#Эндогенное дыхание на Универсале-2011 с Евгением Вериго
Августа, 20, 2018, 08:17:35 am *
Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Войти
Новости: SMF - Just Installed!
 
   Начало   Помощь Поиск Календарь Войти Регистрация  
Страниц: [1]   Вниз
  Печать  
Автор Тема: Молекулярные механизмы депонирования оксида азота в эритроцитах  (Прочитано 3257 раз)
Евгений Вериго
Moderator
Full Member
*****

Karma: +0/-0
Offline Offline

Сообщений: 246


Куйбышевский ВМФ - выпуск 1983 года


Просмотр профиля Email
« : Января, 22, 2017, 08:06:23 am »

Молекулярные механизмы депонирования оксида азота в эритроцитах

Молекулярные механизмы депонирования оксида азота в эритроцитах

Н.А. Сибирная, М.Я. Лютая, М.И. Климишин
Львовский национальный университет имени Ивана Франка
ул. Грушевского, 4, Львов 79005, Украина


На основе литературных и собственных экспериментальных данных проведены анализ и обобщение современных представлений о молекулярных механизмах
образования, метаболизма и депонирования оксида азота. Описаны ферментативный и неферментативный пути биосинтеза NO, ключевые энзимы цикла оксида
азота и регуляция их активности. Детально рассмотрены роль эритроцитов в депонировании NO и биологические функции нитрозильных комплексов гемоглобина.
В обзоре приведены результаты собственных исследований – нитрозирования/нитрозилирования дезоксигемоглобина в системе in vitro, охарактеризованы изменения в электронных спектрах дезокси- и нитрозилгемоглобина при экспериментальном сахарном диабете. Обоснованы целесообразность и перспективность
дальнейшего изучения модификаций белков организма продуктами метаболизма NO для поиска путей коррекции и диагностики патологий различной этиологии.

Ключевые слова: эритроцит, оксид азота, нитрозильные комплексы гемоглобина.

Вступление

В 1998 г. группа учёных во главе с Р. Фуршготтом получила Нобелевскую премию за изучение эффектов оксида азота (NO) в кровеносных сосудах. С того времени список функций, которые исполняет оксид азота, значительно расширился. Как внутриклеточный и межклеточный мессенджер NO принимает участие в регуляции цепи метаболических реакций, чем способствует нормальному функционированию целостного организма. NO имеет широкий круг биологических свойств и задействован в регуляции кровотока, нейротрансмиссии, механизмах антимикробной защиты и иммуномодуляции, посттрансляционной модификации биомолекул.

Оксид азота также играет важную роль в синаптической передаче нервного импульса, регуляции кровоснабжения пищевого тракта, секреции инсулина, развития диабета и др. Индуцированный синтез NO играет важную роль в функционировании гепатоцитов и защищает печень от септической и ишемической реперфузии. NO проявляет протекторное действие,  благодаря его способности препятствовать интраваскулярным тромбозам путём ингибирования адгезии тромбоцитов и нейтрализации токсических радикалов оксигена.

Оксид азота выполняет как провоспалительную, так и противовоспалительную роль. Он проявляет регуляторное действие in vivo и in vitro на процессы генетически запрограммированной смерти клеток, блокируя TNF-α-индуцированный апоптоз, который запускает каспазозависимый механизм клеточной гибели.

Исследования разнообразных аспектов биологического действия оксида азота не теряют своей актуальности и являются чрезвычайно перспективными. В одних условиях оксид азота имеет протекторное действие, в других – способствует формированию патологических процессов. Такие разнонаправленные эффекты этой молекулы определяются как химическими свойствами, так и её концентрацией, характером обменных процессов в тканях и др.

Этот обзор посвящён анализу литературных и собственных экспериментальных данных, что обобщают современные представления о молекулярных механизмах образования, метаболизма и депонирования оксида азота.

Пути образования и метаболизма оксида азота


Механизм биосинтеза NO из L-аргинина впервые установлен в 1987 г. In vivo NO образуется энзиматичным или неэнзиматичным путями. Неэнзиматично нитрат или нитрит восстанавливается до оксида азота, что может происходить как диспропорционирование нитрита или азотистой кислоты. Такой механизм образования NO наблюдается при патологических состояниях, для которых характерным является снижение рН среды:
NO2 + Н+ ↔ НNO2;
NO2 + НNO2 ↔ N2O3 + ОН;
N2O3 ↔ NO2 + NO.
Прямое восстановление нитрита/нитрата до NO происходит в присутствии гемовых белков при нейтральных значениях рН.

Ферментативное образование NO в организме человека и животных из аминокислоты L-аргинина происходит под воздействием Р-450-подобных гемопротеинов – NO-синтаз (NOS).
 
Известны три изоформы этого фермента, которые отличаются локализацией в организме, способом активации и кодируются разными генами:
 1 - эндотелиальная NOS (еNOS),
 2 - нейрональная NOS (nNOS),
 3 - индуцибельная NOS (іNOS).

Для работы NOS необходимы: кислород, НАДФН(Н+), гем, кальмодулин, тетрагидробиоптерин, ФАД, ФМН.
 
Суммарное уравнение катализированной NOS реакции включает 5-электронное окисление атома азота в L-аргинине, объединённое с окислением НАДФН(Н+), и выглядит так:
2L-аргинин + 3НАДФН + 3Н+ + 4О2 → 2L-цитруллин + 2NO + 3НАДФ+ + 4H2O

В соответствии с концепцией цикла оксида азота в клетках животных присутствуют два пути образования оксида азота – NO-синтазный и нитрит/нитратредуктазный (рис.1).


NO-синтазный эндогенный путь синтеза NO происходит путём ферментативного окисления L-аргинина в присутствии кислорода. В нитритредуктазной реакции образовавшийся NO2 восстанавливается до оксида азота (NO2 + е → NO). Восстановлением нитрата и нитрита до NO завершается цикл оксида азота:

NO (NO) → NO2/NO3 → NO + продукты восстановления

Биоактивность NO лимитируется его быстрым окислением до нитрита или нитрата. Благодаря взаимодействию с гемсодержащими белками, оксид азота может окисляться до нитрата (NO−3). В человеческом организме нитрат восстанавливается до нитрита бактериями в брюшной полости, а также ксантиноксидазой и, возможно, другими ферментами в тканях.

Небольшое количество оксида азота восстанавливается до N2O, из которого образуются другие оксиды. NO может вступать в реакции со свободными радикалами, в частности, с О-2, ОН. Так, в реакции с гидроксильным радикалом получается нитрит
(NO + OH → HNO2 ↔ NO2 + H+) (рис.2).


