Метиленийн хөх ба азотын монооксид: NOS, cGMP, судасны дохиолол

Асуулт энгийн мэт сонсогдоно: метиленийн хөх азотын монооксидыг дарангуйлдаг уу? Лабораторид энэ нь дөрвөн тусдаа асуулт болж задардаг бөгөөд тус бүрийг өөр өөр туршилтаар шалгана. Эдгээрийг хооронд нь андуурах нь метиленийн хөх ба азотын монооксидын тухай бичвэрүүд итгэлтэй атлаа бүдэг бадаг сонсогддог гол шалтгаан юм.

Азотын монооксидын дохиог дөрвөн холбоостой гинж гэж төсөөлөөрэй. Генийг транскрипцэд оруулснаар азотын монооксидын синтаза үүснэ. Уг фермент аргининыг азотын монооксид болгон хувиргана. Энэ хий өөр бодистой урвалд орохоосоо өмнө бай молекулдаа хүрч диффузлэнэ. Уусдаг гуанилатциклаза түүнийг мэдэрч, циклик GMP үүсгэнэ. Метиленийн хөх эдгээр холбоос бүрд нөлөөлдөг тухай судалгаанууд нийтлэгдсэн боловч нотолгоо нь өөр өөр туршилтын систем, концентраци, изоформоос гарсан байдаг. Нэг холбоос дээр гарсан үр дүн нь өөр холбоос дээр үйлчилдгийг нотлохгүй.

Үндсэн гинжин хэлхээг энгийнээр тайлбарлах нь

Судасны хананд ердийн дараалал дараах байдлаар явагдана. Өдөөгч эндотелийн эсэд үйлчилнэ. eNOS буюу NOS3 гэж нэрлэдэг эндотелийн азотын монооксидын синтаза азотын монооксидын бага хэмжээний богино импульс үүсгэнэ. Хий нь хөрш зэргэлдээ гөлгөр булчингийн эс рүү диффузлэж, уусдаг гуанилатциклазын ангижирсан төмөр агуулсан гемд холбогдон, GTP-ийг циклик GMP болгон хувиргах явцыг хурдасгана. Циклик GMP нь уургийн киназа G-г идэвхжүүлж, кальцийн зохицуулалт өөрчлөгдөн, булчин суларна.

Үүнээс тусад нь авч үзэх ёстой хоёр дахь гинжин хэлхээ бий. Халдварын үед эсвэл цитокины нөлөөгөөр эсүүд өөр нэг ферментийн генийг транскрипцэд оруулдаг. Энэ нь өдөөгдөх азотын монооксидын синтаза буюу iNOS бөгөөд NOS2 гэж мөн нэрлэдэг. Тэр нь eNOS-оос илүү их хэмжээний, удаан үргэлжлэх азотын монооксидын урсгал үүсгэнэ. Гурав дахь изоформ болох мэдрэлийн эсийн NOS буюу nNOS нь бас өөр нөхцөлд хамаарна. Судалгааны өгүүлэлд изоформыг нь тодорхойлолгүй азотын монооксидын синтаза гэж бичсэн байвал түр зогсоод, алийг нь хэмжсэнийг шалгаарай. Метиленийн хөх электрон хэрхэн дамжуулдаг тухай тойм нь исэлдэн ангижрах бай молекулуудын хувьд ч энэ санааг онцолдог: дамжуулагч дангаараа юу ч хийхгүй бөгөөд хоёр төгсгөлд нь байгаа харилцан үйлчлэгчид үр дүнг шийднэ.

Хэмжсэн циклик GMP нь мөн шууд ферментийн сорил биш, харин нэгдсэн үзүүлэлт юм. Түүний түвшин нь циклазын нийлэгжүүлсэн хэмжээнээс фосфодиэстеразуудын, ялангуяа судасны гөлгөр булчин дахь PDE5-ын задалсан хэмжээг хассан дүнг илэрхийлнэ. Иймээс циклик GMP буурсан нь мэдрэгчид хүрсэн дохио багассаныг харуулна. Гэхдээ энэ нь дангаараа аль холбоос доголдсоныг тогтоохгүй.

Холбоос 1: iNOS фермент бага үүсэх

Бактерийн липополисахарид, интерферон гамма эсвэл хоёулангаар нь өдөөсөн хулганы макрофагт метиленийн хөх iNOS уургийн хүлээгдэж байсан өсөлтийг зогсоож, iNOS-ийн мэдээллийн РНХ-ийг хүчтэй дарангуйлсныг макрофагийн транскрипцийн туршилтууд харуулсан. Энд өөрчлөгдөөгүй зүйлс нь чухал мэдээлэл өгдөг. Дарангуйлагч I каппа B альфагийн задрал, NF каппа B болон STAT1-ийн фосфоржилт, эдгээр хүчин зүйлийн цөм рүү шилжилт үндсэндээ хэвээр байв. Харин ДНХ-д холбогдох нь буурсан бөгөөд хроматины иммунопреципитацийн шинжилгээгээр iNOS-ийн промоторт холбогдсон хэмжээ багассаныг баталсан.

