范為群

[摘要]一氧化氮(NO)是生物體內(nèi)一種作用廣泛而性質(zhì)獨(dú)特的信號(hào)分子，它不僅對(duì)動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等有著重要的調(diào)節(jié)作用，而且也參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的許多過(guò)程，如種子萌發(fā)、下胚軸伸長(zhǎng)、根生長(zhǎng)、細(xì)胞凋亡以及植物抗逆反應(yīng)等。

[關(guān)鍵詞]一氧化氮(NO) 信使分子 調(diào)節(jié)

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0420004－01

一、NO的最初發(fā)現(xiàn)、制取及特性

NO系無(wú)色有毒氣體，由氮?dú)夂脱鯕庠陔娀鸹ɑ蚋邷刈饔孟滦纬?，更便利的方法是由稀硝酸與銅或汞反應(yīng)制取。約在1620年，比利時(shí)科學(xué)家J.B.Van海爾蒙特首次制出一氧化氮。1772年，英國(guó)化學(xué)家J.普利斯特利對(duì)其進(jìn)行了研究，并稱之為“亞硝氣”。一氧化氮在-151.8℃液化，-163.6℃固化。固態(tài)和液態(tài)NO均為藍(lán)色。此氣體幾乎不溶于水。一氧化氮是少數(shù)幾個(gè)含有奇數(shù)電子的穩(wěn)定化合物之一，它可獲得或失去一個(gè)電子形成離子NO-或NO+，這些離子存在于亞硝?；校瑏喯貂；衔镉悬c(diǎn)類(lèi)似于一氧化碳和過(guò)渡金屬形成的羰基化合物。工業(yè)上，NO的主要用途是制造硝酸。

二、NO的生物學(xué)特性

一氧化氮具有易擴(kuò)散、反應(yīng)性強(qiáng)、性質(zhì)活潑而很不穩(wěn)定，生物半衰期很短(約2～3s)等特性，廣泛存在于生物體內(nèi)各組織器官，由血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生并釋放，參與機(jī)體內(nèi)多種生理及病理過(guò)程。

在哺乳動(dòng)物體內(nèi)NO是由一氧化氮合酶(NOS)催化底物L(fēng)-精氨酸(L-Arg)經(jīng)還原型尼克酰胺腺苷二核苷酸磷酸(NADPH)還原而產(chǎn)生的。神經(jīng)Casino等用放射標(biāo)記法進(jìn)行光譜分析證實(shí)NO的氮原子來(lái)于L-精氨酸，氧原子來(lái)源于氧氣。NO極不穩(wěn)定，在有氧和水的環(huán)境中僅能存在6～10s，以后很快與亞鐵血紅素和-SH鍵結(jié)合而失活，其最終代謝產(chǎn)物為亞硝酸鹽和硝酸鹽[1]。NO與受體結(jié)合后，作用于血管平滑肌細(xì)胞可溶性鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶，生成第二信使分子(cGMP)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度下，從而使血管平滑肌松弛，血管擴(kuò)張，血壓下降。

三、NO研究的重要進(jìn)展

（一）在動(dòng)物方面

1．NO與神經(jīng)系統(tǒng)。NO作為外周神經(jīng)遞質(zhì)主要在支配消化、生殖、呼吸、循環(huán)等系統(tǒng)的植物神經(jīng)中起作用，當(dāng)神經(jīng)受刺激時(shí)即可產(chǎn)生NO，它從NANC神經(jīng)末梢即突觸前釋放，通過(guò)擴(kuò)散作用于內(nèi)臟平滑肌靶細(xì)胞上，能使胃腸道、盆腔內(nèi)臟，氣管和心血管的平滑肌松弛，也能使陰莖海綿體血管、括約肌松弛，實(shí)現(xiàn)陰莖勃起[2]。

2．NO與冠脈循環(huán)及心肺系統(tǒng)疾病。研究表明，心臟內(nèi)膜、外膜心肌組織和心肌血管內(nèi)皮、血管平滑肌都能產(chǎn)生NO。NO是維持心血管功能的重要活性分子，調(diào)節(jié)冠脈循環(huán)和心肌功能，擴(kuò)張冠脈血管，抑制血小板聚集和白細(xì)胞粘附，抑制心肌細(xì)胞收縮。NO以旁分泌和自分泌方式作用于血管平滑肌，使之舒張，并抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

慢性缺氧可引起肺血管平滑肌細(xì)胞遷移增生和細(xì)胞外基質(zhì)的堆積，引起肺血管結(jié)構(gòu)改建，最終導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓的形成。在此過(guò)程中，NO起重要作用，主要是引起支氣管和血管平滑肌舒張。