Ионы NO-2  взаимодействуют с дезоксигемоглобином с образованием его окисленной формы – метгемоглобина (MetHb).
По ходу этой реакции ионы NO2 восстанавливаются до NO:
Hb2+ + NO2 + 2Н+ → MetHb + NO

При взаимодействии с восстановленным гемоглобином NO создаёт стабильные комплексы:
Hb2+ + NO → NOHb

Цитотоксическое действие оксида азота значительно возрастает благодаря его взаимодействию с супероксид-анион радикалом и генерации пероксинитрита (ONOO), который быстро разрушается в кислой среде с образованием нитрат-аниона, гидроксильного радикала и радикала диоксида азоту:
NO  + О-2→ ONOO  + Н+ ↔ НООNO → NO2 + Н+ + ОН +

В клетках ONOO функционирует как окислитель белков, витаминов, ДНК. Цитотоксическое действие также проявляет гидроксильный радикал.

Пероксинитрит вступает в реакции с тиолами с образованием тионитритов (RS + ONOO + Н+→ RSNO + НОО–), которые способны снова превращаться в оксид азота. В крови и тканях нитрит может далее превращаться до NO и других биологически активных оксидов нитрогена. Такое восстановление катализируется разными энзиматическими и неэнзиматическими путями, большинство из которых усиливается при гипоксии. (Отмечу от себя - при альвеолярной гипоксии. - Е.В.)

К основным реактивным формам оксида азота принадлежит также диазотриоксид (N2О3), который образуется при аутоокислении оксида азота при участиикислорода.

Продукты превращения оксида азота также владеют биологической активностью.

У человека нитрит-анион длительное время рассматривался как стабильный интермедиат при окислении радикалов оксида азота до нитрата. Это постепенное окисление считалось необратимым при физиологических состояниях организма. Однако немало экспериментальных работ свидетельствует, что наличие эндогенного нитрита регулирует многочисленные сигнальные пути и события при физиологических и патологических состояниях, а также при различном парциальном давлении кислорода.

 При передаче разных сигналов в условиях гипоксии происходит изменение просвета сосудов, модуляция митохондриального дыхания, что не допускает развития
ишемического инсульта. Эти явления отнесли к восстановлению нитрит-анионов до оксида азота в условиях снижения локального уровня оксигена в тканях. Нитрит-анион также включается в реакции нитрования, которые преимущественно характерны для таких патологических процессов, как воспаление, атеросклероз и др. В частности, есть данные про эндогенное образование нитрованных ненасыщенных жирных кислот, которые опосредуют адаптивные и антивоспалительные реакции. Таким образом, исследования указывают на значение нитрита как относительно стабильного депо биоактивного NO.

При гипоксических состояниях, когда уменьшается функция NOS, восстановление нитрита может способствовать сохранению его пула для поддержания NO сигналинга на протяжении метаболического стресса.

Неорганический нитрит (NO2) является регулятором физиологических функций и ответа тканей на ишемию, тогда как более стабильный нитрат-анион (NO3) считается биологически инертным. Зато эндогенный нитрат вовлечён в регуляцию гомеостаза нитрита и оксида
азота. Бактерии экспрессуют нитратредуктазы, что продуцируют нитрит, но у млекопитающих эти ферменты отсутствуют. Экспериментально доказано, что ткани млекопитающих восстанавливают нитрат до нитрита и потом до оксида азота при участии ксантиноксидазы.
 
Несмотря на то, что нитрит является важной формой запасания и источником NO в организме, остаются невыясненными механизмы, локализация и значение альтернативных путей нитрит-зависимого образования NO в биологических системах. Показано, что нитрит запускает образование большого количества NO в сердце и печени, но лишь следовые количества в крови. После введения ингибитора ксантиноксидазы оксипуринола или ингибитора альдегидоксидазы ралоксифена существенно снижается образование оксида азота из нитрита в сердце и печени, а уменьшение рН и парциального давление кислорода визывает его возрастание.

 Таким образом, в тканях млекопитающих выявлена нитритредуктазная активность, которая не зависит от гемоглобина (Hb), а обеспечивается ксантиноксидазой и альдегидоксидазой.

Экспериментально доказано наличие сложных путей регуляции NO-синтазной активности. Допускают, что нейрональная NOS претерпевает автоингибирование такими эндогенно генерированными молекулами, как NO или прекурсор NO (нитроксил-аніон – NO). Генерированный NO превращается в NO при участии супероксиддисмутазы (СОД), разлагается до N2О или реагирует с кислородом с образованием ONOO
 (рис.3).


Рис. 3. Аутоингибирование NOS на протяжении первой фазы катализа
Fig. 3. Autoinhibition of NOS during first phase of catalysis

Последний может также получаться из NO в реакции из О-2, но в этом случае его концентрация недостаточна для ингибирования ферментативнои функции. Установлено, что все активные формы NO и продукты NOS ингибируют функциональную активность фермента на протяжении катализа. В противовес этому, NO-2, NO3, L-цитруллин и НАДФ+ являются в этом смысле неэффективными. Через 15 мин инкубации и перехода ко 2-й фазе катализа NOS инактивируется Н2О2.

Каталаза, разрушая Н2О2, стабилизирует NOS (рис.4.)


Рис. 4. Аутоингибирование NOS на протяжении второй фазы катализа
Fig. 4. Autoinhibition of NOS during second phase of catalysis

В образовании NO принимают участие не только лишь конституциональные и индуцибельные NOS. Считают, что в условиях нехватки кислорода ингибируется NO-синтазный компонент цикла оксида азота и возрастает активнисть нитритредуктазной системы, связанной с гемсодержащими белками – Нb, миоглобином, цитохромоксидазой и цитохромом Р-450, которые способны в дезоксиформе ввостанавливать нитриты в NO. В эритроцитах нитритредуктазная реакция катализируется электрондонорными системами при участии НАДH(Н+), НАДФН(Н+), флавопротеинов и дезоксигемоглобина (RHb).

Особая роль в восстановлении нитрит-ионов крови принадлежит Нb, и лишь RНb восстанавливает нитрит/нитрат-анионы до оксида азота. Благодаря наличию порфиринового кольца в гемсодержащих белках, они имеют систему сопряжённых связей и делокализованные подвижные π-электроны и могут легко отдавати и принимать электроны, а, значит, вступать в окислительно-восстановительные реакции.

Семейство нитрит-восстановительных белков расширилось благодаря нейроглобину – мономерному гемовому белку, который специфически экспрессируется в мозге. Считают, что экспрессия этого белка ассоциирует с цитопротекторными эффектами при ишемии мозга.

Как уже говорилось, NO вовлечён как в физиологическую регуляцию, так и во многие патофизиологические процессы. Доказано, что активнисть NOS изменяется при экспериментальном сахарном диабете, артериальной гипертензии, гипоксии. Как избыток, так и нехватка NO играют значительную роль в патогенезе многих заболеваний.

