1998年诺贝尔医学或生理学奖 NO是体内重要的信号分子

•
•
1998 Nobel M&P 获奖人简介
佛奇哥特 Robert F.Furchgott 美国布鲁克林南方 卫生科学中心
伊格纳罗 Louis J. Ignarro 美国加利福尼亚大 学洛杉矶分校医学 院
ห้องสมุดไป่ตู้
慕拉德 Ferid Murad 美国得克萨斯大 学卫生科学中心
NO是如何发现的？
弗奇戈特（Robert F.Furchgott）的发现
由此他认为一氧化氮可能是一种对血流具有调节作用的信使分 子,但当时这一推测缺乏直接的实验证据。
NO
NO生成过程
是 怎 NOS→精氨酸先转 样 化为NO（和瓜氨酸）， 使 由此激活产生环磷酸鸟 血 苷（CGMP）分子的酶 管 来增加CGMP的浓度→ 舒 使血管扩张。当内皮细 张 胞里的鸟甘酸结合蛋白 与乙酰胆碱相遇时，NO 的 合成酶被激活，瓜氨酸 ？ 是精氨酸在转化为NO过 ！
相同条件下 ↗ 扩张 Ach→【血管】→ 没明显作用 ？ ↘ 收缩 研究 Ach→血管内表皮完整→血管扩张 推测 Ach→血管内皮细胞→新信使分子→血管平滑肌舒张→血管舒张 （EDRF）
由此弗奇戈特推测内皮细胞在乙酰胆碱的作用下产生了一种 新的信使分子,这种信使分子作用于平滑肌细胞,使血管平滑肌 细胞舒张,从而扩张血管。
(2) .Furchgott发明了“三明治”血管灌流模型解释 了刺激内皮细胞可引起血管平滑肌舒张的原因
• 实验步骤： • （1）正常血管及与内膜摩擦处理后的比较； • （2）正常血管环与胶原酶处理（化学损伤内皮）后相比 较 • （3）a、横血管条（与管壁平滑肌走向一致）并去内皮， b、纵血管条（与平滑肌垂直）含内皮，c、a与b并列挂在 同一个浴槽，内膜面相近且相对，d、c实验完后立即移除 b（ sandwich preparation的“三明治”血管灌流模型）；
伊格纳罗(Louis J. Ignarro)的发现
• 1986年夏季，在美国明尼苏达州的 Rochester举行研讨会，Ignario和 生物活性 Furchgott独立报告了他们各自的结果， EDRF→激活GC→作用于血管平滑肌→cGMP↗→血管 舒张 都证明EDRF的化学结构就是 该过程被MB，氧基血红蛋白抑制这些特点与NO引起血 NO。 管舒张的过程同。 化学性质
1998年诺贝尔医学或生理学奖 NO是体内重要的信号分子
NO是如何发现的？！ NO在哪里产生的？！
NO是怎样使血管舒张的？！
Bad habits can ruin your health. A good example is that you will easily suffer from insomnia if you drink excessive coffee for the caffeine. Most people will drink it more in work overtime of time. That’s bad for health. In the city, people are too busy to have breakfast. Skipping breakfast is bad to the body, because breakfast can get us a day of life to provide energy. Do you have that bad habit that you eat too much before sleep. If you do, you should get rid of bad habit since it will hurt stomach. What’s more, you are often smoking and excessive drinking. It means your lungs not as health as the normal people. Your behavior will do a lot of damage. In a word, bad habits can’t give your health. If you has, you should change it at once, or you will lose you life in one day.
