1.4. Фізіологічна роль no (оксиду азоту)

Молекула NO є простим радикалом, що легко утворює ковалентні зв’язки, оскільки містить неспарений електрон. Завдяки малим розмірам і відсутності заряду легко проходить крізь клітинні мембрани багатьох органів і тканин організма [31].

Мішенню для NO в більшості випадків є гемова частина розчинної гуанілатциклази. NO каталізує утворення циклічного гуанозинмонофосфату (цГМФ), який і зумовлює більшість фізіологічних ефектів NO. Збільшуючи кількість цГМФ, оксид азоту зменшує вміст кальцію в тромбоцитах і гладеньких м'язах. Іони кальцію – обов'язкові учасники всіх фаз гемостазу і скорочення м'язів. Тому кінцевий ефект NO – антиагрегантний, антизсідальний і вазодилататорний. Вазопротекторна функція NO полягає у модуляції вивільнення вазоактивних медіаторів, блокуванні окиснення ліпопротеїнів низької щільності, адгезії моноцитів і тромбоцитів до судинної стінки [33].

Іншими можливими мішенями для NO є розчинний аденозиндифосфат (АДФ)-риболізуючий фермент і фактори транскрипції. Через них NO може безпосередньо впливати на транскрипцію генів і трансляцію іРНК [27].

Вибір мішені для NO залежать від умов середовища, в якому знаходиться ця сполука, її кількості. Останній параметр залежить від кількох факторів: інтенсивності його синтезу, екзогенного надходження та від інактивації NО.

Фізіологічна дія NO варіює від модуляції судинної системи до регуляції імунних процесів (клітинно-опосередкований імунітет, вплив нейтрофілів на патогенні мікроорганізми, неспецифічний імунний захист) і контролю нейрональних функцій [17,28].

Біологічна активність NO стимулюється деякими агоністами, включаючи L-аргінін, ацетилхолін, брадикінін тощо. З іншого боку синтез NO може гальмуватися різними аналогами L-аргініну, які є конкурентними інгібіторами NOS, такими як N-ω-циклопорил-L-аргінін, N-монометил-L-аргінін (L-NMMA), N-нітро-L-аргінінметиловий ефір (L-NAME), N-нітро-L-аргінін (L-NNA).

Оксид азоту відіграє важливу роль у функціонуванні різних систем організму:

1.Серцево-судинна система:

-релаксація кровоносних судин мозку, м'язів серця [28] (є головним медіатором ендотелійзалежної вазодилатації),

-судинна структура (інгібування проліферації клітин гладких м'язів) і міжклітинні взаємодій в кровоносних судинах (інгібування адгезії та агрегації тромбоцитів, інгібування адгезії моноцитів) [34].

2.Дихальна система, травний і урогенітальний тракти:

-розслаблення гладеньком'язової тканини трахеї, шлунку, кишечника, сечового міхура, матки.

3.Центральна та периферична нервові системи:

-активність, яка визначає довготривале потенціювання, формування пам'яті, сприйняття болю, зоровий аналіз.

4.Ендокринна система:

-регуляція синтезу і секреції гормонів: інсуліну, пролактину, тиреоїдного гормону, паратиреоїдного гормону, гормонів надниркових залоз, гормонів репродуктивного циклу.

5.Система гемостазу:

-регулювання взаємодії тромбоцитів зі стінками судин.

6.Травна система:

- імуногістохімічними методами встановлено, що NOS містяться в сплетінні Ауербаха. Їх електрична стимуляція супроводжується секрецією NO і релаксацією кишечника.

- доведений вплив NO на забезпечення моторної функції шлунково-кишкового тракту, а також на регуляцію надходження жовчі в кишечник.

- фактор захисту слизової оболонки шлунку. Його дія реалізується шляхом впливу на кровонаповнення слизової .

Недостатнє вироблення або швидкий розпад NO призводить до розвитку тяжких серцево-судинних захворювань, пов’язаних з порушенням функції ендотелію, патологічним підвищенням судинного тонусу і артеріального тиску. До них відноситься артеріальна гіпертензія, стенокардія, атеросклероз, діабетична ангіопатія та ін. [25,35].

NO хімічно нестабільний і існує всього декілька секунд. Він дифундує всередину судинної стінки і в тромбоцити, які знаходяться у тісному контакті з ендотелієм. В просвіті судини NO швидко інактивується розчиненим киснем, супероксидними аніонами та гемоглобіном. Це, в свою чергу, попереджує дію NO на відстані від місця його секреції. Тому NO діє як локальний регулятор судинного тонусу і функції тромбоцитів [36].

У певних ситуаціях (наприклад, гостра гіпоксія або кровотеча) клітини ендотелію, навпаки, стають "причиною" вазоконстрикції, як за рахунок зниження продукції NO, так і внаслідок посиленого вироблення речовин із вазоконстрикторним ефектом – ендотеліну-1, одного з найбільш потужних вазоконстрикторів ендогенного походження.

1.5. Ендотелій. Ендотелійзалежні фактори

Ендотелій судин відіграє важливу роль у регуляції судинного тонусу. Така функція цього шару визначається високою секреторною здатністю ендотеліоцитів, котрі є джерелом великої кількості речовин, котрі можуть впливати на судинний тонус [37].