Наличие разных изоформ NOS, их пространственная разделённость, неодинаковая активность, а также возможность синтеза оксида азота не только лишь из L-аргинина, но и из нитрит- и нитрат-ионов свидетельствуют про сложный характер влияния этого физиологично-активного соединения на многочисленные функции в организме человека и животных.

В сосудистой системе NO синтезируется при участии еNOS. В клетках эндотелия кровеносных сосудов оксид азота активирует растворённый фермент – гуанилатциклазу с образованием циклического гуанозинмонофосфата, который задействован в процессах перераспределения внутриклеточного и внеклеточного содержимого ионов Ca+. После освобождения NO из эндотелия он может диффундировать в клетки гладких мышц, приводя к вазодилатации.

Показано, что NO, который освобождается из эндотелиальных клеток, диффундирует, прежде всего, не в периферические ткани, а в кровь, где он взаимодействует  оксигемоглобином эритроциоів (НbО2), с образованием нитрат-аниона и MetHb, а часть восстановленного NO окисляется до нитрита. Окислительный процесс превращения НbО2 в MetHb под воздействием нитрит-ионов сопряжён с синтезом NO.

В перенесении электронов на гемсодержащие белки задействованы как ферментные, так и неферментные системы (MetHb-редуктазная активность), а также электронно-транспортные цепи митохондрий и эндоплазматического ретикулума. Эти ферментные системы, как известно, переносят электроны от НАДФН(Н+) ил НАДН(Н+) через флавопротеины на гемсодержащие белки.

За исключением пероксинитрита, метаболиты оксида азота могут при определённых условиях выделять NO в свбодном виде, и, таким образом, быть его депо. Далее будут рассмотрены биологическая роль нитрозильных комплексов гемоглобина и механизмы депонирования NO эритроцитами. Эритроцит как внутриклеточное депо оксида азота в организме человека. Известно, что эритроциты являются донорами не только лишь О2, но и NO для большинства клеток, и могут исполнять важную роль в обеспечении вазодилятации в норме и при патологиях. Hb эритроцитов может служить транспортёром „полезного” NO от мест его образования до биологических мишеней.

Открытие в эритроцитах собственного синтеза NO поставило новую цепочку вопросов относительно роли этого низкомолекулярного регулятора у функционирования эритроцитов. Молекула главного белка эритроцитов – гемоглобина – состоит из четырёх субъединиц (двух α- и двух β-субъединиц), которые содержат соответственно по 141 и 146 аминокислотных остатков, специфически вложенных вокруг плоского железосодержащего кольца гема – ферропротопорфирина. В центре гема находится ион Fe2+, который образует четыре связи с атомами нитрогена пиррольных колец: два ковалентных и два донор-акцепторных. Поскольку координационное число Fe2+ – шесть, то две другие связи размещены перпендикулярно к плоскости кольца протопорфирина.

Одна из них образует связь с глобином через атом нитрогена проксимального гистидина (His F8). С противоположной стороны от атома железа на значительно большем расстоянии находится дистальный гистидин (His E7). Участок между дистальным гистидином и железом является свободным и может быть занят липофильной молекулой лиганда в шестом координационном положении атома железа.

В зависимости от типа лиганда (О2, СО, NO, H2S), соответственно, образуются оксигемоглобин (HbO2), карбоксигемоглобин (HbCO), нитрозилгемоглобин (NOHb) и ульфгемоглобін (SHb). Изучение взаимодействия гемоглобину с NO является чрезвычайно актуальной проблемой, поскольку оксид азота имеет более высокое сродство к гемовой группе дезоксигемоглобина, нежели О2 и СО. Это даёт возможность пердположить его конкурирование с кислородом за соответствующие участки на молекулах частично оксигенированного гемоглобина.

Взаимодействие NO с гемоглобином в эритроцитах важно для регуляции этих обоих молекул in vivo. В цельной крови скорость превращения NO в нитрат-анион  выше, нежели в плазме, что подтверждает активное участие форменных элементов крови в метаболизме оксида азота. NO проникает сквозь клеточную мембрану с помощью специального переносчика белка АЕ1 или анион-обменника. Проницаемость эритроцитарной мембраны для NO сравнительно невысока, что влияет на его биодоступность и взаимодействие оксида азота с гемоглобином.

Допускают существование цитоскелетного барьера для диффузии NO, который реализуется посредством специальных межбелковых пор в эритроцитарной мембране, состояние некоторых из них регулируется и, соответственно, изменяет вход NO. Скорость реакции гемоглобина с NO, который содержится в эритроцитах, в 800 раз меньше, чем с эквивалентным количеством свободного гемоглобина. В артериальной крови NO в реакции с НbО2 образует нитрат и MetHb, а в венозной – нитрозилгемоглобин (NOHb), который способен при высоких значениях парциального давления О2 распадаться с высвобождением молекулы NO, которая окисляется в присутствии кислорода до NO3.

Установлено, что нитрит-анионы потенциально могут быть наибольшим внутрисосудистым депо NO в организме человека и способны переносить NO от мест его формирования до мест проявления его биоактивности. Уровень нитрит-ионов часто используют как показатель активности NOS in vivo. Несмотря на возрастающий интерес к роли нитрит-ионов в физиологических условиях и как маркера разных заболеваний, измерение уровня циркулирующего нитрит-иона осложнено из-за его относительную нестабильность в крови. Поэтому в литературе приведены различные значения содержания нитрит-аниона – в пределах от неопределяемых до 20 мкмоль/л. Нитрит-анион, как и NO, взаимодействует с оксигемоглобином эритроцитов, формируя нитрат-анион и МеtHb. К тому же нитрат взаимодействует также с RHb с образованием NO и МеtHb. Эта реакция является важной в эритроцит-зависимой гипоксической вазодилятации. По рассуждениям некоторых авторов, эритроцит может быть дополнительным резервуаром для нитрит-анионов.

Оксид азота взаимодействует з О2, формируя разные окисленные продукты. Это создаёт определённые трудности в прямом измерении уровня NО в крови. Вместе с тем, считается, что содержимое одного из оксидативных продуктов NO в крови – нитрит-аниона – является пропорциональным отображением общего эндотелиального синтеза NO. Установлено, что у человека и других млекопитающих около 90% циркулирующего нитрита-аниона плазмы происходит от NOS-активности. Lauer и сотрудники показали, что уровень нитрит-анионов плазмы отображает изменения локальной NOS-активности.

Содержание нитрит-ионов как показателя NOS-активности может характеризовать метаболизм NO in vitro и in vivo. Известно, что нитрит-анион быстро попадает в эритроциты из плазмы и взаимодействует с Нb, образуя нитрат-анион. Но только лишь часть внутрисосудистого нитрата происходит из NOS-зависимых путей. Таким образом, превращение нитрит-аниона в нитрат-анион не может быть показателем изменений NOS-активности.