Энэ нь аль хэдийн байгаа ферментийг шууд хориглох үйлчлэл бус, ферментийн хэмжээ бүрэлдэхээс өмнөх шатанд явагдах генийн зохицуулалтын нөлөө юм. Уураг үүсэхээс өмнө транскрипцийн хүчин зүйлс промоторт холбогдох шаардлагатай байдаг үрэвслийн дохиололд энэ нөлөө хамаарна. Энэ нь тайван төлөвт байгаа судасны байнгын илэрхийлэлтэй eNOS-ийн тухай шууд мэдээлэл өгөхгүй бөгөөд тайлбарлахдаа энэ ялгааг баримтлах ёстой.

Холбоос 2: аль хэдийн байгаа NOS ферментийн ажиллагаа удаашрах

Харханд хийсэн нэг судалгаа өөр түвшнийг шалгасан. Ухаан саруул эр харханд липополисахаридыг судсаар өгч, гурван цагийн дараа физиологийн давсны уусмал эсвэл 3 mg per kg тунтай метиленийн хөхийг судсаар өгсөн. Дараа нь гипоталамусын дунд суурийн хэсэг дэх азотын монооксидын синтазын идэвхийг тэмдэглэгээтэй аргинин цитруллин болж хувирах хэмжээгээр тодорхойлсныг гипоталамусын NOS-ийн идэвхийн судалгаа-нд тайлагнасан. Зөвхөн стресс ба давсны уусмалын хослол кальциас үл хамаарах тодорхой хэмжээний идэвхийг өдөөсөн бол липополисахарид үүнийг хяналтын түвшнээс ойролцоогоор арав дахин нэмэгдүүлжээ. Метиленийн хөх өдөөгдсөн хоёр бүрэлдэхүүнийг хоёуланг нь арилгасан. Тухайн эдэд, тэр тунгаар, хэмжилтийн тэр хугацаанд кальциас хамаарах байнгын идэвх өөрчлөгдөөгүй.

Энэ үр дүнг яг бичсэн утгаар нь ойлгох хэрэгтэй: тухайн нөхцөлд хэмжсэн iNOS төрлийн идэвх дарагдсан. Энэ нь генийн экспрессийн хэмжилт биш бөгөөд метиленийн хөх eNOS эсвэл nNOS-оос илүүтэй iNOS-д үргэлж сонгомлоор үйлчилдгийг нотлохгүй. Цэвэршүүлсэн ферментийн судалгаанууд энэ болгоомжлолыг улам тодруулдаг. Цэвэршүүлсэн азотын монооксидын синтазын шууд сорилд метиленийн хөх 30 micromolar концентрациар цитруллин үүсэхийг бүрэн хоригложээ. Хагас дарангуйлах концентраци нь супероксиддисмутазгүй үед ойролцоогоор 5.3 micromolar, уг ферменттэй үед 9.2 micromolar байсан гэж цэвэршүүлсэн NOS ба гуанилатциклазын харьцуулалт-д мэдээлсэн. Цэвэршүүлсэн nNOS-ийн өөр нэг судалгаанд ферментэд холбогдсон гемийн исэлдэлт оролцож байгааг заасан. Эндээс авах гол санаа нь тусгаарласан системд NOS-ийн шууд дарангуйлал үнэхээр явагддаг боловч гипоталамусын үр дүнг өргөжүүлэн, метиленийн хөх бүх газар дахь байнгын илэрхийлэлтэй NOS-д нөлөөлдөггүй гэж ерөнхийлж болохгүй гэсэн үг юм.

Холбоос 3: азотын монооксид хүрэхээсээ өмнө алдагдах

Ферментийн хориглолтоос өөр зүйл циклик GMP-ийн бууралтыг тайлбарлаж болохыг хамгийн тод харуулсан туршилтыг өсгөвөрлөсөн туулайн уушгины артерийн гөлгөр булчингийн эсэд хийсэн. Туршилтын загварт азотын монооксидын доноруудыг шууд нэмж, эндоген NOS-ийг бүрэн тойрч гарсан. Дараа нь метиленийн хөх циклик GMP-ийн хариу урвалыг мөн л дарангуйлах эсэхийг судасны гөлгөр булчингийн супероксидын судалгаа-нд шалгасан.

