生物学效应及作用机制

在NO分子中，N原子外层有5个电子，O原子外层有6个电子，形成共价键后，在分子轨道上含有1个不成对电子，因而属于自由基，具有顺磁性，化学性质极不稳定，半衰期为5～10s。脂溶性极强，容易扩散到邻近组织细胞中，凭其活泼的化学性质，可很快与靶物质反应，产生一系列生物学效应。其主要的生物学效应及作用机制可概括如下：

1．生理调节功能

（1）NO分子的顺磁性使它与血红素中的Fe2+有极强的亲和力，因此，很容易与含血红素的蛋白质结合。可溶性鸟苷酸环化酶（GC）是一种血红素蛋白，其酶蛋白和血红素分子之比为1∶1，NO扩散入细胞后可迅速与可溶性GC血红素中的铁原子结合，形成亚硝酰基-血红素-酶蛋白复合物，即GC的活化形式。GC被激活后，环化磷酸鸟苷cGMP迅速生成，进一步在通过刺激cGMP依赖的蛋白激酶，调节磷酸二脂酶和离子通道等发挥一系列生物效应，如舒张血管平滑肌，传递神经细胞之间的信息，抑制血小板聚集、黏附等。

（2）NO对细胞内的Ca2+有调节作用，它可不依赖cGMP的机制降低细胞内的游离钙，防止细胞内钙过高，从而对细胞有保护作用。

（3）NO可能调节细胞对丝裂原（mitogen）的反应。已发现cGMP的浓度变化与许多细胞的增殖启动及调控有关。NO与淋巴细胞、巨噬细胞的凋亡关系密切，NO可促进脊髓后角神经元中机械性损伤刺激引起的c-FoS基因表达。

2．病理性损伤作用

（1）NO为不稳定气体自由基，遇Of反应生成ONOO自由基，ONOO很容易分解成·OH、·OH、ONCOO，这两种自由基氧化性质都很强，具有很大的细胞毒性，可造成细胞膜、蛋白质、酶类、核酸的损伤，但同时可杀伤外来侵入的微生物以及肿瘤细胞，因此，对机体有保护作用。

（2）NO的另一重要生物毒性作用是可抑制细胞能量代谢。NO可从三个不同环节干扰能量代谢：①抑制三磷酸甘油醛脱氢酶活性，干扰糖酵解；②与乌头酸酶内血红素中的铁结合，影响复合物I、复合物Ⅱ的形成，干扰Krebs循环；③与泛醌还原酶中的铁原子结合，抑制氧化磷酸化。

（3）NO可能是多形核白细胞的化学趋化因子，对炎症反应的炎性细胞浸润有促进作用，但也有相反报道，认为NO抑制多形核白细胞对血管内皮的黏附。

（4）NO可与细胞DNA发生硝基化反应，造成DNA脱氨基、断裂和碱基变构。NO与O2反应还可生成NO2，引起硫氧基团变构，产生有致癌作用的亚硝氨类复合物或引起多胺的重氮化，因此NO可能是致癌剂。

（5）NO可与核苷酸还原酶中的铁原子结合，影响DNA合成、细胞分裂及蛋白质合成。

（6）NO大量释放可造成病态血管扩张，与某些疾患出现的低血压休克或炎症病理生理过程的渗出增加有关。

总之，NO的生物学效应包括生理调节及病理性损伤两个方面，不同情况下发挥的作用可能不同，这种现象可能主要与NO产生的量和产生部位的不同有关。