Stickstoffmonoxid
Stickstoffmonoxid
Synonym(e)
Stickoxid; NO
Englischer Begriff
nitric oxide
Definition
Extrem kurzlebiges (<5 s), gasförmiges und frei diffusibles Signalmolekül, das von einer der 3 Isoformen der NO-Synthasen in Endothelzellen, Neuronen, Makrophagen und anderen Zelltypen gebildet wird und starke vasodilatatorische (blutdrucksenkende), antimikrobielle und zentralnervöse Funktionen ausübt.
Beschreibung
NO wird in vaskulären und sinusoidalen Endothelzellen der Leber, neuronalen Zellen, Makrophagen, Muskelzellen und anderen Zelltypen durch die mischfunktionellen Oxidasen vom Typ der NO-Synthasen in Anwesenheit von molekularem Sauerstoff und unter Verbrauch von NADPH aus Arginin gebildet, wobei neben dem Radikal NO die Aminosäure Citrullin entsteht. Es gibt 3, von differenten Genen kodierte Isoformen der NO-Synthasen (NOS):
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2 konstitutive Isoformen: Dazu gehören NOS der Endothelzellen (eNOS) und Neuronalzellen (nNOS). Die Aktivitäten dieser Isoformen hängen von dem Kofaktor Calmodulin ab und reagieren auf Calcium. Trotz ihrer Bezeichnung als „konstitutiv“, werden diese NOS-Isoformen in ihrer Aktivität durch Hypoxie, Scherstress und Zytokine moduliert.
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Induzierbare Isoform (iNOS): Diese Isoform wird transkriptionell reguliert durch Zytokine und/oder Lipopolysaccharide (Endotoxin-Reaktivität) unter Vermittlung des Transkriptionsfaktors NFκB, der die iNOS-Gentranskription stimuliert. Durch NO selbst wird die Transkription negativ reguliert (negativer Feedback). Die iNOS befindet sich vorwiegend in Makrophagen, Kupffer-Zellen, Hepatozyten, Lebersternzellen (Ito-Zellen) und anderen Zelltypen.
Das frei diffusible NO-Radikal vermittelt seine Wirkungen über den intrazellulären Rezeptor Guanylatcyclase, die NO bindet, aktiviert, die intrazelluläre cGMP-Konzentration erhöht und somit cGMP-gesteuerte Kinasen aktiviert, die zellspezifische Effekte auslösen:
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Relaxation der glatten Muskelzellen der Gefäßwände und der Lebersternzellen (ITO-Zellen) der Lebersinusoide durch das von Endothelzellen gebildete, parakrin wirkende NO. Folgen sind Abnahme des systemischen Blutdruckes, Regulation des regionalen Blutflusses und Reduktion des Portalvenendruckes (daher frühere Bezeichnung von NO als EDRF = „endothelial-derived relaxing factor“). In dieser Funktion ist NO Antagonist des vasokonstriktiv wirkenden Endothelins. Das therapeutisch bei Angina pectoris eingesetzte Nitroglyzerin wirkt als NO-Donor und somit dilatierend auf die Koronargefäße des Herzens
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Primäre Infektabwehr durch Makrophagen aufgrund zytotoxischer, antimikrobieller Wirkungen des NO und verwandter Produkte (z. B. Peroxinitrite)
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Neuromodulatorische Wirkung durch Beteiligung an der exzitatorischen Neurotransmission.
Die quantitative Bestimmung von NO kann elektrochemisch mittels Clark-Elektrode, (Sauerstoffpartialdruck), durch Gasphasen-Chemolumineszenzdetektion oder indirekt durch Messung der Metabolite NO2 und NO3 im Blut mit dem Griess-Test erfolgen. Gegenwärtig ist eine klinisch-diagnostische Indikation zur Bestimmung von NO und seinen Derivaten nicht gegeben, u. a. weil die Effekte lokal wirksam sind.