S-нитрозо-L-цистеин, натрийн нитропруссид, MPANO хэмээх амин бүлгийг нь салгасан тогтвортой аналог гэсэн гурван донорыг 1-ээс 100 micromolar концентрациар туршсан. Бүгд циклик GMP-ийг ойролцоогоор 1.5-аас 12 дахин нэмэгдүүлсэн. 10 micromolar метиленийн хөх эхний хоёрын хариу урвалыг 51-ээс 100 хувиар дарангуйлсан боловч MPANO-ийн хариу урвалыг өөрчлөөгүй. Хэрэв метиленийн хөх зөвхөн циклазын каталитик төвийг хориглодог байсан бол донороос хамаарсан энэ сонгомол байдлыг тайлбарлахад хэцүү. Учир нь гурвуулаа дохиоллын дараагийн шатны нэг ижил ферментэд үйлчилдэг.

Дараах гурван хяналтын туршилт механизмыг супероксидтой холбон тогтоосон. Нэгдүгээрт, ксантин ба ксантиноксидазыг хамт ашиглан эсийн гадна супероксид үүсгэхэд ижил хэв маяг давтагдсан: CYSNO болон нитропруссидын хариу хориглогдож, MPANO-ийнх хэвээр үлджээ. Хоёрдугаарт, метиленийн хөх гөлгөр булчингийн эсүүдээс тун болон хугацаанаас хамаарсан супероксид үүсэлтийг өдөөсөн бөгөөд үүнийг цитохром c-ийн ангижралтаар хэмжсэн. Гуравдугаарт, супероксиддисмутаза дарангуйллыг бүрэн сэргийлсэн бол каталаза тэгээгүй. Энэ нь тухайн туршилтын системд шууд оролцогч химийн зүйл нь устөрөгчийн хэт исэл бус, супероксид байсныг заана.

Нөлөө хаана явагдсаныг тогтоодог учраас хам өсгөврийн хувилбарыг нь мөн тайлбарлах хэрэгтэй. Бүрхүүл шилэн дээрх эндотелийн эсүүдийг гөлгөр булчингийн эсүүдтэй богино хугацаанд хамт өсгөвөрлөсөн. Ингэхэд эндотелиэс суурь түвшинд ялгарсан хүчин зүйл гөлгөр булчингийн циклик GMP-ийг гурваас найм дахин нэмэгдүүлжээ. Аль ч эсийн хэсгийг метиленийн хөхөөр урьдчилан боловсруулахад уг дохио буурсан бөгөөд эндотелийг урьдчилан боловсруулсны нөлөөг супероксиддисмутаза хэсэгчлэн арилгасан. Өөрөөр хэлбэл, метиленийн хөх заавал дохио мэдрэгч гөлгөр булчингийн эсийн дотор үйлчлэх шаардлагагүй. Дамжуулагч молекулыг замд нь устгаснаар дохиог бууруулж болно. Метиленийн хөхийн судалгааг унших гарын авлагад үүнийг ерөнхий дүрэм болгон авч үздэг: молекулын байг нэрлэхээс өмнө туршилтын үйлчлэл аль хэсэгт явагдсаныг нэрлэ.

Үүнийг NOS-ийн дарангуйлал гэж нэрлэх нь буруу. Донорууд үйлчлэхэд синтазын шат огт шаардагдаагүй боловч дохио мөн л буурсан.

Холбоос 4: мэдрэгч өөрөө бага хариу үзүүлэх

Уусдаг гуанилатциклаза дээр шууд нөлөө байдаг ч концентраци чухал. Дээр дурдсан цэвэршүүлсэн ферментийн харьцуулалтад азотын монооксидаар өдөөгдсөн циклазын идэвхийг хагас дарангуйлахад ойролцоогоор 60 micromolar метиленийн хөх шаардлагатай байсан. Харин NOS-ийн хагас дарангуйлал ойролцоогоор 5-аас 9 micromolar үед ажиглагдсан бөгөөд 1 millimolar концентраци ч хамгийн ихдээ зөвхөн хэсэгчилсэн хориглолт үүсгэсэн. Энэ нь ойролцоогоор зургаагаас арван нэг дахин зөрүүтэй гэсэн үг. Иймээс бага micromolar концентраци ашигласан эсийн туршилтад циклик GMP буурсныг зөвхөн тэр хэмжилтийн утгад тулгуурлан циклазын сонгомол дарангуйлал гэж нэрлэж болохгүй.

