 |  | Nils Bandomir und Pascal Heitel |
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26.04.2023 07:00 Uhr |
Eines der bekanntesten Indikationsgebiete von Stockstoffmonoxid ist vermutlich die Prophylaxe und Behandlung eines Angina-Pectoris-Anfalls. / Foto: Science Photo Library / Gifford, David
Das bei Raumtemperatur geruch- und geschmacklose Gas zeichnet sich durch Kurzlebigkeit, geringe Molekülmasse und Größe sowie die fehlende Ladung aus. NO diffundiert ungehindert durch biologische Membranen und erreicht so verschiedene Kompartimente des Körpers. Mit seinem ungepaarten Elektron stellt es formal ein biatomares Radikal dar, das mit diversen Molekülen unspezifisch reagieren kann.
NO wird vom menschlichen Körper vor allem durch die NO-Synthase (NOS) aus L-Arginin und Sauerstoff gebildet. Sie besitzt drei Isoformen, die in verschiedenen Geweben des Körpers exprimiert werden: die neuronale (nNOS), induzierbare (iNOS) und endotheliale NOS (eNOS). Die Aktivität der beiden konstitutiv aktiven NOS-Formen nNOS und eNOS wird überwiegend von einer erhöhten Calciumkonzentration bestimmt. Hingegen kann die iNOS bereits bei physiologischen Calciumkonzentrationen hohe Mengen an NO bilden, das so proinflammatorisch und zytotoxisch bei der Immunabwehr mitwirkt.
NO wird im Gefäßendothel von der eNOS gebildet und aktiviert in der Zielzelle (auto- oder parakrin) die lösliche Guanylylcyclase (sGC) durch Reaktion mit deren Hämgruppe. Über den sekundären Botenstoff cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) kommt es zu einer relaxierenden Wirkung auf die glatte Gefäßmuskulatur, Vasodilatation und Senkung des Blutdrucks. Darüber hinaus sind zahlreiche weitere Signalfunktionen bekannt. So hemmt NO die Thrombozytenaggregation, senkt die Adhäsionsfähigkeit von Monozyten an die Gefäßwand und vermindert die Proliferation glatter Gefäßmuskelzellen. Neben dieser vaskulär protektiven Wirkung wird NO auch im Gehirn produziert, wo es an Lern- und Gedächtnisprozessen beteiligt ist.
Als Radikal kann NO Proteine, Lipide und Nukleinsäuren modifizieren. Unter anderem aufgrund dieser zytotoxischen Wirkung spielt NO eine zentrale Rolle bei der unspezifischen Immunabwehr von Pathogenen wie Viren, Bakterien, Pilzen und Parasiten sowie von Tumorzellen. Möglichkeiten zur Inaktivierung von NO sind die Reaktion mit oxygeniertem Hämoglobin (Hb) in der Blutbahn oder die Reaktion mit Hb-α aus glatten Muskelzellen in Arteriolen. Außerdem kann NO durch Oxidation mit Superoxidanionen (O2-) zu Peroxynitrit (ONOO-) reagieren, das zur reaktiven Stickstoff-Spezies (RNS) gehört und auf körpereigene Zellen sowie Pathogene erheblichen nitrosativen Stress verursachen kann – ähnlich wie reaktive Sauerstoffspezies (ROS).