Біологічно активні речовини, що вивільняються ендотелієм, діють в основному паракринно (на сусідні клітини) та аутокринно-паракринно (на ендотелій [38]. Ендотелій судинної стінки постійно відновлюється, а фрагменти, які не є функціонуючими, можуть потрапляти до кров'яного русла та справляти відповідний вплив на системний кровотік. Поки ендотелій цілий, неушкоджений, він синтезує головним чином фактори розширення судин. Ці біологічно активні речовини перешкоджають росту гладеньких м'язів – стінки судин не потовщуються, діаметр їх не змінюється [38,39].

На сьогодні відомо, АХ у судинному руслі, взаємодіючи із М-холінорецепторами ендотеліоцитів, активує фермент NO-синтазу. NOS, використовуючи амінокислоту L-аргінін, cинтезує оксид азоту, який дифундує до м’язевих клітин судин і розслаблює їх. АХ, брадикінін, вазоактивний кишковий пептид, субстанція Р стимулюють продукцію NO та посилюють виділення ЕЗРФ [40,41].

Фактори, які блокують продукцію NO, викликають суттєве підвищення судинного опору в більшості органів у стані спокою, тому рахують, що ендотеліальні клітини в нормі завжди виробляють певну кількість NO [42].

У випадку прогресування дисфукції ендотелію, коли продукція NO практично відсутня, ендотелійзалежні вазодилататори (ацетилхолін, брадикінін, серотонін, аденозин, АТФ/АДФ, гістамін) викликають вазоконстрикцію, обумовлену їх прямою дією на рецептори гладеньких м'язів, що призводить до збільшення внутрішньоклітинного кальцію. Така реакція спостерігається при артеріальній гіпертензії, атеросклерозі, гіперхолестеринемії [43,44].

Встановлено, що ендотеліальні клітини продукують також інші розслаблюючі фактори під загальною назвою "ендотеліальний фактор гіперполяризації" і декілька судиннозвужувальних факторів, у тому числі ендотелін І (ЕТ-1), дуже активний вазоконстрикторний пептид. З цього випливає, що крім вазодилатації, ендотелій судин може опосередковувати і судинозвужуючі реакції. Так ендотелін є найбільш потужним з усіх відомих вазоконстрикторів. Процес утворення ЕТ-1 включає кілька стадій. Спочатку з попередника ендотеліну (препроендотеліну) утворюється так званий «великий ендотелін» (проендотелін), який, у свою чергу, під дією ендотелін-перетворюючого ферменту трансформується в активний поліпептид, що складається з 21 амінокислоти – ендотелін-1. Зв'язуючись зі специфічними рецепторами клітинних мембран (ЕТА і ЕТВ), ендотелін-1 підвищує внутрішньоклітинну концентрацію іонів Са²⁺, що призводить до посилення скорочення гладеньких м'язів судинної стінки [45].

Утворення ЕТ-1 посилюється при впливі на ендотеліальні клітини тромбіну, вазопресину, інтерлейкіну-1, ангіотензину II та інших речовин, а також при виникненні гіпоксії, підвищенні артеріального тиску, прискорення кровотоку.

У природі існує три форми ендотеліну: ЕТ-1, ЕТ-2, ЕТ-3. Всі три форми кодуються окремими генами. Ефекти, викликані ендотеліном, можна розділити на дві групи [46]:

1) ЕТ-1, ЕТ-2 значна судинозвужуюча дія судин та здатність звужувати трахею. Для ЕТ-3 ця дія менш виражена,

2) всі три форми можуть в однаковій мірі викликати і ендотелійзалежну вазодилатацію.

Відомо, що ЕТ-1 може впливати на кровообіг і тканинне дихання печінки. ЕТ-1 спричиняє підвищення тиску у воротній вені, зменшення кровонаповнення та локального кровотоку в печінці, а також пригнічує споживання кисню печінкою. Фентоламін у даному випадку не впливає на ефекти ЕТ-1. ЕТ-1 зумовлює зменшення жовчовиділення та зниження температури печінки. Це може свідчити про його пригнічувальний вплив на кисень-залежні метаболічні процеси в печінки. Відзначено, що ЕТ-1 звужує артеріальні та венозні судини печінки, зменшуючи її кровонаповнення та кровопостачання, пригнічує тканинне дихання, теплотворення та жовчновидільну функцію органа [47].

Зараз відомо багато хімічних факторів, які здійснюють судинні ефекти і тому в певних випадках можуть відігравати важливу роль у локальній судинній регуляції. Одним із таких факторів є простагланини.

Простагландини – похідні метаболізму арахідонової кислоти. Деякі з них є активними вазодилататорами, інші – констрикторами. Особливу роль простагландини-дилататори відіграють у розвитку запальної реакції. Відповідно, інгібітори синтезу простагландинів, такі як аспірин, є ефективними протизапальними ліками. Простагландини, які продукуються тромбоцитами і ендотеліальними клітинами, відіграють важливу роль у гемостатичній констрикції (припинення кровотечі) і агрегації тромбоцитів при пошкодженні судин [30].

Інші метаболіти арахідонової кислоти (наприклад, лейкотрієни) також володіють вазоактивуючими властивостями.