На додаток до кисню та діоксиду вуглецю, оксид азоту також відіграє важливу роль у повітрообміні. Відкриття може відкрити новий розділ у лікуванні серцево-судинних захворювань та трансфузіології.

участь

Журнал Національної академії наук (PNAS), журнал Академії наук США, опублікував дослідження провідного автора Джонатана Стемлера та його колег, що оксид азоту необхідний для доставки кисню до тканин і клітин. На думку авторів дослідження, гемоглобін βCys93 має важливе значення для серцево-судинної функції та інтегрованої реакції на гіпоксію він може принципово змінити все, що ми знали досі про дихальну систему. Відповідно до нинішньої наукової догми, в процесі дихання беруть участь дві молекули - кисень і вуглекислий газ; кисень вдихається з легенів в тканини після вдиху, тоді як шлях вуглекислого газу протилежний: він потрапляє в легені з тканин і виходить на видиху. Однак, згідно з відкриттям Стамлерс оксид азоту також повинен бути приєднаний до білка, що несе кисень, гемоглобіну, щоб кисень надходив із судин до тканин.

Як пояснюють дослідники, лікарі вже давно усвідомлюють, що існує значна різниця між кількістю кисню, що транспортується в крові, і кількістю виділеного кисню в тканинах, але до цих пір вони не можуть пояснити причину різниці . Однак нове відкриття свідчить про це оксид азоту всередині еритроцитів діє як воротар у дихальному циклі. Згідно із заявою Штемлера, їх робота розкрила молекулярну основу для регулювання кровотоку в дихальному циклі: сам регулятор - це білок гемоглобіну, який має здатність зв’язувати одночасно кисень і оксид азоту. У спрощеному підручнику видно, що у повітрообміні присутні лише два гази - кисень та вуглекислий газ - окис азоту опускається, хоча його присутність у більшості випадків важливіша за конкретну кількість кисню, яку транспортує гемоглобін. Отже, повітрообмін - це одне три газові системи, прибитий кардіологом.

Функція ауторегуляції тканинного кровотоку, механізм, що впливає на відкриття та закриття дрібних тканин, є давньою загадкою в медицині. Ми вже знали, що гемоглобін містить три амінокислоти, які містяться як у ссавців, так і у птахів, але лише дві з них потрібні для перенесення кисню. Як тепер було показано, третя збережена амінокислота, цистеїн β-ланцюга (βCys93), пов'язує оксид азоту, який регулює розширення судин.

У своєму дослідженні дослідники створили мишей, у яких замість цистеїну був аланін замість цистеїну в цьому місці їх гемоглобіну, так що еритроцити не були здатні зв’язувати оксид азоту, внаслідок чого авторегуляція тканинного кровотоку була повністю порушена, а тканини - нездатними отримати кисень. Незважаючи на те, що еритроцити тварин несли достатню кількість кисню, потік крові та рівень кисню в тканинах все ще були низькими на початковому рівні, і значення різко погіршувались у разі гіпоксії. Дефіцит кисню повинен призвести до посилення кровотоку, щоб більше кисню потрапляло до тканин, тоді як у мишей з мутацією βCys93Ala незабаром розвинулася ішемія міокарда та декомпенсація серця та збільшення смертності.

Таким чином, дослідники дійшли висновку, що (βCys93NO) -Hb необхідний для належної оксигенації тканин та підтримки нормальної серцево-судинної функції., оксид азоту регулює виділення кисню. Коли є оксид азоту, кровоносні судини розширюються, дозволяючи кисню надходити до тканин.

Еритроцити мишей з мутацією βCys93Ala є нормальними за всіма традиційними стандартами, здатні поглинати і виділяти кисень, а потім поглинати вуглекислий газ, однак за відсутності оксиду азоту розширення судин не відбувається. Раніше ми думали, що регуляція розширення судин є завданням ендотелію судин - тепер виявилося, що цю роль відіграє оксид азоту, що переноситься гемоглобіном в еритроцитах - і ми не пов’язували інфаркт міокарда та інсульт через недостатню кількість крові потік до функції еритроцитів. Дисфункція еритроцитів Однак, коли гіпоксія не викликає компенсаторної вазодилатації, це може сприяти розвитку захворювань серця, легенів, нирок та крові, каже Штемлер, і може зробити це особливо серйозним, напр. результат серповидно-клітинної анемії. Крім того, як нещодавно було показано, рівень оксиду азоту в крові, що використовується під час переливання крові, є низьким, що збільшує захворюваність - напр. частота інфаркту міокарда - і смертність, як це спостерігається у мишей з мутацією βCys93Ala. Національні запаси крові, прибитий кардіологом, повинен бути заповнений оксидом азоту.