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一氧化氮與心髒病

生活 更新时间:2025-02-08 19:08:22

霧霾的成因,與氮氧化物密切相關。作為氮氧化物的主要成員,一氧化氮難逃罪責。

一氧化氮,一個氮原子和一個氧原子結合而成。化學分子式“NO”,無色無味,有毒,化學性質活潑,很容易和氧氣反應形成二氧化氮,二氧化氮溶于水,可生成硝酸。在治理大氣污染的時候,一氧化氮是重點盯防對象,恨不能被環保局打入地下十八層永世不得釋放。

但是就是這樣一個結構簡單、當過戰争毒氣、混迹于污濁大氣中的小分子,在人體内,卻被譽為“生命信使”,從1971年至2000年,至少有四個年度的諾貝爾醫學與生理學獎,頒發給了相關研究領域的科學家。

硝酸甘油、硝酸異山梨酯、硝普鈉等一衆藥物,也正是通過在體内釋放具有生理活性的一氧化氮,擴張了痙攣的血管,恢複了心髒的供血,拯救了無數患者的生命。

一氧化氮與心髒病(神秘的生命信使)1

至關重要的“第二信使”:保證生命的信息不掉線

人體,是一台高度精密複雜的超級工廠,維持着新陳代謝,延續着生命。

人們很早就發現,人體細胞與細胞之間的信息傳遞,類似于超級工廠各個車間、部門之間的協調運作,需要由“信使”來傳遞信息。

包括腎上腺素、甲狀腺素等激素類物質,生長因子、幹擾素、白介素等細胞因子類物質,5-羟色胺、前列腺素、白三烯等血管活性物質,以及乙酰膽堿、多巴胺等神經遞質與神經肽等。它們被稱為“第一信使”。

關于第一信使的研究是如此的精彩紛呈,以至于有十數次的諾貝爾醫學與生理學獎,頒發給了與之相關領域的研究。

第一信使的任務,是将信息傳遞到的終端:細胞。嚴格一些來說,是傳遞給細胞上的受體。

這就好似超級工廠的總裁辦公室派人給第一車間下發一個通知:“這個周末辛苦了,集體加個班哈”。這個跑腿發通知的人,就是第一信使。

第一車間的門衛,接到了這個通知。這個門衛,就是細胞上的受體。

受體接到第一信使的信息之後,有兩種選擇:繼續傳達,告訴大家夥兒周末要加班;或者,把第一信使的通知當成耳旁風給忘卻了。

扭頭就忘的情況可能有很多,例如受體今天的心情不好、看第一信使不順眼等。更多情況下,受體的職責就是要把信息給傳遞下去。這時,第二信使被請出了場。

受體拍拍第二信使的肩膀,對他說:“兄弟,我作為細胞的門衛,沒辦法脫崗,受累你跑個腿,告訴大家,這周末得加班哈”。

第二信使,就是負責在車間内傳遞信息的人。換成細胞層面,第二信使的任務,是負責在細胞内傳遞信息。

現在人們發現的第二信使,種類并不多,主要包括有環磷腺苷(cAMP)、環磷鳥苷(cGMP)、鈣離子(Ca2 )等,當然,還有一氧化氮。

一氧化氮與心髒病(神秘的生命信使)2

人類用了四個諾貝爾獎,解密了決定生死的“第二信使”,抓住了神秘莫測的一氧化氮

一氧化氮被确定成為第二信使的時間并不長,發現它并證實它是第二信使的過程也是頗為漫長與曲折。先後有四項諾貝爾醫學與生理學獎的獲得與第二信使理論相關。

1971年的諾貝爾醫學與生理學獎,授予美國科學家E.W.薩瑟蘭,以表彰它發現激素的作用機理。

薩瑟蘭于1965年首次提出第二信使學說,并認為體内的各種激素通過激活細胞内的環磷腺苷(cAMP),繼而産生生理作用。激素是第一信使,cAMP是第二信使。自此,第二信使的理論開始搭建,雖然隻是一個輪廓,尚未看見一氧化氮的身影。

1994年的諾貝爾醫學與生理學獎,授予美國科學家A.G.吉爾曼和M.羅德貝爾,以表彰他們發現的G蛋白及其在細胞中轉導信息的作用。

前輩薩瑟蘭雖然是提出了第二信使的概念,但是第二信使如何被觸發激活開始幹活,仍然撲朔迷離。吉爾曼和羅德貝爾詳解了其中的過程,使得第二信使從概念轉變成了理論,雖然在當時,這個理論還有待進一步完善。

1998年的諾貝爾醫學與生理學獎,授予科學家R.F.福爾荷格特、L.J.依格那羅和F.穆萊德,以表彰他們發現一氧化氮在心血管系統中作為信号分子的作用。

終于,深藏功名多年的一氧化氮,以主角的身份,登上了諾貝爾獎的領獎台。通過設計了一套精巧的實驗,科學家們證明了正是一氧化氮,才是那個可以引起血管擴張的神秘物質。硝酸甘油等硝基脂類物質為什麼能夠具有擴血管和抑制血小闆的作用?此刻終于真相大白。

一氧化氮作為第二信使的作用一經發現,很快成為科學研究的熱點。2000年的諾貝爾醫學與生理學獎,授予科學家阿爾維德·卡爾松、保羅·格林加德和埃裡克·坎德爾,以表彰他們在“人類腦神經細胞間信号的相互傳遞”方面的研究。他們用研究證明,大腦的記憶、疲勞、衰老等過程,第二信使扮演的重要作用。

生如夏花之絢爛的一氧化氮,成就了硝酸酯類藥物的偉業

一氧化氮的作用既然如此重要,為什麼許久沒有人能發現呢?

這是因為一氧化氮在細胞内的”壽命“很短暫,短到隻有數秒,含量也是微乎其微,因此很難被實驗觀察到。但就這麼近似于無的含量和轉瞬即逝的作用時間,能夠産生強大的作用。

硝酸甘油應用于冠心病等心髒疾病的治療,已有上百年的曆史。在一氧化氮作為第二信使的理論沒有建立以前,硝酸甘油的作用原理一直是個謎。現在終于明白,硝酸甘油等硝酸酯類藥物在體内代謝産生的一氧化氮,作為外源性第二信使補充給了血管平滑肌等靶細胞内,才産生了擴血管等藥理作用。

一氧化氮與心髒病(神秘的生命信使)3

一氧化氮就像是一個灰姑娘,默默無聞地躲在一個角落裡,等待着人類的發現。一旦登上了曆史的舞台,立即變得星光璀璨光彩照人,成為了名副其實的明星分子。直到今天,關于第二信使、關于一氧化氮的機制研究仍在進行。

一氧化氮,霧霾中的有它,生命中更有它。身為第二信使,不鳴則已,鳴必驚人。


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