —长期机制：通过调节内皮血管收缩和生长因子 的表达。 *正常生理情况下，它改变血 管的基础张力， 调 节血压和组织血流量。血液中的乙酰胆碱(ACh)、 缓激肽，以及血小板释放的5-羟色胺、 凝血酶原、 ADP等活性物质均是通过L-arg-NO途径而发挥扩血 管作用的。
• 化学性质活泼：其T1/2仅2-5sec； • 易与氧反应，生成新的毒性自由基 可被O2-灭活而生成过氧化亚硝酸阴离子(ONOO-)。 在酸性条件下： + ONOO-
氧化性及对细胞的毒性作用均明ຫໍສະໝຸດ 强于NO。NO 细胞内的合成
•L-Arg，L-OH-Arg和含精氨酸的小分子多肽是合 成NO的前体。
免疫调节
• 当生物体受到外界物质入侵时,体内各器官和组织中的 巨噬细胞会被激活,吞噬入侵物质(吞噬作用),这就是 免疫反应。此外巨噬细胞还可以不通过吞噬作用而直 接杀死微生物,这一过程就与NO有关。 • 人们早就知道免疫系统的活动与尿中硝酸盐含量升高 有关,显然NO是硝酸盐的前体。 • 据报道, NO作为机体的免疫系统的一部分,至少有两种 作用方式,一是依靠自身的毒性直接杀死细菌;二是阻 断细菌的代谢途径。在后一种方式中, NO攻击某些酶 中的金属离子,导致酶畸变,病毒细胞无法分裂和生长。 NO在巨噬细胞中的受控生成,是巨噬细胞杀死癌症细胞 和入侵微生物的重要原因。
NO生理作用的认识首先要归功于 微量分析技术
• NO在生命体内的浓度极低,仅为μmol/L级甚至更低,而且ＮＯ在体 内的存留时间很短,半衰期仅为6ｓ,因此发现它、检测它非常困难。 • 为了全面揭示NO在生命过程中的作用,如何实现NO的实时在体连续 检测是一个关键的问题。因为NO只有在体内才能显示正常的生理 作用,离体分析已经不能满足生命科学研究的要求,因此将微型传 感器直接插入体内进行在体实时检测,才是研究生命体内分子作用 机理的最有效的方法。 • 目前检测体内ＮＯ最有效的方法是电分析方法。电化学方法测量 NO有许多独特的优点： 第一,使用的微电极直径可以小至2～6μｍ; 第二,该方法有极高的灵敏度和很强的抗干扰能力,其检测限低 至10-9mol/μｍ， 第三,该方法的响应时间小于10ｍｓ.分析化学工作者对ＮＯ实 时在体检测方法的不断完善,必将有力地促进对NO生理作用的研究
生殖系统作用
• 调节性功能 NO与男性的性生理过程有直接的关系.当生殖器神经得 到性兴奋的信息后即产生NO,引起生殖器血管扩张,血 液涌入而完成勃起.若NO的生成出现障碍,所有重要的 血管不能扩张就会导致勃起障碍. • 雌激素的作用 绝经前妇女心血管疾病的发病率和死亡率均低于男性， 但绝经后迅速上升，达到与男性相似。目前认为绝经 前，雌激素可能对动脉粥样硬化和心肌梗死有预防作 用，其机制尚不完全清楚，已发现心血管系统有雌激 素受体，雌激素可能刺激高密度脂蛋白的生成，减少 低密度脂蛋白，因而可降低血中胆固醇。雌激素能使 血管内皮细胞产生NO，使血管扩张，改善循环。血管 上皮细胞有雌激素受体，雌激素对钙有拮抗作用，可 能抑制动脉粥样硬化和斑块的生成。
NO的细胞毒性
• 病理状态下，NO短暂升高，一方面，它对人 体可起到有益作用（抗菌、抗寄生虫、抗病毒 或杀伤肿瘤）；另一方面，不加控制的高水平 NO则对人体有害： + —ONOO- —与一些酶的铁-硫中心结合，影响线粒体电子 传递、柠檬酸循环和DNA合成。
NOS分类及分布
• 应用蛋白质生化和分子克隆技术已分离出至少3 种独立的NOS基因，并以组成或克隆的先后顺序 命名为： ①神经型（ncNOS）或称I型NOS：脑、平滑肌、 骨骼肌、肝细胞以及胰、胃、肾等 ②巨噬细胞型（iNOS）又称免疫型或II型NOS： 巨噬细胞、肥大细胞、神经胶质细胞、单核细胞、 内皮细胞以及心肌细胞 ③内皮型（ecNOS）或III型NOS：血管内皮细胞
NO在脑循环和脑损伤过程中起重要作用
• 对脑循环作用：NO是很强的血管扩张剂， 抑制血小板聚集和白细胞粘连。在生理 状态下，由内皮、神经元和胶质细胞生 成的NO作用于平滑肌细胞内的乌苷酸环 化酶，生成cGMP，引起脑血管扩张，脑 血流(CBF)增加。生成的NO还可通过负反 馈限制NO的生成。持续的NO生成，使脑 血管保持正常张力