Уровень нитрит-анионов плазмы также широко используют как показатель NOS-активности in vivo; но необходимость быстрой обработки крови после её забора создаёт значительные препятствия в определении нитрит-ионов плазмы в клинической практике. Более того, невозможно оценить изменения уровня этого аниона внутри эритроцитов. Решить эту проблему удалось с использованием феррицианидной гемоглобин-оксидативной пробы, что стабилизирует нитрит-анионы в лизисной крови и эритроцитах. Принцип метода состоит в том, что феррицианид взаимодействует с Нb, формируя MetHb (Fe-2+-Hb+ фериціанід → Fe-3+-Hb + феррицианид). В отличие от Нb, MetHb не взаимодействует с нитрит-анионом, с формированием нитрата и не восстанавливает нитрит-ион до NO.

Поскольку реакция Нb с нитрит-ионом отображает основной механизм их деградации, прибавление феррицианида стабилизирует нитрит-ионы в крови в общем. Экспериментально установлено, что указанный метод измерения содержимого нитрит-ионов в крови является чувствительным, а результаты исследований – линейными и воспроизводимыми. В частности, показано, что у здоровых людей приблизительно 2/3 внутрисосудистого нитрит-иона локализованы в эритроцитах и большая часть NO2  эритроцитов находятся в цитоплазме. У этих людей уровень нитрит-ионов в эритроцитах составляет 300 нмоль/л.

Установлен также артериовенозный градиент для нитрит-ионов крови и эритроцитов. Отношение концентрации нитрит-ионов в эритроцитах к концентрации нитрит-ионов в плазме составляет 0,7, и его уровень в крови в общем отображает повышение активности NOS, вызванной введением ацетилхолина и стрессом in vivo.

По мнению некоторых исследователей, нитрит-ионы являются внутрисосудистым депо оксида азота, а Нb действует как нитритредуктаза, осуществляя взнос в эритроцит-зависимую гипоксическую вазодилатацию. Эритроциты могут быть резервуаром для внутрисосудистого нитрит-иона. На уровень нитрит-ионов также влияют наличие нитрат-ионов в рационе и системные воспалительные процессы.

Итак, NO может диффундировать в эритроциты, взаимодействуя с HbO2, формируя при этом нитрат и MetHb. При взаимодействии NO с RHb образуется NOHb. Внутриэритроцитарный NOHb может расщепляться, освобождая NO из эритроцита. S-нитрозогемоглобін (SNOHb) также может быть биологическим источником NO. Нитрит-ионы, образуя в плазме вследствие окисления внутрисосудистого NO, могут обратимо диффундировать в эритроциты, взаимодействовать с Нb и подвергаться окислительным и воссановительным реакциям. Подобно NO, внутриэритроцитарный нитрит-ион взаимодействует с HbO2, образуя MetHb и нитрат. Реакция нитрит-ионов с RHb формирует NO или другие интермедиаты NO с биологической активностью.

Рис. 5. Пути метаболизма оксида азота в эритроците: L-Arg – L-аргинин; L-Cit – L-цитруллин; eNOS – эндотелиальная NO-синтаза; RHb – дезоксигемоглобин; HbO2 – оксигемоглобин; NOHb – нитрозилгемоглобин; MetHb – метгемоглобин; SNOHb – нитрозогемоглобин; NO2-липиды – нитратные липиды; RSNO, RXNO – нитрозилированные белки
Fig. 5. Nitric oxide metabolic pathway in the erythrocyte: L-Arg – L-arginine, L-Cit – e, eNOS – dothelial NO-synthase, RHb – deoxyhemoglobin, HbO2 – oxyhemoglobin, NOHb – nitrosylhemoglobin, MetHb – methemoglobin, SNOHb – nitrosohemoglobin, NO2-ліпіди – nitrated lipids, RXNO – nitrosylated proteins

Эти реакции в эритроцитах являются важными модуляторами внутрисосудистой NO-биоактивности, особенно при физиологической гипоксии. Кроме NO и нитрит-ионов, эритроциты содержат ещё несколько вазодилататоров – нитрозилированные белки, нитратные липиды, АТФ.

Биологическая роль нитрозильных комплексов гемоглобина


NO принимает участие практически во всех процессах, которые происходят в организме. Для свободного NO характерен непродолжительное время жизни (приблизительно от 100 мс до нескольких секунд в плазме крови) и незначительное расстояние, на которое он диффундирует от места образования и проявляет свою биоактивность.

Основным депо оксида азота являются внутриклеточные комплексы, в частности, динитрозильные железосерные комплексы, в образовании которых задействованы тиоловые группы белков или же низкомолекулярные тиолы. Упомянутые NO-комплексы по физиологической активности подобны  эндотелиальному фактору расслабления сосудов (EDRF, endothelium-derived relaxing factor). Оксид азота может освобождаться из эндотелиальных клеток в форме динитрозильных железосерных комплексов. Такие низкомолекулярные тиолы, как цистеин или глутатион, конкурируют с тиоловыми группами белков за их образование.

Депонирование NO происходит в условиях повышения его уровня в организме.Это может быть следствием как усиления синтеза эндогенного оксида азота, так и введения экзогенного NO. Усиление синтеза NO наблюдается при многих патологиях, что способствует формированию адаптационных процессов в живом организме. Однако при избыточной продукции NO утрачивает свои защитные функции и проявляет вазодепрессивное и цитотоксическое действие. Поэтому при сверхсинтезе NO его депонирование возрастает, а в условиях нехватки – уменьшается. Это может рассматриваться как один из адаптационных механизмов связанных со сменой продуцирования оксида азота.

Депо NO, с одной стороны, обеспечивает защиту от токсического воздействия свободного NO в условиях его сверхпродукции, а с другой стороны – может выполнять функции дополнительного источника оксида азота при его дефиците. Эффективность депонирования NO детерминирована генетически и отвечает врождённому уровню продукции NO в организме. Возможность управляемого модулирования процесса образования и распада депо NO является перспективным направлением исследований с целью выявления этиологии многих патологических состояний и методов их коррекции.

Особенно актуальным является создание медицинских препаратов, которые бы могли конкурировать в организме за связывание NO с гемоглобином, белками, которые содержат негемовое железо, а также парные SН-группы и низкомолекулярные железотиоловые комплексы. В частности, в работе Дмитренко такие препараты использовали в модели нитритной нагрузки крыс. Это нитоксидел, диэтилдитиокарбамат-Fe2+, что конкурируют с гемоглобином за связывание NO и способствуют его выведению из организма.

