MONOSSIDO DI AZOTO (NO)
(ossido nitrico)
E’ un gas.
N
O
E’ coinvolto come messaggero in molti processi biologici
INIZIALMENTE IDENTIFICATO COME EDRF
(Endotelium Derived Release Factor)
Dilatazione vasi sanguigni
(abbassamento della pressione sanguigna)
Inibizione aggregazione piastrinica
Contrazione muscolatura liscia
Risposta infiammatoria ed immune
Neurotrasmissione
PREMIO NOBEL PER LA MEDICINA NEL 1998
A LOUIS IGNARRO, FERID MURAD E ROBERT FURCHGOTT PER I
LORO STUDI SUL RUOLO FISIOLOGICO DELL’NO
CARATTERISTICHE CHIMICHE DEL
MONOSSIDO DI AZOTO (NO°)
E’ un gas: attraversa liberamente le membrane. Non ha bisogno di
recettori specifici sulla superficie delle cellule bersaglio. La sua
concentrazione è circa 10-100 nM.
E’ un radicale: possiede un elettrone non impegnato nella formazione
di legami.
E’ una specie chimica molto reattiva ed instabile: emivita molto breve
(1-5 sec). Agisce a a livello locale.
La sua ossidazione produce nitrati (NO3-) e nitriti (NO2-).
BIOSINTESI DEL MONOSSIDO DI AZOTO
NORMOSSIA
Via metabolica
dipendente da
NO sintasi (NOS)
IPOSSIA
Via metabolica
indipendente da
NO sintasi (NOS)
OSSIDO NITRICO SINTASI
L’NO Viene sintetizzato a partire da arginina in una reazione di ossidazione (a
5 elettroni) catalizzata dall’enzima ossido nitrico sintasi (NOS)
NOS=monossigenasi
LA NOS UTILIZZA MOLTI COFATTORI E GRUPPI
PROSTETICI PER SINTETIZZARE NO
Cofattori principali (comuni a tutte le isoforme):
NADPH = fonte di elettroni
O2 = fonte di atomi di ossigeno
Gruppi prostetici principali:
FAD e FMN (flavine) = trasportano elettroni nell’enzima dal
NADPH al gruppo eme dove avviene la catalisi
(dominio reduttasico)
Eme = sito attivo per la ossidoriduzione (dominio ossigenasico)
H4B (TETRAIDROBIOPTERINA)= attivazione dell’ossigeno
(dominio ossigenasico)
LE NOS POSSONO ESSERE COSTITUTIVE O INDUCIBILI
Gli enzimi costitutivi - nNOS (I) ed eNOS (III)
producono quantità fisiologiche di NO (livello basale) per breve tempo:
-modulano il tono vascolare
-contribuiscono alla regolazione della pressione sanguigna
-sono coinvolti nella aggregazione piastrinica
-agiscono come neuromediatori
Sono regolati da Calcio che si lega alla NOS tramite la proteina CALMODULINA
Gli enzimi inducibili - iNOS (II) -
- sono indotti da Endotossine (lipopolisaccaride), dall’interferone g,
dal fattore di necrosi tumorale (TNF a), da IL-1
- producono notevoli quantità di NO per periodi sensibilmente lunghi
sono coinvolti nella risposta infiammatoria
Sono Calcio/Calmodulina-indipendenti
L’ NO PUO’ ESSERE PRODOTTO DAL NITRITO (+ IN IPOSSIA)
TESSUTI: deossimioglobina/xantina ossidasi
STOMACO: produzione
non-enzimatica a pH acido
SANGUE: deossiemoglobina
IL NITRITO DERIVA SIA DALLA DIETA CHE
DALL’NO PRODOTTO DALLA NOS IN PRESENZA DI OSSIGENO
EFFETTI FISIOLOGICI NELL’OSSIDO NITRICO
Sistema muscolare: miorilassante (liscio)
Sistema circolatorio: vasodilatatore; coinvolto scambi gassosi
Hb-cellule
Sistema nervoso: molecola segnale (neurotrasmettitore) -memoria
a lungo termine
Sistema immunitario: agente battericida; inibitore replicazione virale
Sistema digestivo: media dilatazione stomaco
IN ALCUNE CONDIZIONI PATOLOGICHE
SI PRODUCE TROPPO NO
SISTEMA MUSCOLARE LISCIO: NO E VASODILATAZIONE
SINTETIZZATO DALLA ISOFORMA ENDOTELIALE DELLA NOS
IN RISPOSTA ALLA STIMOLAZIONE ORMONALE O DA CITOCHINE
L’NO OTTIENE IL SUO EFFETTO ATTIVANDO
LA GUANILATO CICLASI CHE PRODUCE GMP ciclico
LA GUANILATO CICLASI SOLUBILE
(sGC)
E’
PRESENTE
IN
MOLTI
TESSUTI
DEI
MAMMIFERI
(POLMONE,
FEGATO,
CERVELLO,
MUSCOLO)
QUESTO ENZIMA CITOPLASMATICO
CATALIZZA LA REAZIONE:
GTP -> cGMP + PPi
EFFETTO DELL’AUMENTO DI cGMP
L’ AUMENTO DI cGMP ATTIVA:
CHINASI cGMP DIPENDENTE fosforila recettore INS-P3
(meno Calcio = minore contrazione)
FOSFODIESTERASI cGMP DIPENDENTE
CANALI IONICI (Ca) cGMP DIPENDENTI
SISTEMA NERVOSO: L’NO E’ UN NEUROTRASMETTITORE
SINTETIZZATO DALLA ISOFORMA NEURONALE DELLA NOS IN
RISPOSTA ALLA STIMOLAZIONE DA PARTE DEL GLUTAMMATO
Neurone post-sinaptico
deve inviare un
messaggio retroattivo al
Neurone pre-sinaptico
NO messaggero
retrogrado
SISTEMA IMMUNITARIO
I MACROFAGI UTILIZZANO L’NO PER UCCIDERE AGENTI PATOGENI
IN CONDIZIONI FISIOLOGICHE I MACROFAGI VENGONO A CONTATTO CON UN
AGENTE PATOGENO, LO INGLOBANO PER FAGOCITOSI E PRODUCONO
QUANTITA’ ELEVATE DI NO DALLA mNOS.