3．NO與糖尿病并發(fā)癥。糖尿病慢性并發(fā)癥與高血糖引起的一系列代謝紊亂有關(guān)，而NO則參與高血糖引起的代謝紊亂。研究表明，NO生成量及一氧化氮合酶(NOS)活性的改變是導(dǎo)致糖尿病慢性并發(fā)癥的重要機(jī)制之一。糖尿病早期腎小球高濾過(guò)是糖尿病發(fā)生的始動(dòng)因素，主要表現(xiàn)在腎小球?yàn)V過(guò)率和腎血漿流量增加，而NO生成增多，則參與腎小球高濾過(guò)機(jī)制。同時(shí)NO與超氧陰離子反應(yīng)形成毒性更強(qiáng)的羥自由基、脂質(zhì)過(guò)氧化物，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)皮功能障礙，微血管損傷，腎小球毛細(xì)血管微血栓形成及通透性升高。

4．NO與非膽堿能非腎上腺素能神經(jīng)遞質(zhì)。NO由于擴(kuò)張胃粘膜血管，增加胃粘膜血流，因而對(duì)胃粘膜具有保護(hù)作用。同時(shí)，由于NO是消化道中一種主要的非膽堿能非腎上腺素能(NANC)神經(jīng)遞質(zhì)，在消化系統(tǒng)中具有調(diào)節(jié)組織血流量，抑制血小板和白細(xì)胞在血管內(nèi)皮上的粘附、調(diào)節(jié)腺體分泌等作用。同時(shí)NO也是一種自由基，可引起組織損傷。

5．NO與抗腫瘤及其它。NO參與了體內(nèi)許多重要的生理和病理過(guò)程，最近發(fā)現(xiàn)人促皮質(zhì)素釋放因子(hCRF)在大量乳癌中有抗增殖和誘導(dǎo)分化作用，其機(jī)制之一是誘導(dǎo)誘生型一氧化氮合酶(i2NOS)活性，產(chǎn)生高濃度NO，而使用一氧化氮合酶(NOS)抑制劑N-硝基-L-精氨酸甲酯(L-NAME)，其抗癌活性明顯減弱，甚至消失。此外，人們分別在兒科學(xué)、耳鼻喉科學(xué)、抗衰老等差不多所有醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展了NO的研究，并且取得了許多重要成果。

（二）在植物方面[3]

1．NO與種子萌發(fā)。有些植物如萵筍、泡桐等種子的萌發(fā)需要一定的光照，使用NO供體硝譜鈉(SNP)和N-亞硝基 - 乙酰青霉胺(SNAP)能使萵筍種子在黑暗條件下也能萌發(fā)。

2．NO與植物生長(zhǎng)發(fā)育。NO對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響較為廣泛，NO影響植物根的生長(zhǎng)，使用多種釋放NO的化學(xué)藥品對(duì)玉米離體培養(yǎng)的根進(jìn)行處理時(shí)發(fā)現(xiàn)。

3．NO與植物抗逆性。植物的抗逆性包括抵抗生物脅迫和非生物脅迫。在抵抗生物脅迫方面，首先，NO直接或間接殺滅病菌，其次，NO誘導(dǎo)被感染部位細(xì)胞死亡，避免病菌擴(kuò)散，還有，NO誘導(dǎo)植物產(chǎn)生長(zhǎng)效的、廣譜的抵抗能力，即系統(tǒng)獲得性抗性(SAR)的形成。在非生物脅迫方面，NO對(duì)整體植株水分含量的保持已為最新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)，另一方面，在水分脅迫下NO還可以作為植物脅迫激素脫落酸(ABA)信號(hào)傳遞的關(guān)鍵組分，參與ABA調(diào)節(jié)氣孔的過(guò)程。

4．NO與植物激素。有關(guān)NO與植物激素的最早報(bào)道是在植物衰老領(lǐng)域的研究，Leshem與Haramaty(1996)發(fā)現(xiàn)NO參與了乙烯的釋放。在水分脅迫下，小麥根尖NOS活性迅速上升，產(chǎn)生的NO是誘導(dǎo)ABA積累的關(guān)鍵信號(hào)分子。水楊酸(SA)也是植物天然產(chǎn)生的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)之一。SA在植物抗病反應(yīng)中的積累可以抑制過(guò)氧化氫酶而使細(xì)胞積累H2O2，它也是植物系統(tǒng)獲得性抗性建立的關(guān)鍵信號(hào)分子。NO與SA的關(guān)系較為復(fù)雜，不僅NO可以作為信號(hào)誘導(dǎo)SA合成，而且SA也可以激活植物NO合成途徑[4]?，F(xiàn)已證明植物的種子萌發(fā)、下胚軸生長(zhǎng)、葉片生長(zhǎng)及脫黃化等光敏色素調(diào)節(jié)的光控發(fā)育過(guò)程也涉及NO的作用，深入研究這些過(guò)程中的NO與各種植物激素的關(guān)系將有助于闡明NO在植物中的作用方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]王迎偉，一氧化氮與腎臟疾病[J].徐州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，19(2):169.

[2]梁潤(rùn)梅，神經(jīng)系統(tǒng)的NO及其生物學(xué)功能[J].生物學(xué)教學(xué)，2003，28(4):3-5.

[3]王衛(wèi)東等，NO對(duì)離體心臟功能的影響[J].中國(guó)病理生理雜志，1999，15(3):181-183.

[4]趙志光等，植物一氧化氮(NO)研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報(bào)，2002，19(6):659-665.