Длительное время считали, что основной реакцией NO с оксигемоглобином, который составляет главную фракцию Hb артериальной (~90%) и венозной крови (70%), является реакция образования нитрат-иона:

HbO2 + NO → MetHb + NO3.

Позже было установлен участок в глобиновой цепи гемоглобина, в которой NO связывается в форме S-нитрозотиола, а именно S-нитрозогемоглобина. Мас-спекрометричный и кристаллографичный анализ дали возможность идентифиировать β93-цистеин как место связывания NO с гемоглобином. При значительных концентрациях нитрозотиолов in vitro образуются и другие формы SNOHb, в которых нитрозилируется цистеин в положении 12 і 104, соответственно, β- і α-цепей. NO, который образуется in vitro после прибавления индуцибельной NO-синтазы к эритроцитам, может превращать гемоглобин, который в них содержится, в SNOHb.

Значит, в реакциях с гемоглобином NO образует Met-Hb, нитрозилгемоглобин (NOHb – нитрозирование по Fe2+ в гемовой группе ) и S-нитрозогемоглобин (SNOHb–нитрозилирование по β-93-цистеїну) (рис.6).

Биологическая функция NO-производных Hb является достаточно широкой (транспорт и депонирование оксида азота, его элиминация и др.). Они также принимают участие в генезе многих патологических состояний. Допускают, что SNOHb действует как „аллостерично контролированный буфер,” который обменивает свою NO-группу с тиолами среды, в том числе с глутатионом, действуя как вазодилататор, выполняя роль критического фактора снабжения О2. S-нитрозогемоглобин как в свободном состоянии, так и в составе эритроцитов имеет EDRF-подобные свойства.

Нитрозильные комплексы гемоглобина выявлены при различных патологических состояниях. В экспериментах in vitro было показано, что от 10 до 40% оксида азота принимает участие в образовании нитрозильных комплексов. Изменение конформации гемоглобина (R-T переход) сопровождается переносом части NO от SH-группы цистеина к гему или выделением её в свободном состоянии. Итак, SNOHb, NOHb, а также нитрозильные комплексы негемового железа образуют большой пул депонированного оксида азота.

Рис. 6. Взаимодействие NO, который образуется в эндотелии, с внутриэритроцитарным гемоглобином.
* – реакция нитрозирования (присоединения NO к Fe2+ в гемовой группе);
** – реакция нитрозилирования (присоединения NO к цистеину глобиновой цепи по месту SН-группы)
Fig. 6. Interaction of NO formed in endothelium, with intererythrocytic hemoglobin.
*- nitrosation reaction (joining of NO to Fe2+ in heme group);
**- nitrosylation reaction (joining of NO to cysteine residue in globin chain at the SH-group)


Особый интерес исследователей к нитрозильным комплексам гемопротеинов вызван тем, что, во-первых, они имеют важные биологические функции, и, во-вторых, их образование сопровождается изменениями свойств гема в результате присоединения NO, которые удобно регистрировать спектральными методами. Образование комплексов между гемом и NO вызывает изменение основных физических свойств гема. Нами были проведены эксперименты по нитрозированию Hb в системе in vitro. Нитрозирование проводили в специальному сатураторе.

При этом через восстановленный дитионитом натрия гемолизат пропускали оксид азота, который получали путём восстановления нитроксильного иона при соединении растворов NaNO2 и аскорбиновой кислоты. Постепенное превращение RHb в NOHb наблюдали по характерным изменениям поглощения в видимом участке спектра (рис. 7).

Широкая ассиметричная полоса с максимумом при 555–560 нм сменялась двумя полосами с максимумами поглощения 545,8 нм и 572,4 нм, что является характерным для нитрозилгемоглобина.

Мы также установили, что электронный спектр (рис. 8, крива 2) нитрозил-Hb крыс с индуцированным стрептозотоцином диабетом в сравнении с NOHb контрольных животных характеризовался гипсохромным эффектом в пределах полосы Соре.

Рис. 8. Электронные спектри NOHb: 1 – контроль; 2 – экспериментальный сахарный диабет
Fig. 8. Electronic spectra of NOHb: 1 – сontrol; 2 – еxperimental diabetes mellitus


Эти изменения в электронном спектре Hb обусловлены перераспределением электронной плотности в системе сопряжённых связей протопорфиринового макроцикла и атома железа. В исходной дезоксигенированной форме гемоглобина Fe2+ пребывает в высокоспиновом состоянии, имеет координационное число 5 и находится за плоскостью гема на расстоянии 0,07 нм. При взаимодействии NO с атомом Fe2+ в 6-м координационном положении железо переходит в низкоспиновое состояние, а количество лигандов в координационной сфере
увеличивается до шести.

Переход в низкоспиновое состояние сопровождается его смещением на 0,07 нм в плоскости гема, что вызывает поэтапный разрыв солевых связей между α-субъединицами и смещением субъединиц вдоль контактов α1–β2 і α2–β1.

Нитрозирование RHb крыс с стрептозотоциновым диабетом сопровождалось гиперхромным эффектом на участке поглощения ароматических аминокислот. Оно регистрировалось по смещению максимума поглощения с 268,3 нм до 274,9 нм и с появлением широкой полосы поглощения при 334 нм в сравнении с NOHb контрольных животных.
 
Изменения спектра поглощения в ультрафиолетовом участке происходят за счёт взаимодействия NO с белковой частью молекулы Hb, так как известно, что при 320–360 нм свет поглощают именно S-нитрозотиольные производные белков. Очевидно, что мы регистрировали образование SNOHb, который является продуктом нитрозилирования цистеина в 93 положении β-цепи Hb. Это связано с разворачиванием белковой глобулы, индуцированным нитрозилированием боковых групп аминокислотных остатков (цистеина, тирозина) в составе гидрофобного ядра белковой молекулы.

В условиях СД 1-го типа преобладает процесс S-нитрозилирования Hb, который имеет адаптивный характер и направлен на облегчение отсоединения NO из гема и поступление его в гипоксические ткани. SNOHb является вазодилататором, активность которого аллостерически модулируется О2. Его оксигенированная структура облегчает сокращение кровеносных сосудов, а дезоксигенированная обеспечивает вазорелаксантную активность.

„Чувствуя”, таким образом, физиологический градиент кислорода в тканях, Hb использует связанные с конформацией изменения в положении β-93 цистеина для местных потребностей кровотока. Кислородзависимый характер равновесия между NOHb и SNOHb обеспечивает оптимальный баланс между гипоксической вазодилатацией и гипероксической вазоконстрикцией.