L’NO SVOLGE AZIONE CITOTOSSICA DI DIFESA.
LA SETTICEMIA
(INFEZIONE BATTERICA EMATICA)
SI VERIFICA IN SEGUITO A OPERAZIONI
IMMUNODEPRESSIONE, DIABETE, CIRROSI EPATICA.
CHIRURGICHE,
PROVOCA VASODILATAZIONE, DANNI CARDIOVASCOLARI E FEBBRE
ED IN SITUAZIONI ESTREME SHOCK SETTICO E MORTE.
NELLA SETTICEMIA SI HA RILASCIO ECCESSIVO DI NO PER
STIMOLAZIONE DELLA NOS INDUCIBILE DAI LIPOLISACCARIDI
DELLA PARETE BATTERICA E DALLE ELEVATE QUANTITA’ DI
CITOCHINE CIRCOLANTI.
IN ALCUNE CONDIZIONI PATOLOGICHE
SI PRODUCE TROPPO NO
MOLTI EFFETTI CITOTOSSICI SONO LEGATI ALLA
INATTIVAZIONE DI IMPORTANTI METALLOPROTEINE
CON QUALI GRUPPI CHIMICI REAGISCE?
FERRO : gruppo eme ferroso
(Fe2+)
Es. Emoglobina, Guanilato ciclasi
CENTRI FERRO-ZOLFO con cisteine libere
Es. Aconitasi
GRUPPI –SH: sia proteici che in tioli a basso PM
Es. Glutatione
RAME: Es. Citocromo ossidasi
OSSIGENO: sia ossigeno molecolare che altre specie
reattive come anione superossido
L’NO IN ECCESSO FORMA INOLTRE ALTRI COMPOSTI CITOTOSSICI
I PRINCIPALI DERIVATI TOSSICI DELL’NO SONO:
COMPOSTI DERIVANTI DALLA REAZIONE CON METABOLITI
TOSSICI DELL’OSSIGENO MOLECOLARE, spec.
ANIONE SUPEROSSIDO (O2-)
PEROSSINITRITO (ONOO-) = POTENTE AGENTE OSSIDANTE
COMPOSTI AZOTATI PIU’ OSSIDATI :
NITRATI (NO3-) e NITRITI (NO2-)
MODULAZIONE FARMACOLOGICA DEI LIVELLI DI
OSSIDO NITRICO
Disponibilità di ossido nitrico può essere modulata da vari fattori:
- variazione attività della NO sintasi
- maggiore inattivazione dell’NO
- alterata biodisponibilità dell’NO
Settori di applicazione dei farmaci che producono NO
-Patologie cardiovascolari (angina, infarto…..)
-Processi infiammatori
-Protezione mucose gastrointestinali
L’EFFETTO TERAPEUTICO DEL NITRATO/NITRITO SULLE
PATOLOGIE CARDIACHE E’ NOTO DAL MEDIOEVO
Manoscritto buddista medievale
GLI EFFETTI TERAPEUTICI DEL NITRITO DIPENDONO DALLA
PRODUZIONE DI PICCOLE QUANTITA’ DI NO
Vasodilatatore
-Ipertensione/Infarto/angina
Citoprotettivo
Puo’ essere usato per prevenire:
-Danni da ischemia/riperfusione
-Ulcere gastriche da farmaci
-Trapianti
(spasmo improvviso o
aterosclerosi avanzata)
Formulazioni:
Inalazione
Iniezione
Compresse sublinguali
Cerotti transdermici
Compresse a rilascio lento
Effetti secondari:
Mal di testa
Nausea
Ipotensione
Irrequietezza
NO è citoprotettivo perché blocca la catena respiratoria
mitocondriale e quindi la produzione di dannose Specie
Reattive dell’ Ossigeno (ROS)
FARMACI ANTINFIAMMATORI NON STEROIDEI
……tipo aspirina
Azione su COX-1(generale) e COX-2(selettiva)
(COX= ciclossigenasi)
Azione antitrombotica solo COX-1 (piastrine)
Effetti negativi su mucosa gastrica (apoptosi)
NCX4016
ALTERNATIVE:
NO-ASPIRINA
Effetti positivi: minore tossicità gastrointestinale (NO=citoprotettivo)
ALTRI FARMACI CHE INTERFERISCONO
CON IL METABOLISMO DELL’OSSIDO NITRICO
• Composti che bloccano i canali del calcio (miorilassanti) -> aumentano NO
• ACE inibitori (ACE=angiotensin converting enzyme): inibiscono
l’enzima che degrada la bradichinina e forma angiotensina-II
Bradichinina stimola eNOS-> aumentano NO
• Statine (inibitori HMG-CoA reduttasi) -> stimolano eNOS
-> aumentano NO
• Inibitori fosfodiesterasi (PDE-5, sildenafil) -> aumentano la emivita
del cGMP bloccandone la degradazione
-> potenziano effetto NO
NB. Attenzione alla interazione con effetti cardiaci