（3）NO发现前期的关键时刻，新技术员革新了组
织切片制作和染色的方法 • 为了证明血管内皮细胞与血管反应性有关这 一观点，Furcllgott把做完实验的标本送给一位 组织学家做切片标本来观察，但遗憾的是这位 技术人员经切片、固定、染色送回的切片都不 含内皮细胞(加工中被破坏)，也就是说这一组织 学结果排除了内皮细胞在舒缩反应中的重要性。 但庆幸的是，半年后该实验室来了一名新技术 员，他改进了组织切片染色的方法，而终于发 现内皮的有无是舒张的关键，于1979年 Furchgott公开明确提出血管内皮细胞与血管反 应性有关。
NO的作用机理
• NO是一种可进入细胞内部的信号分子， 能快速透过细胞膜，作用于邻近细胞。血 管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞， NO的生成由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）催化，以L精氨酸为底 物，以还原型辅酶Ⅱ（NADPH）作为电 子供体，生成NO和L瓜氨酸。NO没有专 门的储存及释放调节机制，靶细胞上NO的 多少直接与NO的合成有关。 血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞 内Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合酶，细 胞释放NO，NO扩散进入平滑肌细胞，与 胞质鸟苷酸环化酶（GTP-cyclase，GC） 活性中心的Fe2＋结合，改变酶的构象 （图8-32），导致酶活性的增强和cGMP 合成增多（图8-33）。cGMP可降低血管 平滑肌中的Ca2+离子浓度。引起血管平滑 肌的舒张，血管扩张、血流通畅。 硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史， 其作用机理是在体内转化为NO，可舒张血 管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量 。
程中的副产品，并进一 步转化为精氨酸，再次 循环产生NO。
•
L-精氨酸+NADPH (还原型辅酶Ⅱ) +O2 →瓜氨酸+NO +NADP + (辅酶)
NO的发现经过了三个关键环节
• (1)NO发现的诱因，David改进了Furchgott的实验步
骤。
• 研究血管松弛的分子机制,其出发点：血管松弛剂乙酰胆碱（ACh） • 1953年Furchgott博士：发表了首篇Ach致兔离体血管收缩的论点，随后 又提出了解释这一现象的假说——史称“Furchgott悖论”。现在看来这一 观点显然是错误的，然而当时这一观点——直被当作权威而认可。1962年 Jell医生报道了与Furchgott不一致的结论，但未引起人们的重视，直到 1978年，还是在Furchgott的实验室，一次偶然的事件才使这一错误得以纠 正，并导致NO的发现。 • David没有按照Furchgott为他写好的实验步骤操作,结果发现拟用于收缩 血管的胆碱cch（Ach类似物）不仅没有使兔离体主动脉血管收缩，反而使 其舒张。 David把这一现象如实地告诉Furchgott 。 Furchgott来到实验室， 认真的检查了实验，发现确实是cch，总是引起收缩的血管舒张 ，经认真分 析实验，他们注意到．血管内膜的磨损可能导致血管对cch失去舒张反应而 收缩。于是他们改进了实验方法，立即制作了不损坏血管内皮的标本进行实 验，结果发现这样的标本对cch则呈现良好的舒张反应，并于1979年将此结 论发表于《血管》(Blood VesseI)上。
和血红蛋白（Hb）相互作用后， Hb的最大吸收峰移动到406nm。NO和Hb反应时也同 样具有上述变化。
NO是体内重要信号分子的发现过程 穆拉德（Ferid Murad）的发现
• 穆拉德研究cGMP。设法从cGMP产物中分离出一种与之类似的蛋白 质——可溶性鸟苷酸环化酶 （GC）。意外证实 NO可活化 GC和松弛 平滑肌。 • 操作发现： 1、为检测这种分离出来的GC，加入一些化学物质，除去某些可 能影响cGMP产物的杂蛋白，发现有些物质能活化GC，使GC生产出更 多cGMP。 2、把这些物质加入到气管、肠等不同组织，发现不但能活化GC， 还使这些组织的平滑肌松弛。 综上发现，包括硝化甘油在内的一些已知血管松弛剂也能活化 GC。活化GC是这些物质的共性，而且它们都通过反应形成NO。
利用灌流-生物鉴定法，证明EDRF和NO的化学性质十分相似，如EDRF性质不稳
定，半衰期约是3-5秒，可以被超氧阴离子灭活，超氧化物歧化酶能使EDRF的半 衰期延长到30秒。最后证明，EDRF 和NO 激活GC 的过程都具有亚铁血 红素依赖性。 和血红蛋白（Hb）相互作用前，Hb的最大吸收峰在433nm， EDRF