Наличие нескольких соединений гемоглобина с NO может по-разному влиять на сродство гемоглобина к кислороду (СГК) в крови (рис. 9). NO может изменять СГК по таким механизмам:
 - переход гемоглобина из конформационного состояния R в Т;
 - повышение уровня эритроцитарного MetHb;
 - образование нитрозотиолов и дополнительных продуктов окисления гемоглобина.

Метгемоглобин и SNOHb повышает СГК, а NOHb её снижает, соответственно, первые смещают кривую диссоциации оксигемоглобина влево, а последний – вправо (рис. 9). Перенесение NO от S-нитрозотиола на гемоглобин регулируется аллостерически и функционально связано с присоединением О2. По мере связывания гемоглобина з О2

Рис. 9. Эффект NO-производных соединений на положение кривой диссоциации оксигемоглобина:  MetHb – метгемоглобин; SNOHb – нитрозогемоглобин; NOHb – нитрозилгемоглобин; HbO2 – оксигемоглобин
Fig. 9. The effect of NO-derived compounds on the position of dissociation curve of oxyhemoglobin: MetHb – methemoglobin; SNOHb – nitrosohemoglobin; NOHb – nitrosyl￾hemoglobin; HbO2 – oxyhemoglobin


в лёгких его сродство к S-нитрозотиолу возрастает, а при отдаче снижается, благодаря чему NO освобождается в ткани. Существует О2-зависимое равновесие между SNOHb и NOHb (при отсутствии низкомолекулярных тиолов типа цистеина мишенью NO выступает гем с Fe2+, а при их присутствии происходит перенесение NO-группы на цистеиновый остаток β-глобина). Состояние редокс-равновесия между SNOHb и NOHb связано с аллостерическим состоянием гемоглобина. После дезоксигенации большая часть SNOHbО2 превращается в NOHb.

Дезоксигенация облегчает как реакцию транснитрозирования, в которой образуются вазорелаксирующие нитрозотиолы, так и восстановительную реакцию запасания NO, в результате которой образуется нитрозилгемоглобин.

NOHb + 4O2 ↔ SNOHb (O2)4 + e

Посредством эффекта СГК (сродство гемоглобина к кислороду) и регуляцию кровотока NO и его производные могут влиять на процессы оксигенации тканей при разнообразных гипоксиях. Кислородсвязывающие свойства крови влияют на состояние L-аргинин/NO системы. В то же время она может определять функциональные свойства гемоглобина путём модификации его сродства к кислороду посредством:
 - внутриэритроцитарных механизмов регуляции,
 - кислород-зависимый характер образования NO,
 - регуляцию сосудистого тонуса,
 - воздействие пероксинитрита (рис. 10) [7].

Рис. 8. Основные механизмы реализации эффекта NO на сродство гемоглобина к кислороду
Fig. 10. Major mechanisms of NO effect on the affinity of hemoglobin to oxygen


Анализ данных литературы свидетельствует о том, что система L-аргинин/NO может брать участие в формировании кислородтранспортной функции крови при окислительном стрессе и гипоксии. NO может определять СГК и, соответственно, процессы оксигенации и дезоксигенации в капиллярной сетке малого и большого круга кровообращения, а также модулировать другие функции крови.

ВЫВОДЫ

Результаты экспериментальных исследований, рассмотренные в обзоре, однозначно свидетельствуют про важную биологическую роль нитрозильных комплексов гемоглобина. Эритроцит может считаться главным резервуаром для нитрит-ионов, а гемоглобин эритроцитов является основным местом депонирования NO. В свою очередь, оксид азота, взаимодействуя с гемоглобином, модифицирует кислородсвязывающие свойства этого основного белка эритроцитов. Наши исследования относительно нитрозирования и нитрозилирования гемоглобина эритроцитов в условиях индуцированного сахарного диабета указывают на то, что дальнейшее изучение особенностей модификации белков организма продуктами метаболизма NO
является перспективным направлением как для поиска путей коррекции, так и для диагностики патологий различной етиологии.

