Роль no в механизмах регуляции сосудистого тонуса

Короткевич А. И., Пинчук Е. В.

Научный руководитель: к.б.н. доцент Н. И. Штаненко

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

г. Гомель, Республика Беларусь

Введение

Заболевания сердечно-сосудистой системы в настоящее время являются основной причиной сокращения продолжительности жизни [4]. В связи с этим актуальной проблемой сердечно-сосудистой физиологии является изучение локальных механизмов регуляции сосудистого тонуса [5]. Важное значение в регуляции сосудистого тонуса в последние годы придается эндотелию. Его можно рассматривать как нейроэндокринный орган, основная функция которого заключается в обеспечении адекватности кровотока потребностям тканей. Эндотелий является универсальным регулятором тонуса сосудов. Он синтезирует как вазодилатирующие, так и вазоконстрикторные факторы. Баланс между этими группами факторов определяет тонус сосудов и величину местного кровотока. К числу важнейших эндотелий зависимых вазоконстрикторных субстанций, повышающих сосудистый тонус, агрегацию тромбоцитов и свертываемость крови, относятся эндотелин-1(ЕТ-1), тромбоксан А₂, простагландин PGH₂, ангиотензин II и др. Основными эндотелиальными вазодилатирующими факторами, оказвающими влияние на сосудистый тонус и агрегацию тромбоцитов, являются простациклин PGL₂, эндотелиальный гиперполяризующий фактор (ЭГПФ), адреномедуллин, брадикинин, натрийуретический пептид С-типа [1]. В 1980 г. Furchgott и Zawadski обнаружили существование выделяемого эндотелием вазодилатирующего вещества и назвали его «эндотелиальным фактором релаксации». Семь лет спустя группа исследователей под руководством S. Moncada установили химическую структуру этого фактора, оказалось, что это NO — азота оксид. Онприсутствует во всех типах эндотелия — независимо от размера и функции сосуда, оказывает влияние на сосудистый тонус и агрегацию тромбоцитов [2].

Цель

На основе литературных источников изучить механизм образования оксида азота и его роль в регуляции сосудистого тонуса.

Роль оксида азота в регуляции сосудистого тонуса

NO представляет собой небольшую жирорастворимую молекулу, которая после образования легко диффундирует в расположенные рядом клетки гладкой мускулатуры, где она вызывает релаксацию, предположительно стимулируя продукцию цГМФ [1]. NО образуется в эндотелиоцитах из L-аргинина под действием фермента NO-синтазы. Существует семейство NO-синтаз, включающее:

1. Конституциональную нейрональную NO-синтазу (NO-синтаза 1-го типа).

2. «Индуцибельную» NO-синтазу (NO-синтаза 2-го типа);

3. Конституциональную эндотелиальную NO-синтазу (NO-синтаза 3-го типа).

Последняя участвует в синтезе NO эндотелием и регуляции сосудистого тонуса. Она катализирует реакцию пятиэлектронного окисления гуанидинового азота L-аргинина с образованием NO и L-цитруллина. В присутствии Ca²⁺/кальмодулина и L-аргинина происходит перенос электронов от НАДФ∙Н через ФАД и ФМН к гему, в рузультате чего происходит восстановление гема. Восстановленный гем связывает кислород. Образовавшийся комплекс окисляет L-аргинин, при этом образуется NG-гидрокси-L-аргинин, который далее под влиянием комплекса восстановленный гемоглобин-кислородокисляется с образованием NO, L-цитруллина и воды.

После образования в эндотелиоцитах NO диффундирует в просвет сосуда и к гладкомышечным клеткам. Проникнув в гладкомышечную клетку сосуда, NO связывается с простетической группой гема растворимой гуанилатциклазы, в результате чего резко и быстро увеличивается количество циклического гуанозинофосфата (цГМФ). Увеличение цГМФ приводит к снижению содержания свободного кальция в цитоплазме и снижению чувствительности к нему сократительного аппарата миоцитов сосуда, вследствие чего кровеносные сосуды расширяются.

В ходе синтеза азота оксида могут образовываться несколько альтернативных продуктов. При нарушении окисления L-аргинина наблюдается преобладание образования супероксида по сравнению с NO. При повышенном образовании пероксинитрита (OONO-) происходит разрушение NO [2].

Эндотелиальные клетки могут продуцировать другие расслабляющие и несколько сосудосуживающих факторов, включая эндотелин, очень активный сосудосуживающий пептид и главный антагонист NO [1].

Продукция оксида азота бывает базальной и стимулированной.

Базальная обеспечивает даже в состоянии покоя оптимальную степень дилатации сосудов и препятствует вазоконстрикции. Уровень базальной секреции оксида азота (NO) определяется пульсирующим характером кровотока по кровеносным сосудам и напряжением сдвига, т. е. силой воздействия потока движущейся крови на соответствующий отдел эндотелия. Увеличение напряжения сдвига является главным фактором, определяющим повышения активности NO-синтазы и синтеза NO.

Стимулированная продукция азота оксида стимулируется нейромедиаторами через активацию соответствующих рецепторов, а также гипоксией, механической деформацией сосудов и другими факторами. Основными нейрогуморальными медиаторами, увеличивающими продукцию NO, являются: адреналин, норадреналин, брадикинин, гистамин, ацетилхолин, серотонин, эндотелин и т. д. [1].

Ацетилхолин и некоторые другие вещества (брадикинин, вазоактивный кишечный пептид) стимулируют продукцию NO в эндотелиальных клетках, так как их рецепторы на эндотелиальных клетках связаны с рецепторами, управляющими Ca²⁺каналами. С физиологической точки зрения более важно, что определяемое уровнем кровотока напряжение сдвига, воздействуя на эндотелиальные клетки, стимулирует продукцию ими NO преимущественно за счет активации чувствительных к растяжению Ca²⁺каналов. Такая, зависящая от уровня кровотока, выработка NO эндотелиальными клетками, возможно, объясняет, почему, например, физическая нагрузка и увеличение кровотока через мышцы нижней конечности могут вызвать расширение бедренной артерии, поставляющей кровь в точках, которые расположены гораздо выше по течению, чем непосредственно испытывающие напряжение мышцы.

Факторы, которые блокируют продукцию NO посредством торможения NO-синтазы, вызывают существенное увеличение сосудистого сопротивления в большинстве органов в состоянии покоя. Учитывая этот фактор, считается, что эндотелиальные клетки в норме всегда вырабатывают определенное количество NO, что в сочетании с другими факторами имеет важное значение в создании нормального результирующего тонуса артериол в покое во всем организме [1].

Проводился ряд экспериментов на белых беспородных крысах-самцах. В условиях введения селективного ингибитора нейрональной изоформы NO-синтазы отмечалось улучшение морфофункционального состояния эндотелия кровеносных сосудов. Это способствовало уменьшению степени агрегации тромбоцитов в ранние и поздние периоды повреждений [6].

Заключение

Эндотелий — это место образования ряда факторов релаксации — NO (эндотелиальный фактор релаксации), так называемого эндотелиального фактора гиперполяризации простациклина, а также констрикторых агентов (эндотелины, простаноиды и т. д). Считается, что баланс между факторами релаксации и констрикции и определяет тонус сосудов и соответственно величину местного кровотока. Большинство веществ, влияющих на тонус сосудов, вызывают выделение из эндотелия оксида азота, который в свою очередь и расслабляет гладкую мускулатуру [3].