Хожуу хийгдсэн исэлдэн ангижрах урвалын судалгаа бас нэг болгоомжлол нэмсэн: метиленийн хөх азотын монооксидаар идэвхжсэн циклазын идэвхийг гемийн төмөр агаарт энгийнээр исэлдэхээс өөр механизмаар бууруулжээ. Тэгэхээр мэдрэгчийн ажиллагаа алдагдаж болох ч химийн механизм нь бүрэн тогтоогдоогүй. Мөн концентрациудын зөрүүгээс үзэхэд бага micromolar концентрациар үйлчлэх үед супероксид болон NOS-ийн нөлөөг эхлээд үгүйсгэх шаардлагатай. Фосфодиэстеразын хяналт ч энд хамаарна. Задралыг хэмжээгүй эсвэл хориглоогүй бол циклик GMP-ийн хуримтлал буурах нь нийлэгжилт багассан, задрал хурдассан эсвэл хоёулаа явагдсантай нийцнэ.

Яагаад үүнийг цусны даралтын тухай ганц дүгнэлтэд хураангуйлж болохгүй вэ

Холбоос бүрийг өөр системд тогтоосон. Макрофагийн транскрипц нь гипоталамусын ферментийн идэвхтэй адил биш. Липополисахаридын дараах гипоталамусын идэвх нь тайван үеийн эндотелийн тонус биш. Хам өсгөвөрт эндотелиэс суурь түвшинд ялгарсан хүчин зүйл нь агонистоор өдөөгдсөн судас тэлэлт биш. 10 micromolar метиленийн хөхөд өртсөн өсгөвөрлөсөн уушгины артерийн эсүүд нь хүний цусны эргэлт биш. Эдгээрийг метиленийн хөх азотын монооксидыг хориглосноор цусны даралтыг нэмэгдүүлдэг гэх мэт нэг өгүүлбэрт нэгтгэх нь хяналтын туршилтуудаар хадгалахыг зорьсон ялгааг нь яг хасаж буй хэрэг юм.

Гурван шалгалт тайлбарыг бодитой байлгана. Нэгдүгээрт, изоформыг нэрлэ: тайван үеийн судасны тонусын хувьд eNOS, өдөөгдсөн үрэвслийн үеийн урсгалын хувьд iNOS, мэдрэлийн эс болон цэвэршүүлсэн ферментийн зарим туршилтын хувьд nNOS. Хоёрдугаарт, азотын монооксидын дохио хэрхэн үүсэж хүрснийг нэрлэ: эндоген нийлэгжилт, эндотелийн суурь ялгаралт эсвэл CYSNO, нитропруссид, MPANO зэрэг тодорхой донор. Учир нь тогтвортой донор метиленийн хөхийн нөлөөнд тэсвэртэй байсан бол тогтворгүй донорууд тийм байгаагүй. Гуравдугаарт, концентраци болон нөлөөг арилгасан хяналтыг нэрлэ: супероксиддисмутаза нөлөөг арилгасан нь супероксид оролцсоныг заана; каталаза үр дүнгүй байсан нь тухайн системд устөрөгчийн хэт исэл гол шалтгаан бишийг илтгэнэ; ксантиноксидаза ижил нөлөө үүсгэсэн нь тэр механизм дангаараа хангалттайг харуулна; цэвэршүүлсэн ферментийн сорилууд катализад үзүүлэх шууд нөлөөг дамжих зам дахь алдагдлаас ялгана.

Товч нэгтгэвэл ийм байна. Метиленийн хөхийг циклазын сонгомол хориглогч гэхээс илүү азотын монооксидаас циклик GMP-д хүрэх дохиоллын олон цэгт нөлөөлөгч гэж үзэх нь зөв. Туршилтын систем, концентрациас хамааран энэ нь iNOS-ийн транскрипцийн хүчин зүйлсийн холболтыг бууруулж, NOS ферментүүдийг шууд дарангуйлж, супероксид үүсгэснээр азотын монооксидын хүртээмжийг багасгаж, азотын монооксидаар идэвхжсэн циклазын ажиллагааг алдагдуулж болно. Судасны судалгаан дахь циклик GMP-ийн дохиоллын үүрэг болон эсийн сорилд ашигладаг азотын монооксидын доноруудын харьцуулалт нь эдгээр салааны нэг нэгийг илүү дэлгэрэнгүй авч үздэг. Харин исэлдэн ангижрах нөлөөг ферментийн нөлөөнөөс ялгах аргууд нь энэ чиглэлийн судалгаанд супероксиддисмутаза, каталаза, тогтвортой донорын хяналтыг яагаад ийм олон удаа хамтад нь ашигладгийг тайлбарладаг.

Метиленийн хөхийн дараа циклик GMP-ийн утга бага гарах нь гинжин хэлхээ тасарсныг харуулна. Аль холбоос тасарсныг зөвхөн хяналтын туршилтууд л тогтооно.