___________________________________________________________________________________
1. Амосова К.М., Гула Н.М., Губський Ю.І. та ін. Стан NO-системи в еритроцитах крові хворих з первинною легеневою гіпертензією та його зміни під час лікування дилтіаземом.
Серце і судини, 2004; 2: 76–83.
2. Білий О.І., Дудок К.П., Лук’янець В.М. Визначення вмісту гемоглобіну та його лігандних форм у цільній крові за методом абсорбційної спектроскопії. Львів: Видавництво ЛДУ, 1998. 12 с.
3. Борисенко Г.Г., Осипов А.Н., Казаринов К.Д. Фотохимические реакции нитрозильных комплексов гемоглобина под действием низкоинтенсивного лазерного излучения в видимом диапазоне. Биохимия, 1997; 62 (6): 774–780.
4. Горрен А.К.Ф., Майер Б. Универсальная и комплексная энзимология синтазы оксида азота. Биохимия, 1998; 63(7): 870–880.
5. Дмитренко Н.П., Холиан А. Роль взаимодействия путей метаболизма формальдегида и оксида азота в механизме их токсического действия. Токсическое действие оксида азота. Укр. біохім. журн, 2005; 77 (5): 5–23.
6. Дударев В.П. Роль гемоглобина в адаптации к гипоксии. Киев: Наук. думка, 1979. 149 с.
7. Зинчук В.В. Участие оксида азота в формировании кислородсвязывающих свойств гемоглобина. Успехи физиол. наук, 2003; 34(2): 33–45.
8. Осипов А.Н., Борисенко Г.Г., Владимиров Ю.А. Биологическая роль нитрозильных комплексов гемопротеинов. Успехи биол. химии, 2007; 47: 259–292.
9. Пат. UA45158. Пристрій для отримання і дозованої подачі оксиду азоту і побудови кривих дисоціації оксигемоглобіну в присутності NO / Коробов В.М., Федорович А.М., Соколик Н.В. (Україна); опубл. 17.06.2002 р. Бюл. № 6.
10. Реутов В.П., Сорокина Е.Г., Охотин В.Е., Косицин Н.С. Циклические превращения оксида азота в организме млекопитающих. Москва: Наука, 1999. 165 с.
11. Реутов В.П., Сорокина Е.Г. NO-синтазная и нитритредуктазная компоненты цикла оксида азота. Биохимия, 2000; 63(7): 1029–1040.
12. Реутов В.П., Гоженко Е.А., Охотин В.Е. и др. Роль оксида азота в регуляции работы миокарда. Цикл оксида азота и NO-синтазные системы в миокарде. Актуальные проб­лемы транспортной медицины, 2007; 4: 89–102.
13. Сагач В.Ф., Доломан Л.Б., Коцюруба А.В. та ін. Збільшений вміст стабільних метаболітів оксиду азоту в крові мешканців високогір’я. Фізіол. журн, 2002; 48 (5): 3–8.
14. Сибірна Н.О., Люта М.Я., Бурда В.А. та ін. Вплив системи L-аргінін: NO на динаміку вмісту лігандних форм та спектральні характеристики гемоглобіну за умов цукрового діабету 1 типу. Медична хімія, 2004; 6(3): 26–29.
15. Сибірна Н.О., Люта М.Я., Бурда В.А., Федорович А.М. Вплив аміногуанідину на фізико-хімічні властивості гемоглобіну за умов цукрового діабету 1-го типу. Біологія тварин, 2005; 7(1–2): 194–199.
16. Сомова Л.М., Плехова Н.Г. Оксид азота как медиатор воспаления. Вестник ДВО РАН, 2006; 2: 77–80.
17. Сосунов А.А. Оксид азота как межклеточный посредник. Соросовский образоват. журн, 2000; 6: 27–34.
18. Baker P.R., Schopfer F.J., Sweeney S., Freeman B.A. Red cell membrane and plasma linoleic acid nitration products: synthesis, clinical identification, and quantitation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2004; 101(32): 11577–11582.
19. Bryan N.S., Rassaf T., Rodrigez J. et al. Bound NO in human red blood cells: fact or artifact? Nitric Оxide, 2004; 10: 221–228.
20. Сhin S.Y., Padney K.N., Shi S.J. et al. Increased activity and expression of Ca-dependent NOS in real cortex of ANG II-infused hypertensive rats. Amer. J. Physiol, 1999; 277(5): 798–804.
21. Cosby K., Partovi K.S., Grawford J.H. et al. Nitrite reduction to nitric oxide by deoxyhemoglobin vasodilates the human circulation. Nature Medicine, 2003; 9: 1498-1505.
22. Dejam A., Hunter C.J., Schechter A.N., Gladwin M.T. Emerging role of nitrite in human biology. Blood Cells Mol. Dis, 2004; 32(3): 423–429.
23. Dejam A., Hunter C.J., Pelletier M.M. Erythrocytes are the major intravascular storage sites of nitrite in human blood. Blood, 2005; 106(2): 734–739.
24. Doyle M.P., Pickering R.A., DeWeert T.M. et al. Kinetics and mechanism of the oxidation of human deoxyhemoglobin by nitrites. Journ. of Biological Chemistry, 1981; 256: 12393–12398.
25. Espey M.G., Miranda K.M., Thomas D.D. et al. A chemical perspective on the interplay between NO, reactive oxygen species and reactive nitrogen oxide species. Ann. NY Acad. Sci, 2002; 962: 195–206.
26. Gladwin M.T., Ognibene F.P., Shelhamer J.H. et al. Schlechter A.N. Nitric oxide transport on sickle cell hemoglobin: where does bind? Free. Radic. Res, 2001; 2: 175–180.
27. Gorenflo M., Zheng C., Poge A. et al. Metabolites of the L-arginine-NO-pathway in patients with left-to-right shunt. Clin. Lab, 2001; 47: 441–447.
28. Grawford J.H., Chacko B.K., Pruitt H.M. et al. Transduction of NO-bioactivity by the red blood cell in sepsis: novel mechanisms of vasdilatation during acute inlammatory disease. Blood, 2004; 104: 1375–1381.
29. Gupta M. P., Van Evanoff, Hart C.M. Nitric oxide attenuates hydrogen peroxide mediated injury to porcine pulmonary artery endothelial cells. Am. Physiol. Soc, 1997; 20: L1133–1141
30. Herold S., Boccini F. NO* release from MbFe(II)NO and HbFe(II)NO after oxidation by peroxynitrite. Inorg. Chem, 2006; 45(17): 6933–6943.
31. Hunter C.J., Dejam A., Blood A.B. et al. Inhaled nebulized nitrite is a hypoxia-sensitive NOdependent selective pulmonary vasodilator. Nature Medicine, 2004; 10: 1122–1127.
32. Ignarro L.J., Napoli C. Novel features of nitric oxide synthase, and atherosclerosis. Curr. Atheroscler. Rep, 2004; 6: 281–287.
33. Jagger J.E., Bateman R.M., Ellsworth M.L., Ellis C.G. Role of erythrocyte in regulating local O2 delivery mediated by hemoglobin oxygenation. Am. Journ. of Physiology – Heart and Circulatory Physiology, 2001; 280(6): H2833–2839.
34. Jansson E., Huang L., Malkey R. et al. A mammalian functional nitrate reductase that regulates nitrite and nitric oxide homeostasis. Nature Chemical Biology, 2008; 4(7): 411–417.
35. Jia L., Bonaventura C., Bonaventura J., Stamler J.S. S-nitrosohaemoglobin: a dynamic activity of blood involved in vascular control. Nature, 1996; 380(6571): 221–226.
36. Kelm M. Flow-mediated dilatation in human circulation: diagnostic and therapeutic aspects. Am. Journ. of Physiology – Heart and Circulatory Physiology, 2002; 282: H1–H5.
37. Klebanoff S.J. Myeloperoxidase: friend and foe. J. Leukocyte Biol, 2005; 77(1): 529–557.
38. Kleinbongard P., Dejam A., Lauer T. et al. Plasma nitrite reflects constitutive nitric oxide synthase activity in mammals. Free Radical Biology and Medicine, 2003; 35: 790–796.
39. Kosaka H., Tyuma I. Mechanism of autocatalytic oxidation of oxyhemoglobin by nitrite. Environmental Health Perspectives, 1987; 73: 147–151.
40. Kotsonis P., Frey A., Frohlich L. Autoinhibition of neuronal nitric oxide synthase: distinct effects of reactive nitrogen and oxygen species on enzyme activity. Biochem. J, 1999; 340: 745–752.
41. Lauer T., Preik M., Rassaf T. et al. Plasma nitrite rather than nitrate reflects regional endothelial nitric oxide synthase activity but lacks intrinsic vasodilator action. Proceedings of National Academy of Sciences of the USA, 2001; 98: 12814–12819.
42. Li H., Cui H., Kundu T. et al. Nitric oxide production from nitrite occurs primarily in tissues not in the blood critical role of xanthine oxidase and aldehyde oxidase. J. Biol. Chem, 2008; 283(26): 17855–17863.
43. Liy X., Miller M.J., Joshi M.S. et al. Diffusion-limited reaction of free nitric oxide with erytrocytes. J. Biol. Chem, 1998; 273(30): 18709–18713.
44. Lundberg J., Gladwin M., Ahluwalia A. et al. Nitrate and nitrite in biology nutrition and therapeutics. Nat. Chem. Biol, 2009; 5 (12): 865–869.
45. Lundberg J.O., Gladwin M.T., Ahluwalia A. Nitrate and nitrite in biology, nutrition and therapeutics. Nat. Chem. Biol, 2009; 5(12): 865–869.
46. Lundberg J.O., Weitzberg E. The biological role of nitrate and nitrite: the times they are achangin. Nitric Oxide, 2010; 22(2): 61–63.
47. May J.M., Qu Z.-C., Xia L. et al. Nitrite uptake and metabolism and oxidant stress in human erythrocytes. Am. J. Physiol, 2000; 279: C1946–C1954.
48. Meulemans A., Delsenne F. Measurement of nitrite and nitrate levels in biological samples by capillary electrophoresis. Journ. of Chromatography B: Biomedical Applications, 1994; 660; 401–404.
49. Moncada S., Palmer R.M.J, Higgs E.A. Nitric Oxide, biology, pathophysiology and pharmacologiy. Pharmacological Reviews, 1991; 43: 109–142
50. Nagababy E., Ramasamy S. Active nitric oxide produced in the red cell under hypoxic conditions by deoxyhemoglobin-mediated nitrite reduction. J. Biol. Chem, 2003; 278: 46349–46356.
51. Patel R.P., Hogg N., Spenser N.Y. et al. Biochemical characterization of S-nitrosohemoglobin effects on oxygen binding and transnitrosation. J. Biol. Chem, 1999; 274(22): 15487–15492.
52. Perrella M., Shrager R.I., Ripamonti M. et al. Mechanism of the oxidation reaction of deoxyhemoglobin as studied by isolation of the intermediates suggests tertiary structure dependent cooperativity. Biochemistry, 1993; 32(19): 5233–5238.
53. Reutov V.P., Okhotin V.E., Shuklin A.V. Nitric oxide (NO) and NO cycle in myocardium: molecular, biochemical and physiological aspects. Usp Fiziol Nauk, 2007; 38(4): 39–58.
54. Rhodes P.M., Leone A.M., Francis P.L. et al. The L-arginine: nitric oxide pathway is the major source of plasma nitrite in fasted humans. Biochemical and Biophysical Research Communications, 1995; 209: 590–596.
55. Snyder S.H., Jaffrey S.R. Vessels vivified by Akt acting on NO syntase. Nature Cel. Biol, 1999; 1: E95–96.
56. Stamler J.S., Simon D.I., Osborne J.A. et al. S-nitrosylation of proteins with nitric oxide: synthesis and characterization of biologically active compounds. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992; 89(1): 444–448.
57. Stamler J.S., Jia L., Eu J.P., McMahon T.J. et al. Blood flow regulation by S-nitrosohemoglobin in the physiological oxygen gradient. Science, 1997; 276: 2034–2037.
58. Taylor B.S, Alarcon L.H., Billiar T.R. Inducible Nitric Oxide Synthase in the Liver: Regulation and Function. Biochemistry, 1997; 6(7): 766–795.
59. Valance P., Patton S., Bhagat K. et al. Direct measurement of nitric oxide in human beings. Lancet, 1995; 345: 153–154.
60. Van Faassen E.E., Bahrami S, Feelisch M. et al. Nitrite as regulator of hypoxic signaling in mammalian physiology. Med. Res. Rev, 2009; 29(5): 683–741.
61. Wang X., Tanus-Santos J.E., Reiter C.D. Biological activity of nitric oxide in the plasmatic compartment. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2004; 101: 1147–11482.
62. Weitzberg E., Lundberg J.O. NO generation from inorganic nitrate and nitrite: Role in physiology, nutrition and therapeutics. Arch. Pharm. Res, 2009; 32(Cool: 1119–1126.
63. Zinchuk V. Effect of NO-synthase inhibition on hemoglobin-oxygen affinity and lipid peroxidation in rabbits during fever. Respiration, 1999b; 66(5): 448–454.
64. Zinchuk V.V., Dorokhina L.V., Maltsev A.N. Prooxidant-antioxidant balance in rats under hypotermia combined with modified hemoglobin-oxygen affinity. J. Therm. Biol, 2002; 27(5): 345–352.

