Slāpekļa oksīda ražošana organismā

NO sintāzes (NOS) pēc atklāšanas vietas sauc par endoteliālo, neironālo un inducējamo. Šis dalījums ir praktisks, jo izskaidro, kāpēc viena un tā pati molekula reizēm ir aizsargājoša, bet reizēm kaitīga.

Ferments nav tikai olbaltumviela: lai reakcija noritētu pareizi, vajadzīgs vesels palīgvielu komplekts. Ja kāda no tām trūkst, reakcija nenotiek līdz galam.

Tieši šī atkarība izskaidro, kāpēc vienkārša izejvielas pievienošana ne vienmēr palielina saražoto daudzumu.

• Arginīns: aminoskābe, no kuras tiek atšķelts slāpeklis.
• Skābeklis: bez tā reakcija nenotiek, tāpēc hipoksijā fermentu ceļš vājinās.
• Tetrahidrobiopterīns: kofaktors, kas notur reakciju pareizajā gultnē.
• NADPH un flavīni: nodrošina elektronu plūsmu fermenta iekšienē.
• Kalcijs un kalmodulīns: ieslēdz divas no trim fermentu formām.
• Hēms un cinku saturoša saite starp fermenta pusēm: nodrošina pareizu telpisko uzbūvi.

Veselā asinsvadā galvenais NO ražošanas ieslēdzējs ir mehānisks. Asins plūsmas radītā berze pret iekšējā apvalka šūnu virsmu tiek uztverta ar receptoriem šūnas membrānā, un tālāk seko ķēde, kas fermentu aktivē.

1. Asins plūsma pieaug un rada lielāku berzi pret asinsvada iekšējo virsmu.
2. Endotēlija šūna šo mehānisko signālu pārveido ķīmiskā signālā.
3. Šūnā pieaug kalcija līmenis, un kalmodulīns piesaistās fermentam.
4. Fermentam tiek pievienota fosfātgrupa, kas paaugstina tā aktivitāti arī pie zemāka kalcija līmeņa.
5. Izveidotais NO no endotēlija šūnas nokļūst blakus esošajā gludās muskulatūras šūnā.
6. Tur tas aktivē fermentu, kas ražo ciklisko guanozīna monofosfātu, un muskulatūra atslābst.
7. Asinsvads paplašinās, plūsma kļūst vienmērīgāka, un berze atgriežas iepriekšējā līmenī.

Nitrātus cilvēks uzņem galvenokārt ar dārzeņiem, īpaši lapu dārzeņiem un bietēm. Uzsūktie nitrāti daļēji nonāk atpakaļ siekalās, un tieši tur notiek galvenais solis: mēles aizmugurē dzīvojošās baktērijas nitrātus pārvērš nitrītos, ko cilvēka paša fermenti šādā veidā izdarīt nespēj.

Norītie nitrīti kuņģa skābajā vidē un audos ar zemu skābekļa līmeni tālāk var pārvērsties par NO. Šis ceļš darbojas jo labāk, jo skābāka un bezskābekļa vide, tātad tieši pretēji fermentu ceļam.

No tā izriet negaidīts secinājums: spēcīgi antibakteriāli mutes skalošanas līdzekļi, iznīcinot šīs baktērijas, var šo ceļu ierobežot. Tā ir laba ilustrācija tam, ka mutes mikrobiota piedalās asinsrites regulācijā, taču ikdienas mutes higiēnu tas atcelt neliek: zobu tīrīšana un regulāras zobārsta pārbaudes paliek nepieciešamas.

Visbīstamākais traucējums nav vienkārši zemāka aktivitāte, bet gan tas, ko sauc par fermenta atsaistīšanos. Ja trūkst tetrahidrobiopterīna vai arginīna, ferments turpina strādāt, bet elektronu plūsma novirzās, un tā vietā, lai ražotu NO, tas sāk ražot superoksīdu.

Sekas ir divkāršas: NO kļūst mazāk, un vienlaikus rodas radikālis, kas atlikušo NO iznīcina. Tā izveidojas noslēgts loks, kas paskaidro, kāpēc asinsvadu bojājums, reiz sācies, mēdz progresēt.

Šo procesu paātrina labi zināmie riska faktori, un tieši tāpēc to ierobežošana ir asinsvadu veselības pamats.

• Smēķēšana un tabakas dūmu ietekme.
• Ilgstoši augsts cukura līmenis asinīs.
• Paaugstināts asinsspiediens un oksidēts zema blīvuma holesterīns.
• Hronisks iekaisums un aptaukošanās.
• Mazkustīgs dzīvesveids, kas samazina galveno dabisko fermenta ieslēdzēju.
• Organismā veidojošies fermenta dabiskie inhibitori, kuru daudzums pieaug nieru slimības gadījumā.
• Ferments argināze, kas izmanto to pašu izejvielu un ar NO sintāzi par to konkurē.

Regulāra fiziska slodze ir visspēcīgākais zināmais dabiskais veids, kā uzlabot NO ražošanu asinsvados. Iemesls ir tieši mehānisks: katra slodzes reize palielina plūsmas berzi, un atkārtots stimuls laika gaitā liek šūnām ražot vairāk paša fermenta.

Ar gadiem šī spēja pakāpeniski samazinās, un tas ir viens no iemesliem, kāpēc asinsvadi kļūst stīvāki un sistoliskais asinsspiediens ar vecumu pieaug. Tomēr fiziskā slodze arī gados vecākiem cilvēkiem šo funkciju uzlabo.

Estrogēni endoteliālo fermentu darbību atbalsta, ar ko daļēji skaidro atšķirības sirds un asinsvadu slimību biežumā starp dzimumiem pirms menopauzes. Tā ir viena no vairākām ietekmēm, nevis pilnīgs izskaidrojums.

Inducējamais ferments iekaisuma šūnās darbojas pavisam citā mērogā: tas nav paredzēts signālu sūtīšanai, bet gan mikroorganismu iznīcināšanai, un tāpēc ražo NO ilgstoši un lielos daudzumos.

Smagas infekcijas gadījumā tas kļūst par problēmu. Plaši paplašināti asinsvadi visā organismā rada asinsspiediena kritumu, ko ar šķidrumu vien ne vienmēr izdodas atjaunot, un tas ir viens no septiskā šoka mehānismiem. Šādā situācijā vajadzīga neatliekama palīdzība intensīvās terapijas apstākļos.

Liels NO daudzums kopā ar skābekļa radikāļiem veido savienojumus, kas bojā olbaltumvielas un DNS. Tieši tāpēc apgalvojums, ka NO vienmēr ir noderīgs, ir nepareizs: nozīme ir daudzumam un vietai.

Tiešu analīzi, kas parādītu NO ražošanas ātrumu cilvēka asinsvados, ikdienas praksē neizmanto. Pētījumos to vērtē netieši, mērot asinsvada paplašināšanos pēc īslaicīgas asins plūsmas ierobežošanas, kā arī nosakot nitrātus, nitrītus un fermenta inhibitorus asinīs.

Ikdienā ārsts vērtē nevis pašu molekulu, bet gan to, kā asinsvadi darbojas: asinsspiedienu, holesterīna un cukura rādītājus, slodzes panesamību un simptomus. Ar šiem jautājumiem nodarbojas ģimenes ārsts un kardiologs, bet, ja cēlonis ir vielmaiņas slimība, arī endokrinologs.

Pie ārsta jāvēršas, ja parādās spiedošas sāpes krūtīs pie slodzes, elpas trūkums, kas iepriekš nebija, vai kāju sāpes ejot, kas pāriet, apstājoties. Pēkšņas, stipras sāpes krūtīs prasa neatliekamu palīdzību.

Tirgū ir daudz līdzekļu, kas sola „paaugstināt slāpekļa oksīdu“. Parasti tie satur arginīnu, citrulīnu vai nitrātiem bagātus augu ekstraktus. Fizioloģiskais pamats tiem ir, taču no tā vēl neizriet klīniska iedarbība.

Ar arginīnu ir viena būtiska nianse: uzņemtā arginīna liela daļa tiek noārdīta, pirms tā nonāk asinīs, un veselam cilvēkam izejvielas parasti pietiek arī bez papildu uzņemšanas. Citrulīns organismā pārvēršas par arginīnu un līdz asinīm nonāk labāk, ko izmanto sporta pētījumos.

Praktiskais secinājums ir piesardzīgs. Šie līdzekļi nav ārstēšana un neaizstāj asinsspiediena vai stenokardijas zāles, bet dažiem cilvēkiem tie var būt arī nedroši, īpaši lietojot kopā ar nitrātiem vai asinsspiedienu pazeminošām zālēm. Pirms lietošanas ir vērts par tiem pajautāt ārstam vai farmaceitam.