MOLECULAR MECHANISMS OF NITRIC OXIDE DEPOSITION IN ERYTHROCYTES

N. O. Sybirna, M. Ya. Lyuta, N. I. Klymyshyn
Ivan Franko National University of Lviv, 4, Hrushevskyi St., Lviv 79005, Ukraine

Analysis of literature and obtained experimental data concerning the biological role of nitrosyl complexes of hemoglobin were carried out. The contemporary understanding of molecular mechanisms of forming, metabolism and deposition of nitric oxide was generalized. The enzymatic and non-enzymatic pathways of NO-forming were described, as well as the key enzymes of nitric oxide cycle and their regulation. The role of erythrocytes in NO deposition was thoroughly studied and biological functions of nitrosyl complexes of hemoglobin were investigated.

The review presents obtained data for nitrosation/nitrosylation of deoxyhemoglobin in the in vitro system and the characteristics of changes in electronic spectra of deoxyhemoglobin and nitrosylhemoglobin under experimental diabetes mellitus. Advisability and prospectiveness of further investigation of proteins’ modification by products of NOmetabolism were substantiated in order to search for ways of correction and diagnostics of pathologies with various etiologies.
Key words: erythrocyte, nitric oxide, nitrosyle complexes of hemoglobin.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЕПОНИРОВАНИЯ ОКСИДА АЗОТА В ЭРИТРОЦИТАХ

Н. А. Сибирная, М. Я. Лютая, Н. И. Климишин
Львовский национальный университет имени Ивана Франка
ул. Грушевского, 4, Львов 79005, Украина

На основе литературных и собственных экспериментальных данных проведены анализ и обобщение современных представлений о молекулярных механизмах образования, метаболизма и депонирования оксида азота. Описаны ферментативный и неферментативный пути биосинтеза NO, ключевые энзимы цикла оксида азота и регуляция их активности. Детально рассмотрены роль эритроцитов в депонировании NO и биологические функции нитрозильных комплексов гемоглобина.

 В обзоре приведены результаты собственных исследований – нитрозирования/нитрозилирования дезоксигемоглобина в системе in vitro, охарактеризованы изменения в электронных спектрах дезокси- и нитрозилгемоглобина при экспериментальном сахарном диабете. Обоснованы целесообразность и перспективность дальнейшего изучения модификаций белков организма продуктами метаболизма NO для поиска путей коррекции и диагностики патологий различной этиологии.

Ключевые слова: эритроцит, оксид азота, нитрозильные комплексы гемоглобина.

Одержано: 21.05.2010
« Последнее редактирование: Февраля, 11, 2017, 16:14:44 pm от Евгений Вериго » Записан

Страниц: [1]   Вверх
  Печать  
 
Перейти в:  

Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1.21 | SMF © 2006-2008, Simple Machines Valid XHTML 1.0! Valid CSS!